基于高密度SNP芯片的绵羊肉用性状全基因组关联分析

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随着羊肉需求数量的增加,绵羊肉用性状的选育工作越来越受到重视。利用标记或基因辅助选择(MAS)是快速提高绵羊肉用性能、培育优良肉羊品种的最佳途径,而标记或基因选择的前提条件是肉用性状功能基因的准确定位。全基因组关联分析(GWAS)是目前畜禽功能基因快速、准确定位的主要策略和手段。  本研究以特克赛尔羊(Texel)为父本、阿勒泰羊(Altay Sheep)为母本,组建了由303只个体组成的F2代资源群体。对所有个体的生长发育性状(出生重、断奶重、宰前活重、断奶前日增重和断奶后日增重)、胴体体尺(胴体长、后腿长、臀宽、胸宽、肩宽、胸深和踝骨宽)、胴体分块重(胴体重、屠宰率、脖子重、前腱重、胸腹肉重、方切肩重、脊排重、腰椎肉重、带臀腿重)、胴体脂肪(背部脂肪厚、GR值、肠系膜脂肪重、肾周脂肪重和尾脂重)和胴体肌肉(眼肌面积、背最长肌重、大里脊重、小里脊重、针扒重、膝圆重、烩扒重、尾龙扒重和后腱重)等肉用性能共计36个性状进行测定,利用Illumina绵羊高密度(600K)SNP芯片对分布于基因组范围内的606006个SNP位点进行基因分型。通过TASSEL软件构建的混合线性模型,利用质控后分布于常染色体上的530354个SNPs对上述36个肉用性状进行全基因组关联分析,筛选与目的性状显著相关的SNPs。依据绵羊基因组(Ovis aries_v3.1)对GWAS中发现的显著相关SNPs进行基因注释,并结合功能基因组学确定候选基因。结果如下:(1)与断奶重、宰前活重(8月龄)和胴体重在基因组水平上显著相关的SNPs有3个,初步确定KCNC2基因是断奶重的候选基因,RAB3C基因和PLK2基因是影响宰前活重和胴体重的候选基因,没有发现与出生重和日增重显著相关的SNP。(2)与胴体长、胸深和后腿长显著相关的SNPs有12个,初步确定MC4R基因是影响绵羊胴体长的候选基因,NPNT基因和Smad5基因是影响胸深的候选基因,TMED2基因和CALCRL是影响后腿长的候选基因。没有发现与肩宽、胸宽、臀宽和踝骨宽显著相关的SNP。(3)与背部脂肪厚、GR值、肠系膜脂肪重、肾周脂肪重和尾脂重显著相关的SNPs共有21个,初步确定FFAR2基因和SERPINA6是影响背部脂肪厚的候选基因,CENPF基因是影响绵羊GR值的候选基因,SLC6A15基因是影响肠系膜脂肪重量和尾脂重的候选基因,PPAR a和CELSR1基因为影响肾周脂肪重的候选基因。(4)与带臀腿重显著相关的SNP有24个,其中有19个SNPs集中分布在2号染色体上10Mb(120.72Mb-130.64Mb)的区域内,初步确定DNAJC10、TMED2、CALCRL和EGF影响带臀腿重的候选基因。没有发现与脖子重、前腱重等其它胴体切块重显著相关的SNP。(5)与后腿肌肉总重及后腿肌肉块重显著相关的SNPs有61个,主要集中分布在2号染色体13.8Mb(110.8Mb-122.2Mb)的区域内,MSTN、BIN1和TMED2是影响后腿肌肉重的主要候选基因。与眼肌面积显著相关的SNP有5个,MSTN基因和IGFBP3基因是影响眼肌面积的候选基因,没有发现与小里脊重和背最长肌重显著相关SNP。  为了筛选和确定影响背部脂肪厚的数量性状核苷酸(QTN),本研究选择FFAR2基因为研究对象,采用PCR扩增、Sanger测序方法进行突变碱基的检测,利用单标记回归方法筛选与背部脂肪厚显著相关的SNPs,并采用荧光定量PCR方法分析SNP与FFAR2基因表达量之间的关系。结果显示,在FFAR2基因上共发现23个SNPs,其中位于FFAR2基因3UTR的SNP2709(A->G)位点与背部脂肪厚显著相关。荧光定量PCR分析发现,SNP2709基因型与FFAR2基因在背部脂肪中的相对表达水平呈正相关关系。由此推测,SNP2709可能是影响背部脂肪厚的候选QTN。  本项研究从全基因组水平分析了与36个绵羊肉用性状相关的SNP位点和候选基因,共检测到129个与后腿肌肉重、眼肌面积、背部脂肪厚、尾脂重等性状显著相关的SNPs,定位到2号染色体的MSTN、BIN1、CALCRL和TMED2基因,3号染色体上SLC6A15、PPAR a、CELSR1、PEX5和IGFBP3基因及14号染色体上FFAR2基因,其中与重要影响胴体品质的背部脂肪厚性状相关的基因被确定为14染色体的FFAR2基因,通过QTN分析、群体验证和表达水平分析初步确定了该基因的功能。
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