大白猪胴体性状全基因组关联分析及遗传参数估计

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猪是我国重要的肉用畜种,通过遗传改良提高其胴体性状是猪育种工作的重要目标。采用基于数量遗传学为基础的常规育种方法进行胴体性状的遗传改良,进展较慢,且无法解析其遗传和变异的本质。采用数量遗传学和分子生物学相结合的手段进行遗传改良,可以加速遗传进展。分子遗传学可为数量遗传学的数学建模提供指导,而分子遗传学在现阶段解决不了的问题可以借助数量遗传学做出比较合理的推断。本研究通过对一个大白猪群体的胴体性状进行了全基因组关联分析(GWAS),初步筛选了影响猪眼肌面积和眼肌厚的候选基因,同时估计胴体性状的遗传参数,为鉴定影响猪胴体性状的主效基因和关键分子标记提供科学依据。主要研究结果如下:1.收集整理了666头大白猪种猪系谱以及胴体性状测定数据,利用GLM线性模型分析年份、性别、胎次、季节对大白猪校正100 kg(100 kg BF)及校正115 kg背膘厚(115 kg BF)、校正100 kg(100 kg LMA)及校正115kg眼肌面积(115 kg LMA)、校正100 kg眼肌厚(100 kg LMDEP)、校正100 kg(100 kg LEANP)及校正115 kg瘦肉率(115 kg LEANP)的影响。结果表明,年份、性别、季节对7个胴体性状均有极显著影响(P<0.01),胎次对100 kg/115 kg LEANP有显著影响(P<0.05),对其余胴体性状影响不显著(P(29)0.05)。2.采用DMU软件的DMUAI模块结合REML算法计算大白猪胴体性状的遗传力和遗传相关;利用SAS软件的Pearson方法计算性状之间的表型相关。结果表明:(1)100 kg BF、115 kg BF、100 kg LMA、115 kg LMA、100 kg LMDEP、100 kg LEANP、115 kg LEANP的遗传力分别为0.290、0.346、0.297、0.297、0.299、0.412、0.391。100 kg/115 kg BF与100 kg/115 kg LEANP遗传相关系数分别为-0.622、-0.530、-0.518、-0.492;100 kg LMA与100 kg LEANP(0.451)、115 kg LEANP(0.50)及115 kg LMA与100 kg LEANP(0.414)、115 kg LEANP(0.459)具有中等程度的遗传正相关,其余胴体性状间的遗传相关程度较低。100 kg BF与100 kg LEANP(-0.388)和115 kg LEANP(-0.412)及115 kg BF与100 kg LEANP(-0.380)和115 kg LEANP(-0.405)具有中等程度的表型负相关;100 kg LMDEP与100 kg LMA(0.509)和115 kg LMA(0.509)有中等的表型正相关。100 kg LMA与100 kg LEANP(0.832)和115 kg LEANP(0.855)具有高程度的表型正相关。3.对349头大白猪个体进行简化基因组测序与基因分型,获得91314个SNP标记。对7个胴体性状进行GWAS分析,结果在6号和X染色体上筛选到7个与眼肌面积显著关联的SNP位点(P<1.0E-06),在16号染色体上筛选到2个与眼肌厚显著关联的SNP位点(P<1.0E-06)。对显著关联SNP位点上下游各1M范围内分析筛选与胴体性状相关的候选基因,获得3个与眼肌面积相关的候选基因:PIK3C3、MID1、WWC3;获得9个与眼肌厚相关的候选基因:PLPP1、IL6ST、SLC38A9、MAP3K1、GPX8、ARL15、DHX29、ANKRD55、DDX4。4.采用飞行时间质谱检测技术,对10个候选基因ANKRD55、WWC3、PIK3C3、DDX4、ARL15、SLC38A9、IL6ST、GPX8、MAP3K1、PLPP1的30个SNP位点进行检测,分型成功的SNP位点有23个。Hardy-Weinberg检验结果表明,有11个SNP位点处于Hardy-Weinberg不平衡状态(P(27)0.05);多态信息含量分析结果表明,除ARL15基因的rs326155236位点为低度多态,其余位点均属于中度多态。5.运用GLM模型将23个SNP位点与100 kg LMA、115 kg LMA、100kg LMDEP进行关联分析,其中与100 kg LMA和115 kg LMA显著相关的SNP位点有11个(P<0.05),分别位于ANKRD55、SLC38A9、GPX8、DDX4基因中,与100 kg LMDEP显著相关的SNP位点共有13个(P<0.05),其中7个SNP位点位于ANKRD55基因中,2个SNP位点位于SLC38A9基因中,3个SNP位点位于GPX8基因中,1个SNP位点位于DDX4基因中。6.运用Haplo View软件进行单倍型分析,运用R语言环境下的Haplo.stats package程序包进行单倍型关联分析。结果表明,6号染色体上形成一个单倍型区段,由SNP9-13组成,其中与100 kg LMA、115 kg LMA显著相关的单倍型均有3个(P<0.05);与100 kg LMDEP显著相关的单倍型2个(P<0.05)。16号染色体上形成3个单倍型区段,分别由SNP2-8、SNP10-18、SNP19-29组成。其中Block1中与100 kg LMA、115 kg LMA、100 kg LMDEP显著相关的单倍型均有2个(P<0.05);Block2中与100 kg LMA、115 kg LMA、100 kg LMDEP显著相关的单倍型分别为4、3、3个(P<0.05);Block3中与100 kg LMA、115 kg LMA、100 kg LMDEP显著相关的单倍型均有4个(P<0.05)。综上所述,本研究通过GWAS分析,挖掘发现了3个可能与眼肌面积相关的候选基因及9个可能与眼肌厚相关的候选基因,采用飞行时间质谱技术检测了其中10个候选基因SNP位点,发现了多个与眼肌面积和眼肌厚相关的SNP,这些SNP有望成为大白猪胴体性状遗传选择的分子标记。
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