發(fā)布時(shí)間：2018-02-04 06:28

  本文關(guān)鍵詞： 二花臉母豬 產(chǎn)仔數(shù) GWAS Fst值 精細(xì)定位 RNA-Seq　出處：《南京農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：產(chǎn)仔數(shù)是豬生產(chǎn)行業(yè)中最重要的經(jīng)濟(jì)性狀之一,是反映母豬繁殖力的重要指標(biāo)。產(chǎn)仔數(shù)是微效多基因控制的復(fù)雜性狀,遺傳力低,通過(guò)傳統(tǒng)的選育方法提高豬產(chǎn)仔數(shù)的進(jìn)展緩慢,因此開(kāi)發(fā)和利用新的分子選育標(biāo)記來(lái)提高豬的繁殖性能倍受重視。二花臉豬是世界最高產(chǎn)的豬品種,但其高產(chǎn)的遺傳機(jī)制尚不明確,而本實(shí)驗(yàn)室通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)二花臉母豬產(chǎn)仔性能的跟蹤記錄與分析發(fā)現(xiàn)品種內(nèi)產(chǎn)仔數(shù)性狀分離明顯。因此,可利用二花臉豬為研究素材,來(lái)鑒別影響豬產(chǎn)仔數(shù)變異或二花臉豬高產(chǎn)的關(guān)鍵基因,并為豬產(chǎn)仔數(shù)遺傳改良提供重要的分子標(biāo)記。本研究以極端高產(chǎn)與極端低產(chǎn)的二花臉母豬為試驗(yàn)對(duì)象,對(duì)高、低產(chǎn)二花臉母豬的產(chǎn)仔數(shù)表型與生理上的差異進(jìn)行分析,然后通過(guò)全基因組關(guān)聯(lián)分析與遺傳分化系數(shù)(Fst)分析兩種方法從基因組水平鑒別與產(chǎn)仔數(shù)相關(guān)的候選基因;再利用RNA-Seq技術(shù)從轉(zhuǎn)錄組水平鑒別高、低產(chǎn)二花臉母豬卵巢內(nèi)基因的表達(dá)差異,從而鑒別控制二花臉母豬產(chǎn)仔數(shù)性狀的關(guān)鍵基因。主要結(jié)果如下:1.二花臉豬母豬產(chǎn)仔數(shù)變異及高、低產(chǎn)母豬的生理差異分析對(duì)177頭二花臉母豬的總產(chǎn)仔數(shù)與產(chǎn)活仔數(shù)進(jìn)行分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)的二花臉豬群體內(nèi)存在著明顯的產(chǎn)仔數(shù)表型性狀分離。初產(chǎn)總產(chǎn)仔數(shù)的變異系數(shù)高達(dá)21.30%,二胎與經(jīng)產(chǎn)總產(chǎn)仔數(shù)的變異系數(shù)也達(dá)18.00%。通過(guò)計(jì)算所有母豬總產(chǎn)仔數(shù)的育種值,在育種值排名前、后10%的母豬中,挑選出年齡、胎次、發(fā)情周期相近的母豬各9頭進(jìn)行同期發(fā)情,于下一自然發(fā)情周期配種第13 d屠宰統(tǒng)計(jì)高、低產(chǎn)母豬排卵數(shù)及胚胎著床率的差異。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)母豬不僅總產(chǎn)仔數(shù)極顯著高于低產(chǎn)母豬(P0.01),其排卵數(shù)也顯著高于低產(chǎn)母豬(P0.05)。在胚胎著床率表型上,由于妊娠12 d時(shí)母豬著床位點(diǎn)難以分辨,且在妊娠母豬的子宮沖洗液中收集到的球狀或纖維狀的胚胎纏繞在一起無(wú)法分開(kāi),因此,無(wú)法統(tǒng)計(jì)到胚胎著床率。但本研究發(fā)現(xiàn)排卵數(shù)差異可能是高、低產(chǎn)二花臉母豬產(chǎn)仔數(shù)表型分離的原因。2.極端高產(chǎn)與極端低產(chǎn)二花臉母豬的全基因組掃描分析根據(jù)177頭二花臉母豬總產(chǎn)仔數(shù)育種值的排序,篩選出18頭極端高產(chǎn)(前10%,EH組)與18頭極端低產(chǎn)(后10%,EL組)的個(gè)體,對(duì)兩組的總產(chǎn)仔數(shù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),EH組母豬的總產(chǎn)仔數(shù)極顯著多于EL組(P 0.01 )。為了鑒別與產(chǎn)仔數(shù)相關(guān)的SNP,利用60 K芯片獲得EH與EL組母豬的分型數(shù)據(jù),進(jìn)行以育種值為表型的全基因組關(guān)聯(lián)分析,以及進(jìn)行群體間遺傳分化系數(shù)Fst值的計(jì)算。結(jié)果顯示在兩組之間一共鑒別到了 154個(gè)顯著分化的位點(diǎn),其中Fst值排在第二位的12號(hào)染色體上的rs81434499也是全基因組關(guān)聯(lián)分析中鑒別到的的位點(diǎn)。深入研究Fst值排在前10位的SNP位點(diǎn)發(fā)現(xiàn),8號(hào)染色體上的rs81399474、rs81400131 和 rs81405013 及 12 號(hào)染色體上的 rs81434499 和 rs81434489 位于已報(bào)道的產(chǎn)仔數(shù)的QTL內(nèi);另外5個(gè)分別位于2、7、12和14號(hào)染色體上的SNP是新鑒別到的影響豬產(chǎn)仔數(shù)的QTL。