基于多重关联分析鉴定猪生长性状相关基因及其功能验证

发布时间：2018-01-03 09:00

本文关键词：基于多重关联分析鉴定猪生长性状相关基因及其功能验证　出处：《中国农业大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：家猪是人类最早驯化的家养动物之一,也是人类肉食的主要提供者。猪生长性状是由多基因控制的复杂性状,采用常规遗传手段难以精准鉴定其主效基因;而基于高密度SNP芯片的全基因组关联分析技术(GWAS)为复杂性状候选基因鉴定以及致因突变的解析提供了有效的技术手段。基于上述原因,本研究设计了基于高密度SNP芯片的GWAS分析策略鉴定猪生长性状显著关联的SNPs,并进一步分析了其归属基因的遗传特性和功能。论文主要完成了以下三方面的研究内容:(1)基于高密度SNP芯片的杜洛克公猪群体生长性状全基因组关联分析(GWAS)基于796头杜洛克公猪群体,利用GWAS鉴定与生长性状(D100、FCR和ADG)相关的SNP,研究共鉴定出11个基因组水平显著和162染色体水平显著的SNPs。基于显著SNPs临近基因的功能富集,共挖掘出14个候选基因。其中,D100性状有6个(WT1、FBX03、DOCK7、PPP3CA、GPAT3 和 NKX6-1);FCR 性状有 7 个(M4P2、TBX15、IVL、ARL15、CPS1、VWC2L、和V4V3);ADG性状有1个基因(COL27A1)。功能分析表明大部分候选基因都富集到肌肉、脂肪、骨骼和神经系统发育及能量吸收和代谢相关的通路。此外,显著SNPs构成的单倍型block也定位在生长性状相关的QTL区间内,并进一步缩小范围,其中10号染色体的block较原有QTL区间缩小了～60Mb。(2)候选基因GPAT3对猪生长性状遗传效应分析(post-GWAS)上述GWAS分析发现GPAT3基因上游的SNP ASGA0040372与生长性状显著相关。在此基础上,本研究基于克隆和RACE技术获得猪GPAT3完整转录本,包括14个完整的外显子和3种可变剪接体。在另一 289头杜洛克公猪群内,对获得的5个SNP(含ASGA0040372)与生长性状的关联水平进行检验。结果发现启动子区附近的3个SNPs(包括ASGA0040372)与ADG和D100表现出较高的关联水平。进一步的启动子活性分析发现启动子区活性从高到低依次是-950/-500、-500/-229、-1262/-950 和-1420/-950,且 ASGA0040372 显著影响 GP4T3 启动子的活性。综上所述,GPAT3基因与猪生长速度显著相关,且ASGA0040372显著影响猪GPAT3的启动子活性。(3)AL15基因负调控猪饲料转化效率(post-GWAS)本研究首次克隆分析了猪ARL15基因完整的mRNA遗传结构,并在杜洛克群体中鉴定到8个SNPs(其中4个为新获得的SNPs)。关联分析发现SNP单标记和单倍型均与FCR性状显著关联(p0.01)。为了进一步挖掘ARL15基因的功能,本研究建立了慢病毒介导ARL15过表达3T3-L1细胞模型,同时结合转录测序数据分析发现:ARL15基因可以显著上调脂联素基因(Adipoq)的表达和分泌,证实了Adipo的上调表达不依赖于PPARg信号通路。同时也发现高剂量ARL15基因可以上调能量代谢通路相关基因(PPARg、AP2、GLUT4、DGAT2、Acly、Acaca等)的表达。基于上述研究结果及Adipoq的功能,推断ARL15通过上调Adipoq表达增加机体能量消耗,进而降低饲料转化效率以影响猪的生长。综上所述,本研究采用全基因组关联分析技术鉴定了与生长性状相关的SNP和候选基因,并采用重复关联分析和细胞模型对GPAT3和ARL15基因功能进行了阐述,充分验证了 GWAS的研究结果。
[Abstract]:In this paper , we designed a high - density SNP chip - based GWAS analysis strategy to identify SNPs with significant correlation with growth traits ( D100 , FCR and ADG ) . In this study , we found that three SNPs ( including ASGA0040372 ) in the vicinity of the promoter region were highly correlated with the growth traits of pigs .

【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S828

【参考文献】