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        基于填充測序數(shù)據(jù)的榮昌豬群體遺傳結(jié)構(gòu)和選擇信號分析

        2025-01-27 00:00:00吳平先王俊戈刁淑琪柴捷查琳郭宗義陳紅躍龍熙
        畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào) 2025年1期

        摘 要: 旨在基于填充序列數(shù)據(jù),通過選擇信號分析挖掘榮昌豬重要經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)的候選基因,探究其在人工和自然選擇過程中的受選擇情況。本研究選取591頭榮昌豬進(jìn)行豬50K基因分型,隨機(jī)選取其中120頭進(jìn)行全基因組測序,以全基因組重測序數(shù)據(jù)為填充參考模板對50K基因數(shù)據(jù)進(jìn)行填充,基于填充序列數(shù)據(jù)開展遺傳結(jié)構(gòu)、Tajima’D和CLR分析?;蛐吞畛浜?,基因型填充正確率為0.94 質(zhì)控后保留了8 823 367個(gè)高質(zhì)量SNPs(填充正確率為1.00)。遺傳結(jié)構(gòu)分析顯示,榮昌豬群體不存在明顯的群體分層,且絕大部分個(gè)體間遺傳距離gt;0. 分子親緣系數(shù)lt;0.1。CLR檢驗(yàn)篩選到226個(gè)潛在受選擇區(qū)域,基因注釋發(fā)現(xiàn)與繁殖、生長、胴體等性狀相關(guān)的候選基因(CDK9、SLC2A8、IGF1R、GSK3B等基因)。利用Tajima’D檢驗(yàn)檢測到225個(gè)潛在受選擇區(qū)域,基因注釋發(fā)現(xiàn)與毛長度(CFAP299)、毛色或耳聾(MITF、ZNF532)、脂肪沉積(GSK3B)、繁殖(FOXP1)等性狀相關(guān)的基因。進(jìn)一步整合不同方法分析結(jié)果,發(fā)現(xiàn)11個(gè)相同的潛在受選擇區(qū)域和123個(gè)候選基因,包括MITF、ZNF532、GSK3B等與耳聾和白化病、繁殖等經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)的基因,并且發(fā)現(xiàn)1條顯著的GO條目和KEGG通路(Plt;0.05)與黑色素生成、視覺發(fā)育等通路相關(guān)。本研究根據(jù)富集分析結(jié)果和基因分子生物學(xué)功能,篩選出MITF、ZNF532、GSK3B、FOXP1、SLC2A8、CDK9、IGF1R、TBC1D4等8個(gè)重要候選基因可能參與調(diào)控榮昌豬毛色、耳聾、脂肪沉積、繁殖性能、生長性能等經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)。該結(jié)果從全基因組水平探究了榮昌豬的遺傳結(jié)構(gòu)和選擇信號特征,篩選出的重要候選基因?yàn)楹罄m(xù)榮昌豬保種育種和特色性狀的遺傳機(jī)制解析提供了重要的理論參考。

        關(guān)鍵詞: 榮昌豬;全基因組測序;基因型填充;遺傳結(jié)構(gòu);選擇信號

        中圖分類號:S828.2"""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A""""" 文章編號: 0366-6964(2025)01-0147-12

        收稿日期:2024-08-09

        基金項(xiàng)目:重慶市博士后特別資助項(xiàng)目(22327);國家生豬技術(shù)創(chuàng)新中心先導(dǎo)科技項(xiàng)目(22601);重慶市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(23319)

        作者簡介:吳平先(1993-),男,四川雅安人,副研究員,博士,主要從事豬遺傳育種研究,E-mail: wupingxianxian@163.com

        *通信作者:龍 熙,主要從事豬遺傳育種研究,E-mail: 981568078@qq.com

        WU" Pingxian 具有肉質(zhì)好、耐粗飼、配合力好、鬃質(zhì)和毛色優(yōu)良等特點(diǎn)。曾經(jīng)是我國推廣數(shù)量最多、范圍最廣、時(shí)間最長、影響最大、效果最佳的地方豬種,對我國特別是西部地區(qū)豬品種改良影響巨大而深遠(yuǎn),為我國養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。2000年被列入第一批國家畜禽品種保護(hù)名錄,2022年被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部列為十大優(yōu)異畜禽遺傳資源之一。

