利用全基因组高通量SNP标记定位猪乳头数和断奶体重QTL

论文摘要

本研究构建了二花脸×通城、二花脸×荣昌、二花脸x巴马香和二花脸x沙子岭4个F2资源群体,利用Illumina porcine 60k DNA芯片判定了392头F2代仔猪个体及其亲本的基因型,并对乳头数表型进行了全基因组关联分析以定位猪的乳头数QTL。结果表明：13个总乳头数QTL（7个5%基因组显著水平和6个1%基因组显著水平）分别定位于SSC1、SSC3、SSC5、SSC6、SSC7、SSC9、SSC10、SSC12、SSC13和SSC14,其中,位于SSC1、SSC3、SSC5、SSC6、SSC10和SSC12上的8个QTL与前人的定位结果相同,位于SSC7、SSC9、SSC13和SSC14上的5个QTL为新检测到的总乳头数QTL；11个左侧乳头数QTL（2个5%基因组显著水平和9个1%基因组显著水平）分别定位于SSC3、SSC4、SSC7、SSC8、SSC9、SSC10、SSC13、SSC14、SSC15和SSC18,其中,有5个QTL与总乳头数QTL一致,另外,SSC8上的QTL验证了前人的报道,其余染色体上的QTL为首次报道的左侧乳头数QTL；9个右侧乳头数QTL（1个5%基因组显著水平和8个1%基因组显著水平）分别定位于SSC1、SSC3、SSC5、SSC6、SSC7、SSC12和SSC13,其中,有7个QTL与总乳头数QTL相同,另外,SSC1上的QTL与前人的报道相同,其余染色体上的QTL为新发现的右侧乳头数QTL。通过最显著关联的SNP标记的F值下降3来确定QTL的临界区域,并通过Ensemble和NCBI网站猪基因组数据库搜寻猪乳头数QTL区域内的位置候选基因,结果发现了RBFOX2、ARID5A、PDIA2、ACTB、DYRKIA、TUBAL3、MYOCD、NEDD9、PPRC1、CUEDC2、CYP17A1和INSIG1共12个位置候选基因,这些结果为深入鉴别控制猪乳头数的因果基因（QTG）提供了重要的参考。本研究在四个不同的资源群体中检测到多个不同的影响乳头数的QTL,发现左右侧乳头数QTL大多位于不同染色体区域,且增加乳头数形成的QTL有利等位基因来源于不同的地方猪种始祖,这些结果一方面体现出左右乳头发育的不对称性,另一方面揭示出乳头数遗传基础的复杂性。本研究构建了二花脸×通城、二花脸×荣昌、二花脸×巴马香和二花脸×沙子岭4个F2资源群体,利用Illumina porcine 60k DNA芯片判定了392头F2代仔猪个体及其亲本的基因型,并利用仔猪45日龄断奶体重表型进行了全基因组关联分析以定位仔猪45日龄断奶体重QTL,结果在4个F2资源群体中定位到了9个（5个5%基因组显著水平,4个1%基因组显著水平）影响仔猪45日龄断奶体重的QTL,它们分别位于SSC1、SSC2、SSC5、SSC7、SSC11和SSC14,其中在二花脸×巴马香资源群体中定位到正效应最大的QTL,位于SSC7的103.85 Mb处；在二花脸×沙子岭F2资源群体中检测到负效应最大的QTL,位于SSC14的43.77 Mb处。前人研究将28-42日龄仔猪断奶体重QTL定位于SSC1、SSC2、SSC4、SSC7、SSC9、SSC15、SSC17和SSC18,本研究也在SSC1、SSc2和SSC7这3条染色体上检测到了仔猪断奶体重QTL,这些QTL分别位于二花脸×荣昌资源群体SSC1的291.24 Mb处、二花脸×沙子岭资源群体SSC2的40.31 Mb处、二花脸×通城资源群体SSC7的7.23Mb、二花脸×荣昌资源群体SSc7的28.13 Mb和二花脸x巴马香资源群体SSC7的103.85 Mb处,而位于二花脸×荣昌猪F2资源群体SSC7上的断奶体重QTL与前人的定位结果相同。在Ensemble和NCBI网站的猪基因组数据库中搜寻45日龄仔猪断奶体重QTL置信区间内的位置候选基因,结果表明AGPAT1、RNF5、NOTCH4、DPF3、CYP2R1、COPB1、PDE3B、NOP2和GDF3等9个基因可作为影响仔猪断奶体重的位置候选基因。这些结果为全面揭示断奶体重的分子遗传机理和最终鉴别控制断奶体重的因果突变位点提供了有利的前期工作基础。

