猪耳面积性状全基因组关联分析及主效基因探索

发布时间：2017-05-21 21:13

  本文关键词：猪耳面积性状全基因组关联分析及主效基因探索，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在猪种中,耳的大小和形态极具多样性,在猪的品种标准中十分重要。在猪种鉴别上,尤其对于中国地方猪种来说,耳性状被视为一个重要的构造特征。此外,猪可以作为动物模型为研究人类先天性小耳畸形提供帮助。在之前的报道中,把影响猪耳面积性状的数量性状基因座(QTL)主要定位在5号染色体(SSC5)和7号染色体(SSC7)上。最近,位于7号染色体QTL区间内PPARD基因上的一个错义突变G32E被认为是猪耳面积性状的因果突变位点。然而,由于QTL的区间范围大,5号染色体上的主效基因尚未被鉴定出来。本研究通过全基因组关联分析(GWAS)方法筛选影响猪耳面积性状的主要候选基因,并且对关键候选基因进行初步分析,以鉴定主效基因和因果突变位点。本研究利用大耳的中国地方猪种民猪和西方商品猪种大白猪构建了一个杂交群体来探索猪耳面积多样性的遗传基础。通过GWAS检测与猪耳面积性状显著关联的SNPs,在SSC5上一个10.78Mb(30.14-40.92 Mb)的区间内发现了35个显著SNPs;此后,结合连锁不平衡分析和共享单体型分析,获得了一个3.07Mb大小的缩小区间;最后,通过使用选择性清除分析最终确定了一个约450 Kb的判别区域,包含了两个已注释的基因LEMD3和WIF1。功能分析表明,这两个基因都具有猪耳面积性状的生物学候选基因特征,在育种规划中具有潜在应用性;这两个基因也可以在进一步研究人类小耳畸形的机制中作为新的参考。为了确定SSC5上影响猪耳面积性状的主效基因和因果突变位点,本研究对主要候选基因WIF1、LEMD3和HMGA2进行了初步的研究。由于数据库中缺乏完整的m RNA序列,本研究首先通过RACE方法克隆了猪WIF1、LEMD3和HMGA2的c DNA全长序列,长度分别为2338bp、4843bp和2998bp。在此基础上,针对这三个基因,通过外显子区和启动子区的序列扩增与比对在不同猪种中共筛选到23个多态性位点(WIF1基因11个,LEMD3基因3个,HMGA2基因9个)。针对这些SNP位点分别在F2资源群体和北京黑猪群体中进行与耳面积性状的关联分析,发现在两个群体中都与耳面积显著关联的SNPs共有13个,位于基因WIF1和LEMD3(WIF1基因10个,LEMD3基因3个),其余SNPs在北京黑猪群体中未检测到突变。组织表达谱分析发现WIF1基因在耳软骨组织中表达量极高;使用耳面积表型差异巨大的二花脸猪和大白猪进行耳软骨组织中的m RNA和蛋白表达差异分析,发现只有WIF1在m RNA和蛋白水平上在两个猪种耳软骨组织中表达差异显著,分别达到了显著(P0.05)和极显著(P0.01)的水平。因此,WIF1基因更有可能是影响猪耳面积性状的主效基因,其功能机制有待进一步的验证。本研究通过GWAS在SSC5上定位了影响猪耳面积性状的显著区间,进一步精细定位发现WIF1和LEMD3可作为主效候选基因,不但对GWAS后主效基因探索研究有着重要的理论意义,也为猪种质资源鉴定提供了分子辅助,同时也为人类和其他动物的外耳大小多样性的分子调控机理提供模型和参考借鉴。
【关键词】：猪 全基因组关联分析 耳面积 主效基因
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S828
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 英文缩略表17-18
• 第一章 引言18-28
• 1.1 动物外耳性状的遗传学研究18-22
• 1.1.1 耳的基本结构18-19
• 1.1.2 外耳的形成与发育19
• 1.1.3 影响外耳性状的候选基因19-20
• 1.1.4 外耳性状的QTL定位研究进展20-22
• 1.2 全基因组关联分析22-27
• 1.2.1 GWAS统计分析原理23
• 1.2.2 GWAS的样本量大小23
• 1.2.3 GWAS试验设计类型23-24
• 1.2.4 GWAS的性状选择24
• 1.2.5 GWAS的局限性24
• 1.2.6 GWAS在动物遗传育种中的应用24-25