        探究榮昌豬群體遺傳特性,可有效地促進(jìn)本品種的遺傳改良與保護(hù)利用。選擇信號研究是檢測表型變異和挖掘重要經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)候選位點(diǎn)或基因的重要方法,在群體進(jìn)化和遺傳改良中發(fā)揮著重要作用。該方法通過檢測群體全基因組內(nèi)受選擇的位點(diǎn),解析群體在進(jìn)化過程中選擇印跡及重要表型相關(guān)的遺傳機(jī)制,為分子育種提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù)檢測方法的適用研究對象可以分為群體內(nèi)選擇信號和群體間選擇信號分析,其中Tajima’D檢驗(yàn)[1、CLR檢驗(yàn)[2、iHS[3等方法為群體內(nèi)選擇信號分析方法,F(xiàn)st[4、XP-CLR[5和XP-EHH[6等檢驗(yàn)為群體間選擇信號分析方法。隨著測序技術(shù)的飛速發(fā)展,地方豬的選擇信號分析已經(jīng)得到廣泛研究。有研究利用選擇信號分析篩選到了與地方豬肉質(zhì)性狀[7、繁殖性狀8、免疫性狀9等相關(guān)的重要候選基因,為地方豬種質(zhì)特性的挖掘提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。有研究利用群體間選擇信號分析方法揭示了榮昌豬與藏豬、歐洲豬、大白豬等10余個(gè)品種的群體特異性。通過對榮昌豬與藏豬、歐洲野豬等品種的全基因組測序數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇信號分析,在榮昌豬中發(fā)現(xiàn)449個(gè)具有選擇特征的基因(MBP、GHSR、CYP2A6等),主要與生長和激素結(jié)合、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育以及藥物代謝相關(guān),初步揭示了榮昌豬基因組選擇特征以及與其他豬種間的表型及遺傳差異的分子機(jī)制,為榮昌豬遺傳模式的研究提供了重要基礎(chǔ)信息[9。為了進(jìn)一步揭示不同豬種間表型多樣性的遺傳變異,通過全基因組測序數(shù)據(jù)檢測到了榮昌豬基因組中受到特異性選擇的493個(gè)基因組區(qū)域和308個(gè)基因,包括NPPA、ABCC4、NPY5R等9個(gè)基因,可能參與調(diào)控動(dòng)物脂肪沉積[10。但是,目前榮昌豬種質(zhì)特性的研究還是較少,需要進(jìn)一步深入挖掘與榮昌豬優(yōu)異性狀相關(guān)的基因,為榮昌豬進(jìn)一步的分子遺傳改良提供重要的分子標(biāo)記數(shù)據(jù)。

        為了深入解析榮昌豬種質(zhì)特性,本研究聚焦榮昌豬全基因組范圍內(nèi)的受選擇信號,通過全基因組重測序數(shù)據(jù)和50K基因芯片數(shù)據(jù)構(gòu)建大群體榮昌豬填充序列數(shù)據(jù)集,旨在通過CLR方法、Tajima’D方法和其他生物信息學(xué)分析方法檢測榮昌豬全基因組內(nèi)的選擇信號區(qū)域和基因,為榮昌豬育種和保護(hù)利用提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)動(dòng)物

        本研究收集來自重慶琪泰佳牧畜禽養(yǎng)殖有限公司(國家級核心育種場)育種核心群的591頭榮昌豬母豬,采集榮昌豬耳組織樣置于75%酒精中-20℃凍存。

        1.2 基因組DNA提取與質(zhì)檢

        使用DNA提取試劑盒(DNA Mini Kit)提取每個(gè)耳組織樣品的DNA,利用氯仿抽提法提取豬耳組織樣的基因組DNA,通過紫外分光光度計(jì)(Nanodrop 2000)和1%的瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)行DNA質(zhì)量檢測,濃度gt;100 ng·μL- OD 260 "nm/OD 280 "nm的濃度介于1.8~2.0之間,條帶清晰,無拖尾降解,則DNA質(zhì)檢合格,可用于后續(xù)基因組測序。