论文目录

• 第一部分 利用全基因组高通量SNP标记定位猪乳头数QTL
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第二部分 利用全基因组高通量SNP标记定位45日龄仔猪断奶体重QTL
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 畜禽数量性状QTL定位及主效基因鉴别
• 1.1 QTL定位
• 1.1.1 QTL定位的概念
• 1.1.2 QTL定位的策略与基本步骤
• 1.1.3 QTL定位常用的群体设计
• 1.1.4 QTL定位常用的遗传标记
• 1.1.5 QTL定位的统计分析方法
• 1.1.6 QTL精细定位及其影响因素
• 1.1.7 QTL精细定位的常用方法
• 1.1.7.1 利用连锁不平衡（LD）进行QTL精细定位
• 1.1.7.2 利用LDLA进行QTL精细定位
• 1.1.7.3 利用后裔同源（IBD）分析进行QTL精细定位
• 1.1.7.4 利用选择性清除（Selective Sweep）效应分析进行QTL精细定位
• 1.2 主效基因的鉴别
• 1.2.1 猪主效基因鉴别的经典策略
• 1.2.2 猪主效基因鉴别的成功案例
• 1.2.2.1 单基因性状（Monogenic trait）的主效基因
• 1.2.2.2 数量性状的主效基因
• 1.2.3 猪主效基因鉴别的发展趋势
• 2 母猪繁殖性状研究概述
• 2.1 研究猪繁殖性状的科学意义及经济价值
• 2.2 度量母猪繁殖性状的常用指标
• 2.2.1 排卵率
• 2.2.2 产仔数
• 2.2.3 初生体重
• 2.2.4 初情期
• 2.2.5 子宫容积
• 2.2.6 断奶体重
• 2.2.7 乳头数
• 2.2.7.1 乳头的分类
• 2.2.7.2 乳头乳腺形成与发育的阶段
• 2.2.7.3 调控胚胎期乳头和乳腺形成与发育的信号通路
• 2.2.7.4 调控乳头和乳腺形成与发育的相关基因
• 3 猪乳头数QTL定位及候选基因研究进展
• 4 仔猪断奶体重QTL定位及候选基因研究进展
• 5 本研究的目的、意义
• 5.1 本研究的目的
• 5.2 本研究的意义
• 第二章 利用全基因组高通量SNP标记定位猪乳头数QTL
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 实验群体构建与表型测定
• 2.1.1 实验群体的构建
• 2资源群体'>2.1.1.1 二花脸猪×通城猪F₂资源群体
• 2资源群体'>2.1.1.2 二花脸猪×荣昌猪F₂资源群体
• 2资源群体'>2.1.1.3 二花脸猪×巴马香猪F₂资源群体
• 2资源群体'>2.1.1.4 二花脸猪×沙子岭猪F₂资源群体
• 2.1.2 实验群体的饲养管理与表型测定
• 2.2 DNA提取及全基因组60k芯片判型
• 2.3 统计分析
• 2.4 位置候选基因搜寻
• 3 结果
• 3.1 乳头数表型值的统计结果
• 3.2 全基因组高通量SNP基因分型结果
• 3.3 乳头数QTL定位及候选基因搜寻结果
• 3.3.1 二花脸×通城猪资源群体
• 3.3.2 二花脸×荣昌猪资源群体
• 3.3.3 二花脸×巴马香猪资源群体
• 3.3.4 二花脸×沙子岭猪资源群体
• 4 讨论
• 4.1 影响猪乳头数的因素
• 4.2 猪两侧乳头数的对称性发育调控
• 4.3 本研究结果与前人报道的异同之处
• 4.3.1 前人已报道的乳头数QTL
• 4.3.2 本研究定位的乳头数QTL与前人报道的异同之处
• 4.3.2.1 总乳头数QTL定位结果异同点
• 4.3.2.2 左右侧乳头数QTL定位结果异同点
• 4.4 增加乳头数的有利等位基因来源
• 4.5 乳头数QTL遗传结构的复杂性
• 4.6 影响猪乳头数的位置候选基因
• 5 小结
• 第三章 利用全基因组高通量SNP标记定位45日龄仔猪断奶体重QTL
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 实验群体构建与表型测定
• 2.1.1 实验群体的构建
• 2资源群体'>2.1.1.1 二花脸猪×通城猪F₂资源群体
• 2资源群体'>2.1.1.2 二花脸猪×荣昌猪F₂资源群体
• 2资源群体'>2.1.1.3 二花脸猪×巴马香猪F₂资源群体
• 2资源群体'>2.1.1.4 二花脸猪×沙子岭猪F₂资源群体
• 2.1.2 实验群体的管理与断奶体重表型测定
• 2.2 DNA提取及全基因组60k芯片判型
• 2.3 统计分析
• 2.4 位置候选基因搜寻
• 3 结果
• 3.1 仔猪45日龄断奶个体体重表型值统计结果
• 3.2 全基因组高通量SNP基因分型结果
• 3.3 仔猪45日龄断奶体重QTL定位及候选基因搜寻结果
• 2资源群体'>3.3.1 二花脸×通城猪F₂资源群体
• 2资源群体'>3.3.2 二花脸×荣昌猪F₂资源群体
• 2资源群体'>3.3.3 二花脸×巴马香猪F₂资源群体
• 2资源群体'>3.3.4 二花脸×沙子龄猪F₂资源群体
• 4 讨论
• 4.1 研究群体和标记密度对仔猪断奶体重QTL定位结果的影响
• 4.2 本研究的仔猪断奶体重QTL定位结果与前人报道结果的比较
• 4.2.1 已报道的仔猪断奶体重QTL结果
• 4.2.2 本研究仔猪断奶体重QTL定位结果及与前人报道的异同之处
• 4.3 影响仔猪断奶体重的位置候选基因及其功能
• 4.4 仔猪断奶体重和乳头数QTL定位结果比较
• 5 小结
• 参考文献
• 附录 作者简历及博士学习期间科研工作
• 致谢