本試驗(yàn)通過(guò)132頭二花臉母豬內(nèi)的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),7號(hào)染色體上的rs80891106、8號(hào)染色體上的rs81399474以及12號(hào)染色體上的rs81434499對(duì)總產(chǎn)仔數(shù)有極顯著影響。在前10個(gè)SNP上下各100kb范圍內(nèi)共鑒定到40個(gè)基因,其中8號(hào)染色體上的UCHL1基因,12號(hào)染色體上的RPS6KB1和CLTC基因是已報(bào)道的影響排卵數(shù)的重要候選基因。3.豬12號(hào)染色體上產(chǎn)仔數(shù)QTL的精細(xì)定位在試驗(yàn)2中通過(guò)兩種基因組分析方法均檢測(cè)到了 rs81434499,為了進(jìn)一步鑒別rs81434499位點(diǎn)所在影響豬產(chǎn)仔數(shù)的QTL內(nèi)真正影響產(chǎn)仔數(shù)的位點(diǎn),在rs81434499位點(diǎn)上下300kb范圍內(nèi)每10kb增加一個(gè)SNP利用SNaPshot SNP分型技術(shù)在試驗(yàn)2中產(chǎn)仔數(shù)存在差異的36頭二花臉母豬中進(jìn)行分型。然后將成功分型且存在多態(tài)的33個(gè)位點(diǎn)與試驗(yàn)2中通過(guò)豬60 K芯片在12號(hào)染色體上鑒別到的所有有效SNP合并,計(jì)算高、低產(chǎn)組間的Fst值。結(jié)果rs81434499位點(diǎn)仍然是選擇信號(hào)最強(qiáng)的SNP位點(diǎn)。利用196頭二花臉母豬驗(yàn)證rs81434499位點(diǎn)對(duì)總產(chǎn)仔數(shù)的效應(yīng),發(fā)現(xiàn)該位點(diǎn)與二花臉豬的總產(chǎn)仔數(shù)顯著相關(guān)(P0.05),AA基因型母豬的總產(chǎn)仔數(shù)顯著多于CC型母豬(P0.05)。因此,該位點(diǎn)可作為二花臉品種內(nèi)產(chǎn)仔數(shù)選育的分子標(biāo)記。鑒于rs81434499位點(diǎn)位于基因間隔區(qū)且其上游的RPS6KB1基因與卵母細(xì)胞成熟、排卵有關(guān),因此,RPS6KB1基因是該區(qū)域內(nèi)影響二花臉豬產(chǎn)仔數(shù)變異的重要候選因果基因。4.極端高產(chǎn)與低產(chǎn)二花臉母豬卵巢基因表達(dá)差異的分析從試驗(yàn)1采集的卵巢樣品中挑選出處于發(fā)情周期第13 d,且無(wú)卵巢囊腫的3頭高產(chǎn)母豬(EH)與3頭低產(chǎn)二花臉母豬(EL)的卵巢樣品,利用RNA-Seq技術(shù)檢測(cè)高、低產(chǎn)二花臉母豬卵巢的基因表達(dá)差異。6個(gè)樣品中獲得的總reads數(shù)為51～60 M。從EH與EL組分別鑒定到23,108與23,406個(gè)基因,其中31個(gè)基因特異表達(dá)于EH組,49個(gè)特異表達(dá)于EL組。在6個(gè)樣品中分別鑒別到3,130、3,149、3,152、3,151、3,150和3,143個(gè)新轉(zhuǎn)錄本,其中有7個(gè)是EH組特異的,12個(gè)是EL組特異的。共有39個(gè)基因在兩組都有表達(dá)且在高、低產(chǎn)組表達(dá)水平存在顯著差異(Padj 0.05 ),包括15個(gè)EH組上調(diào)的基因與24個(gè)EH組下調(diào)的基因。另外,還有兩個(gè)基因內(nèi)包含在兩組間差異表達(dá)的剪切體。對(duì)表達(dá)模式存在差異的基因進(jìn)行功能富集,GO注釋排在前10位的生物功能是核糖或脫氧核糖核酸的合成與分解、氧化還原活性、體細(xì)胞DNA重組和多樣化等,共富集到包括TGF-β信號(hào)通路在內(nèi)的8個(gè)顯著KEGG信號(hào)通路。通過(guò)對(duì)這些基因進(jìn)行綜合分析,3個(gè)EL組特異的基因(FOXE1、MC5R、和ACTA1), 3個(gè)EL組上調(diào)的基因(ADAMTS1、RARRESL和SERPINE2)以及3個(gè)EH組下調(diào)的基因(INHBA、INHA和SPTA1)可能是影響排卵數(shù)或產(chǎn)仔數(shù)的候選基因,而其中的INHBA、INHA是已報(bào)道的具有調(diào)節(jié)卵泡生成功能的基因,因此該兩個(gè)基因是影響二花臉豬排卵數(shù)或產(chǎn)仔數(shù)的重要候選基因。綜上所述,本文得出如下結(jié)論:1.二花臉豬群體內(nèi)存在著明顯的產(chǎn)仔數(shù)表型性狀分離,高、低產(chǎn)二花臉母豬排卵數(shù)存在顯著差異。2.7號(hào)染色體上的rs80891106,8號(hào)染色體上的rs81399474和12號(hào)染色體上的rs81434499與二花臉豬的總產(chǎn)仔數(shù)顯著相關(guān),在相應(yīng)SNP周?chē)鷧^(qū)域內(nèi)鑒別到UCHL1、RPS6KB1和CLTC等3個(gè)影響二花臉豬產(chǎn)仔數(shù)和排卵數(shù)的重要候選基因。3.在高、低產(chǎn)二花臉母豬卵巢內(nèi)鑒別到121個(gè)差異表達(dá)轉(zhuǎn)錄本,其中INHA與INHBA基因是影響二花臉豬產(chǎn)仔數(shù)和排卵數(shù)變異的重要候選基因。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S828

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