        1.3 基因芯片分型檢測

        采用中芯一號50K芯片對591頭榮昌豬進(jìn)行基因分型檢測,獲得的基因分型數(shù)據(jù)使用Plink(v1.90)[11軟件進(jìn)行質(zhì)量控制,質(zhì)控條件包括:1)剔除無染色體位置信息以及Y染色體上的位點(diǎn);2)最小等位基因頻率(minor allele frequency,MAF)>0.01;3)個(gè)體的SNP檢出率gt;90%;4)SNP位點(diǎn)檢出率gt;95%,并將保留的位點(diǎn)轉(zhuǎn)換到豬參考基因組Sscrofa11.1格式。質(zhì)控后保留591個(gè)個(gè)體,31 756個(gè)SNPs位點(diǎn),用于后續(xù)基因型填充與數(shù)據(jù)分析。

        1.4 全基因組測序

        隨機(jī)選取120頭榮昌豬基因組DNA,利用BGIseq平臺進(jìn)行30×全基因組測序。測序后采用FastQC軟件,通過minimum Phred score 20來評估原始reads的質(zhì)量,以過濾掉適配器污染的reads和含有過多“N”字符的reads(其中“N”占單個(gè)reads的10%以上),以獲得Clean reads。然后,利用BWA軟件將clean reads與豬參考基因組(Sscrofa11.1)進(jìn)行比對,參數(shù)為“mem-t 10-k 32-M”[12。使用SAMtools[13將生成的SAM文件轉(zhuǎn)換為BAM文件。使用Picard中的markduplduplicate程序消除潛在的PCR重復(fù)。隨后,使用多樣本方法的GATK軟件[14,利用BAM文件call SNP。GATK生成的原始SNP根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)控:QualByDepthlt;2.0, FisherStrandlt;60.0, RMSMappingQualitylt;40.0, MappingQualityRankSumTestlt;-12.5, ReadPosRankSumTestlt;-8.0。最后,總共保留了21 104 245個(gè)SNPs。在后續(xù)分析中,采用MAF≥0.05、missinglt;10-6、read depths≥6以及保留常染色體SNP作為基因型填充的參考基因組數(shù)據(jù)。

        1.5 基因型填充

        基于120頭榮昌豬全基因組重測序數(shù)據(jù),隨機(jī)選取90頭榮昌豬的全基因組數(shù)據(jù)作為基因型填充的參考模板,采用Beagle5.1[15軟件對591頭榮昌豬的50K基因芯片數(shù)據(jù)進(jìn)行基因型填充。為了評估填充的準(zhǔn)確性,以其余30頭榮昌豬全基因組重測序數(shù)據(jù)為參考與填充后的位點(diǎn)進(jìn)行對比,對每個(gè)基因座的基因型進(jìn)行比對。隨后,將該基因座的填充精度計(jì)算為正確填充的個(gè)體數(shù)與該基因座上的個(gè)體總數(shù)之比,保留填充精度為1.00,MAF≥0.01的SNP,用于后續(xù)數(shù)據(jù)分析。

        1.6 群體結(jié)構(gòu)分析

        采用Plink[11軟件對填充后的數(shù)據(jù)進(jìn)行LD質(zhì)控(窗口大小50 kb,步長10 kb,r2為0.3),保留551 953個(gè)SNPs位點(diǎn)用于群體結(jié)構(gòu)分析。采用Plink和GCTA[16軟件進(jìn)行遺傳距離分析和主成分分析,計(jì)算基于狀態(tài)同源(identical by state,IBS)的遺傳距離,構(gòu)建基因組親緣關(guān)系矩陣,以研究榮昌豬群體的親緣關(guān)系和群體分布。采用R軟件的ggplot2包繪制熱圖,對解釋方差最大的前2個(gè)主成分進(jìn)行散點(diǎn)圖繪制。