• 1.2.7 猪 60K全基因组SNP芯片25-27
• 1.3 本研究目的及意义27-28
• 第二章 猪耳面积性状GWAS研究28-44
• 2.1 试验材料28-31
• 2.1.1 试验动物28-29
• 2.1.2 试验样品与数据采集29
• 2.1.3 主要仪器与试剂29-31
• 2.2 试验方法31-36
• 2.2.1 耳面积的测量与计算31-32
• 2.2.2 基因组DNA的提取和检测32-33
• 2.2.3 SNP基因型判定33-34
• 2.2.4 基因型数据的质量控制34
• 2.2.5 数据分析34-36
• 2.3 全基因组关联分析结果36-41
• 2.3.1 质量控制36-37
• 2.3.2 猪耳面积性状描述性统计分析37
• 2.3.3 全基因组关联分析37-41
• 2.4 讨论41-43
• 2.4.1 试验群体41
• 2.4.2 GWAS41-42
• 2.4.3 GWAS结果讨论42-43
• 2.5 本章小结43-44
• 第三章 猪耳面积性状主效候选基因筛选44-60
• 3.1 试验材料44
• 3.1.1 试验动物44
• 3.1.2 仪器与试剂44
• 3.2 试验方法44-52
• 3.2.1 祖代共享单倍型分析与连锁不平衡分析44-45
• 3.2.2 选择性清除分析45-52
• 3.3 试验结果52-57
• 3.3.1 连锁不平衡分析和共享单倍型分析把显著区间缩小至 3.07Mb52-56
• 3.3.2 选择性清除分析把显著区间缩小至约 450Kb56-57
• 3.4 讨论57-59
• 3.4.1 单倍型分析57
• 3.4.2 选择性清除分析57-58
• 3.4.3 候选基因的筛选58-59
• 3.5 本章小结59-60
• 第四章 猪耳面积性状候选基因分子克隆与功能验证60-107
• 4.1 试验材料.60-61
• 4.1.1 组织样本的采集60
• 4.1.2 主要仪器与试剂60-61
• 4.2 试验方法61-71
• 4.2.1 WIF1、LEMD3、HMGA2 cDNA分子克隆61-67
• 4.2.2 WIF1、LEMD3、HMGA2及其蛋白序列分析67-68
• 4.2.3 WIF1、LEMD3、HMGA2基因多态位点鉴别68-69
• 4.2.4 多态位点群体关联分析69
• 4.2.5 组织表达谱分析69-70
• 4.2.6 大白猪、二花脸猪耳软骨中基因和蛋白表达差异分析70-71
• 4.3 试验结果71-101
• 4.3.1 RACE结果71-75
• 4.3.2 WIF1、LEMD3、HMGA2及其蛋白序列分析75-87
• 4.3.3 WIF1、LEMD3、HMGA2基因多态位点鉴别87-88
• 4.3.4 WIF1、LEMD3、HMGA2多态位点群体关联分析88-97
• 4.3.5 组织表达谱分析97-98
• 4.3.6 耳软骨中WIF1、LEMD3和HMGA2 mRNA和蛋白表达差异分析98-101
• 4.4 讨论101-106
• 4.4.1 WIF1102-104
• 4.4.2 LEMD3104-105
• 4.4.3 HMGA2105-106
• 4.5 本章小结106-107
• 第五章 全文结论107-108
• 参考文献108-119
• 附录119-126
• 致谢126-127
• 作者简历127

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 夏辉;李龙江;;Hox基因与肿瘤发生发展的研究进展[J];国际口腔医学杂志;2007年06期

2 朱军,王艳萍,梁娟,周光萱;1988～1992年全国先天性无耳和小耳畸形发病率的抽样调查[J];中华耳鼻咽喉科杂志;2000年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 李平华;猪5号染色体耳面积QTL精细定位及其因果基因的初步鉴别[D];江西农业大学;2012年

2 乔瑞敏;以家猪为模型解析先天性外耳发育畸形的遗传机制[D];江西农业大学;2014年

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本文编号：384848