绵羊产羔数性状的分子遗传机理研究

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绵羊产羔数是育种的重要性状,它是提高产能和效益的关键指标。产羔数是微效多基因控制的复合数量性状,传统育种方法难以对产羔数实现高效的定向选育提高。本研究采用全基因组—基因通路—单基因的研究路线,通过全基因组选择信号检测挖掘绵羊产羔数候选基因,旨在解析绵羊多羔性状形成的分子遗传机理。以期为绵羊产羔数的高效选育提供候选基因或遗传标记,有助于绵羊产羔数的精准选育提高,对于绵羊产业的高效发展具有重要意义。本研究从400只经产湖羊母羊群体中挑选平均产羔数两尾分布的各20只湖羊,划分为单羔和多羔两个试验群体,进行全基因组重测序,通过全基因组选择信号检测筛选产羔数候选基因。结合转录组测序和选择作用分析解析BMP-BMPR-Smad信号通路基因以及ZP3基因在湖羊母羊性腺轴组织中的转录水平以及在物种间和绵羊种内的选择作用。基于蒙古系绵羊群体迁移过程中有效群体规模的变化及BMPR1B基因的FecB突变年龄的计算对FecB突变位点的选择作用进行深入分析。本研究的主要结果如下:(1)通过对单羔和多羔湖羊群体进行全基因组选择信号检测,筛选出了包括BMP2、BMP5、BMPR1B和ZP3基因等47个绵羊产羔数候选基因;(2)BMP2、BMP5、BMP6、BMP7、BMPR1A、BMPR1B、Smad1、Smad4和Smad5这9个基因在物种间受到纯化选择作用,而在绵羊这一枝中却检测到了正选择信号;(3)BMPR1B基因的FecB突变发生的时间约为五千年前。在距今约1600和1000年前,蒙古系绵羊群体发生了两次有效群体规模的骤减。Meta分析和回归分析结果表明FecB突变型等位基因频率与产羔数和纬度显著相关(p<0.05)。该突变位点在物种间受到纯化选择作用,而在绵羊群体中受到正选择作用;(4)本研究在ZP3基因中筛选到了一个非同义突变位点(rs401271989),该位点的变异与湖羊的头胎产羔数显著相关(p<0.05)。本研究的主要结论如下:(1)绵羊的产羔数性状是由多基因控制的,本研究共统计识别出47个绵羊产羔数候选基因;(2)绵羊BMPR1B基因的FecB突变能显著影响产羔数,每个拷贝可增加0.4-0.5个产羔数。估算该突变发生在约五千年前,随着蒙古系绵羊群体从蒙古高原向长江流域迁徙,选择压力的松弛驱动FecB突变在群体中迅速扩散;(3)湖羊ZP3基因中的非同义突变位点(rs401271989)与头胎产羔数显著相关,可作为产羔数选育的分子标记。综上所述,BMPR1B和ZP3基因可作为绵羊产羔数性状的主效基因或候选基因用于基因选择或分子标记辅助选择,以提高多羔绵羊选种的准确性。
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