        1.7 全基因組選擇信號分析

        本研究基于填充測序數(shù)據(jù),利用CLR值檢驗(yàn)[2和Tajima’s D值檢驗(yàn)[1兩種方法開展榮昌豬群體內(nèi)選擇信號檢測,采用無重疊窗口法,每個(gè)窗口100 kb,進(jìn)行選擇信號分析。分別使用CLR值和Tajima’s D值為標(biāo)準(zhǔn),將數(shù)值排在總區(qū)域數(shù)Top 1%的定義為受選擇的區(qū)域。

        1.8 候選區(qū)域基因注釋

        根據(jù)受選擇區(qū)域的基因組位置信息,通過Ensemble(Ensemble genome browser 112)數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行比對,獲得受選擇區(qū)域相關(guān)候選基因。利用KOBAS(KEGG Orthology Based Annotation System)數(shù)據(jù)庫[17對候選基因進(jìn)行GO和KEGG分析,以Corrected P_valuelt;0.05為差異顯著。

        2 結(jié) 果

        2.1 基因型填充準(zhǔn)確性

        本研究使用榮昌豬全基因組測序數(shù)據(jù)對50K SNP芯片進(jìn)行基因型填充,以30頭榮昌豬全基因組重測序與填充數(shù)據(jù)之間位點(diǎn)比較評價(jià)填充準(zhǔn)確性,8號染色體準(zhǔn)確性最高(0.952),12號染色體準(zhǔn)確性最低(0.930),整體平均填充準(zhǔn)確性為0.942(圖1)。隨后,篩選1.00的填充準(zhǔn)確率,并剔除MAFlt;0.01的位點(diǎn)后,保留了8 823 367個(gè)SNPs位點(diǎn)用于后續(xù)分析。

        2.2 主成分分析

        對榮昌豬群體進(jìn)行主成分分析,結(jié)果如圖2所示,前2個(gè)主成分共解釋了6.62%的遺傳變異。整體來看榮昌豬群體分層不明顯,僅有少部分個(gè)體出現(xiàn)分層,但遺傳變異解釋比例較小,并與其他個(gè)體間存在基因交流。因此,可將該群體作為一個(gè)整體進(jìn)行選擇信號分析。

        2.3 群體親緣關(guān)系分析

        榮昌豬基于IBS的親緣關(guān)系結(jié)果如圖3A所示,榮昌豬群體的IBS距離值為0.000 2~0.293 3,平均遺傳距離為0.250 4,且只有18個(gè)個(gè)體間遺傳距離小于0. 絕大部分個(gè)體的遺傳距離都大于0. 說明榮昌豬個(gè)體間的平均遺傳距離較遠(yuǎn)。同時(shí),通過構(gòu)建榮昌豬基因組親緣關(guān)系矩陣(G)進(jìn)一步分析個(gè)體親緣關(guān)系,結(jié)果如圖3B所示,大部分榮昌豬個(gè)體分子親緣關(guān)系較遠(yuǎn)(分子親緣系數(shù)lt;0.1),部分個(gè)體間的親緣關(guān)系較近。

        2.4 選擇信號分析

        2.4.1 CLR檢測

        CLR檢測結(jié)果以曼哈頓圖展示,結(jié)果見圖4。結(jié)果表明:根據(jù)計(jì)算得到的CLR值篩選前1%作為顯著受選擇的區(qū)域,共檢測到226個(gè)顯著的受選擇區(qū)域(CLR值≥ 14.6),主要位于1、2、5、8、11、13、15等染色體上,注釋到1 270個(gè)候選基因。其中CLR值最高為123.0,位于1號染色體258.20~268.64 Mb區(qū)域(圖4A),該區(qū)域包含IGF1R、CDK9、SLC2A8等80個(gè)基因。

        通過GO和KEGG分析,篩選Corrected P_valuelt;0.05的顯著富集通路,結(jié)果見圖4B、4C。結(jié)果表明:GO富集到39條顯著的GO條目,涉及toll樣受體信號通路、基因表達(dá)調(diào)控、乳腺小泡發(fā)育、先天免疫反應(yīng)等;KEGG富集到6條顯著的KEGG通路,包括黑色素、代謝等相關(guān)通路。

