多羔性状是山羊育种的重要目标经济性状。由于多羔性状是由多基因控制的数量性状,受环境因素影响较大,遗传力低,因此,采用常规育种方法很难在较短时间内取得较大的遗传进展。随着分子生物学的发展和分子操纵技术的改进,分子育种方法有望突破数量性状遗传育种的瓶颈,成为未来动物育种的重要方法。筛选控制数量性状的关键功能基因则是分子育种的前提。尽管研究者们对山羊多羔性状调控的分子机理进行了大量研究,但至今还未见有检测到山羊多羔性状主效基因的研究报道。这主要是由于以往的研究仅仅将相关基因定位于单一系统进行局部研究,缺乏从整个繁殖的大系统,整合相关基因的调控关系,对基因调控网络进行量化分析,探究相关基因的相对重要性,从中筛选出遗传贡献较大或者起到重要作用的关键功能基因,并在育种实践中对其进行验证。随着基因组、转录组、蛋白质组等各种组学研究的逐步深入,以及生物信息学和计算机科学的发展,从系统生物学角度,采用生物网络分析的方法探究山羊多羔性状的分子调控机制,进而筛选出调控山羊多羔性状的关键功能基因成为可能。本论文在我们实验室多年研究山羊多羔性状功能基因的基础上,构建山羊繁殖相关功能基因GO注释相关度网络、山羊繁殖调控相关功能基因互作网络、多羔性状相关功能基因互作网络、山羊多羔性状候选功能基因互作网络和山羊发情周期分子调控网络等5种网络,分别从基因功能相似性、基因互作关系、多羔性状关联功能基因互作关系、候选基因对产羔数的贡献度和发情周期分子调控计算机仿真等5个角度,分析参与山羊繁殖过程调节的重要功能基因之间的相互关系及其对多羔性状的相对重要性,从中筛选出影响山羊多羔性状的关键功能基因,结果如下:1.采用山羊繁殖相关功能基因GO注释聚类分析,构建了山羊繁殖相关功能基因GO注释相关度网络,通过网络分析对各基因的相对重要性进行排序,筛选出Gn RHR、ESR、FSHR、LHβ、FSHβ、PRLR、CYP19A1、Gn RH、BMP15和PRL等基因是控制山羊繁殖过程的重要功能基因。2.采用文本挖掘方法构建了山羊繁殖调控相关功能基因互作网络,通过网络分析对各基因的相对重要性进行排序,筛选出LHβ、PRLR、Gn RHR、INHB、BMP15、FSHR、CYP11、ESR、GDF9和KIT等基因是控制山羊繁殖过程的重要功能基因。3.从山羊繁殖调控相关功能基因互作网络中提取多羔性状相关功能基因互作网络,通过网络分析对各基因的相对重要性进行排序,筛选出FSHR、FSHβ、BMPIB、LHβ、Gn RHR、INHBR、ESR、CREB、CYP19A1和BMP15等基因是控制山羊多羔性状的重要功能基因。4.检测12个多羔性状侯选功能基因在3个山羊品种中的多态位点,在关联分析的基础上评价各多态位点及其所在基因对山羊产羔数的贡献,并结合meta分析,构建了山羊多羔性状候选功能基因互作网络,通过网络分析对各基因的相对重要性进行排序,筛选出FSHR、LHβ、Gn RH、BMP15、INHB、FSHβ、KIT、Gn RHR、PRLR和GDF9等基因是控制山羊多羔性状的重要功能基因。比较以上四种网络的分析结果,通过相对重要性排序,筛选出LHβ、FSHR、Gn RHR和BMP15等基因是控制山羊产羔数的关键功能基因。5.构建了山羊发情周期分子调控网络,对其动力学过程进行数学建模和初步计算机仿真,敏感性分析结果表明山羊血液LH浓度对LHβ和BMP15基因的表达变化具有较强的敏感性。综合以上研究结果,确定LHβ、FSHR、Gn RHR和BMP15是控制山羊多羔性状的关键功能基因,其中LHβ(g.40G>A,g.148C>T)、FSHR(g.120G>C)、Gn RHR(g.1305C>G)和BMP15(g.963A>G)等位点的AA基因型产羔数较多,可作为山羊多羔性状分子标记辅助选择的依据。研究结果对于采用系统生物学方法研究山羊多羔性状的分子调控机制,筛选控制山羊多羔性状的关键功能基因具有重要意义,也为应用系统生物学方法研究数量性状的分子调控机制提供了方法。