        2.4.2 Tajima’D 檢測

        Tajima’D檢測結(jié)果以曼哈頓圖展示,結(jié)果見圖5A。結(jié)果表明:根據(jù)計(jì)算得到的Tajima’D值篩選前1%作為顯著受選擇的區(qū)域,共獲得225個(gè)顯著的受選擇區(qū)域(Tajima’Dgt;6.73),主要位于1、2、5、7、8、13、15等染色體上,共注釋到198個(gè)候選基因。其中最高的Tajima’D值為8.0 位于8號染色體107.50~107.60 Mb區(qū)域,該區(qū)域包含249個(gè)SNP標(biāo)記和ENSSSCG00000061154基因;其次是8號染色體137.40~137.50 Mb,Tajima’D值為7.97,包含基因CFAP299,可能與毛的長度相關(guān)[18

        通過GO和KEGG分析,篩選Corrected P_valuelt;0.05的顯著富集通路,結(jié)果見圖5B、5C。結(jié)果表明:GO富集到5條顯著的GO條目,涉及G蛋白偶聯(lián)嘌呤能核苷酸受體信號通路、蛋白質(zhì)泛素化等;KEGG沒有富集顯著的KEGG通路。

        2.4.3 共享顯著受選擇區(qū)域

        將CLR和Tajima’D方法檢測到的重疊區(qū)域作為強(qiáng)受選擇的候選區(qū)域,共發(fā)現(xiàn)11個(gè)相同的強(qiáng)受選擇區(qū)域,其中1號染色體2個(gè)、4號染色體1個(gè)、6號染色體1個(gè)、11號染色體2個(gè)、13號染色體3個(gè)、15號染色體2個(gè),結(jié)果見表1。通過基因注釋共獲得MITF、ZNF532、GSK3B等與榮昌豬耳聾和白化病、繁殖等性狀相關(guān)的123個(gè)候選基因。

        進(jìn)一步對兩種選擇信號方法檢測到的共享基因進(jìn)行GO和KEGG富集分析,篩選Corrected Plt;0.05的顯著富集通路,結(jié)果如圖6所示。結(jié)果表明:GO富集到4條顯著的GO條目,涉及透明質(zhì)酸代謝過程、磷脂酰肌醇綁定、信號肽酶復(fù)合物等;KEGG富集到1條顯著的KEGG通路。此外,檢測到1條GO條目和1條KEGG通路(Plt;0.05)與黑色素生成、視覺發(fā)育等相關(guān),主要涉及MITF、RAX和GSK3B基因。

        3 討 論

        榮昌豬是我國代表性的地方豬種。自1930年以來,一直圍繞著榮昌豬種質(zhì)特性研究、資源保護(hù)和開發(fā)利用等方面開展了大量研究工作,并取得了突出的成績。然而,在瘦肉型豬市場和非洲豬瘟的雙重影響下,榮昌豬保種和育種工作仍然面臨諸多困難,各項(xiàng)生產(chǎn)性能遺傳改良進(jìn)展緩慢。近年來,重慶市畜牧科學(xué)院和重慶琪金食品集團(tuán)有限公司等單位聯(lián)合開展育種新技術(shù)研究,通過分子育種技術(shù)加快榮昌豬本品種性能提升及新品種培育的速度,以加快推進(jìn)榮昌豬種業(yè)振興。但是,榮昌豬種質(zhì)特性解析還不夠全面,具有育種價(jià)值的基因數(shù)量較少。因此,迫切需要挖掘鑒定出一批與榮昌豬重要經(jīng)濟(jì)性狀顯著相關(guān)的功能基因,為榮昌豬基因組育種提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本研究利用591頭榮昌豬的全基因組填充測序數(shù)據(jù)對榮昌豬群體內(nèi)受選擇的區(qū)域進(jìn)行了分析,為榮昌豬分子保種和育種提供了重要依據(jù)。

        基因型填充是低成本獲得高密度基因型數(shù)據(jù)的有效手段,有利于重要經(jīng)濟(jì)性狀的遺傳解析與遺傳評估。有研究采用Beagle軟件進(jìn)行填充時(shí),通常采用等位基因R2作為基因型填充準(zhǔn)確性的判斷標(biāo)準(zhǔn)[19。本研究填充后Beagle R2平均為0.83,準(zhǔn)確性較低,與其他研究報(bào)道相近[20。目前,絕大多數(shù)研究廣泛采用填充正確率評判基因型填充的準(zhǔn)確性21。因此,本研究采用基因型填充正確率評價(jià)填充的準(zhǔn)確性。為了避免數(shù)據(jù)的重復(fù)使用,在120頭榮昌豬全基因組重測序數(shù)據(jù)隨機(jī)選取90頭作為參考模板,對50K基因型數(shù)據(jù)進(jìn)行填充。另外,將其余30頭豬的重測序數(shù)據(jù)作為驗(yàn)證群,將這30頭豬填充前后的基因型數(shù)據(jù)進(jìn)行位點(diǎn)比對,以基因型填充一致性評價(jià)基因型填充的準(zhǔn)確性,平均填充準(zhǔn)確性達(dá)0.94 填充序列數(shù)據(jù)質(zhì)量較高。有研究表明,利用雞全基因組測序數(shù)據(jù)作為參考模板將600K芯片數(shù)據(jù)填充至序列數(shù)據(jù),不同方法的填充準(zhǔn)確性均高于0.95[22??傮w來看,基于Beagle方法,利用30×重測序數(shù)據(jù)為參考模板能準(zhǔn)確地將芯片數(shù)據(jù)填充至序列數(shù)據(jù),且在不增加測序成本的前提下為豬重要經(jīng)濟(jì)性狀遺傳解析提供可靠的高密度基因數(shù)據(jù)。為了減少因填充錯(cuò)誤位點(diǎn)對后續(xù)分析造成的影響,本研究選取準(zhǔn)確率為1.00的8 823 367個(gè)高質(zhì)量SNPs位點(diǎn)。

        基于全基因組數(shù)據(jù)的群體遺傳分析是評價(jià)畜禽群體內(nèi)遺傳結(jié)構(gòu)情況的重要手段。本研究基于填充序列數(shù)據(jù)進(jìn)行遺傳結(jié)構(gòu)分析,PCA前3個(gè)主成分共解釋了9.25%的遺傳變異,顯示了榮昌豬群體內(nèi)存在輕微的遺傳分化,但各部分表現(xiàn)出基因交流,可能是長期的人工或自然選擇形成的個(gè)體間遺傳差異。通過IBS遺傳距離和基于G矩陣的親緣系數(shù)分析結(jié)果與已有的研究報(bào)道一致23,榮昌豬群體內(nèi)個(gè)體間遺傳關(guān)系較遠(yuǎn),說明群體內(nèi)整體的近交系數(shù)較小。

        基于填充序列數(shù)據(jù),分別采用CLR和Tajima’D方法對榮昌豬群體進(jìn)行群體內(nèi)全基因組選擇信號分析,分別檢測到226個(gè)和225個(gè)潛在受選擇的區(qū)域。進(jìn)一步對不同方法的結(jié)果進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)11個(gè)重疊的潛在受選擇區(qū)域,并通過基因注釋到123個(gè)候選基因,主要與繁殖性狀、黑色素生成、視覺發(fā)育、耳聾和白化病等顯著相關(guān)。榮昌豬黑色眼圈毛色是重要的表型特征,具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本研究通過選擇信號分析在13號染色體46.11~54.30 Mb受選擇的區(qū)域篩選到與黑色素生成相關(guān)的MITF基因,可能參與榮昌豬毛色調(diào)控。有研究表明,MITF基因主要參與黑色素生成有關(guān)的信號通路,通過調(diào)控酪氨酸酶和蛋白質(zhì)的生成及活性調(diào)節(jié)黑色素的生成,基因突變將導(dǎo)致動(dòng)物毛色變淺、虹膜色素退減、小眼畸形和耳聾等疾病[24-27。有研究者對榮昌豬遺傳聽力缺陷個(gè)體的研究表明,MITF-m是特異性表達(dá)在黑色素細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄變異體,參與調(diào)控黑色素細(xì)胞生成、遷移,MITF-m缺失直接造成榮昌豬黑色素細(xì)胞的缺失,導(dǎo)致耳聾和白化表型28。毛細(xì)胞再生是治療神經(jīng)性耳聾的前景治療手段,ZNF532基因參與毛細(xì)胞再生[29,可能與榮昌豬遺傳聽力缺陷疾病相關(guān)。此外檢測到與生長發(fā)育相關(guān)的基因,GSK3B基因參與甲狀腺激素信號通路和胰島素信號通路,影響生長速度[30-31。有研究表明,GSK3B基因與脂肪沉積相關(guān),抑制GSK3B能有效調(diào)控小鼠肥胖癥狀[32。此外,有試驗(yàn)以大白豬和民豬二元雜交個(gè)體為研究對象,通過比較基因組和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),GSK3B基因在豬背部脂肪沉積中發(fā)揮著重要作用,可能參與豬背部脂肪沉積,從而調(diào)控豬背膘厚性狀[33。榮昌豬是典型的脂肪性地方豬,本研究通過選擇信號分析在受選擇區(qū)域篩選到GSK3B候選基因,GSK3B基因也可能參與調(diào)控榮昌豬脂肪沉積。此外,TBC1D4基因在肌肉胰島素的調(diào)控中發(fā)揮著重要作用,參與控制小鼠全身血糖水平[34-35,從而可能參與脂肪沉積相關(guān)的通路。FOXP1基因參與破骨細(xì)胞發(fā)育及脂質(zhì)代謝過程,通過促進(jìn)飲食以誘導(dǎo)肥胖的發(fā)生進(jìn)而影響體尺的遺傳變異[36-37。有研究通過全基因組關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn),F(xiàn)OXP1基因是豬繁殖性狀及體尺性狀重要的潛在候選基因[38。CDK9基因在豬卵泡成熟過程中發(fā)揮著重要作用[39,且該基因過表達(dá)可直接促進(jìn)豬繁殖呼吸障礙綜合征的發(fā)生40,直接影響母豬繁殖性能。SLC2A8是一種在睪丸、子宮、卵巢等組織表達(dá)的促進(jìn)性葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,缺失SLC2A8直接影響小鼠胚胎和胚胎植入過程,從而導(dǎo)致產(chǎn)仔數(shù)的減少[41。有研究也表明,SLC2A8基因在豬妊娠過程中廣泛表達(dá),參與胚胎滋養(yǎng)層和胎盤絨毛之間的果糖轉(zhuǎn)運(yùn)[42。IGF1R基因具有一因多效性,在豬生長、胴體和肉質(zhì)等性狀中發(fā)揮著重要作用,且不同等位基因與豬不同性狀顯著關(guān)聯(lián),可以用于解釋中國地方豬與引進(jìn)豬種間的表型差異[43-44。此外,基于填充序列數(shù)據(jù)的選擇信號分析還找到與免疫或疾病相關(guān)的候選基因,為榮昌豬分子育種提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

        4 結(jié) 論

        本研究基于填充序列數(shù)據(jù)對榮昌豬群體進(jìn)行分析,利用CLR和Tajima’D方法鑒定到11個(gè)共享的潛在受選擇區(qū)域,并發(fā)現(xiàn)123個(gè)與生長、繁殖、毛色等重要經(jīng)濟(jì)性狀顯著關(guān)聯(lián)的候選基因。結(jié)合榮昌豬本品種特征,根據(jù)基因分析生物學(xué)功能和富集分析結(jié)果,篩選到MITF、ZNF532、GSK3B、FOXP1、SLC2A8、CDK9、IGF1R、TBC1D4等8個(gè)重要的候選基因可能影響榮昌豬毛色、耳聾、脂肪沉積、繁殖性能、生長性能等經(jīng)濟(jì)性狀,為后續(xù)榮昌豬的保種育種及優(yōu)勢性狀的遺傳解析提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

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        (編輯 郭云雁)

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