9个中外猪品种全基因组选择区域及拷贝数变异分析

发布时间：2017-08-29 12:43

  本文关键词：9个中外猪品种全基因组选择区域及拷贝数变异分析

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【摘要】：人类对野猪的驯化开始于大概一万年前,在驯化过程中,气候,环境及人类需求和选择方式的不同都对猪的不同品种形成产生了重要影响,使得不同地区的家猪在外貌及行为特征具有较大的差异。有证据显示,亚洲和欧洲大陆上野猪到家猪的驯化相对独立的过程,使得两个地区的猪品种在生产性能和体型等方面都存在明显的差异。因此,利用基因组SNP芯片对中外猪品种的全基因组遗传变异进行分析,研究品种在形成过程中基因组上留下的选择信号,通过品种间选择信号差异的分析来研究中外品种的遗传差异,进一步发现控制某些性状的基因,可以最终揭示中外猪品种表型差异的遗传基础。本研究利用Illumina公司的Porcine SNP60 Beadchip对中外猪品种进行SNP分型,并结合已公布的中国和欧洲野猪数据,对中外猪品种基因组上是选择区域和拷贝数变异进行分析,并对区域内的基因进行功能分析。主要如下:(1)本研究利用6个国内品种(通城猪、莱芜猪、陆川猪、巴马小型猪、宁乡猪和五指山小型猪)、3个国外品种(大白猪、长白猪和杜洛克猪)的Porcine SNP60Beadchip对及下载获得的7头中国野猪和6头欧洲野猪测序数据为研究对象,对中外品种进行了群体结构分析,构建了Neighbor-Joining Tree,验证了亚洲猪与欧洲猪的驯化是相对独立的过程,但也存在一定的遗传交流。在中国品种内部,通城猪与宁乡猪遗传距离较近,陆川猪、巴马香猪和五指山猪遗传距离较近。(2)对中外猪种选择区域进行分析比较,发现中国地方猪种两者在基因组上的选择区域存在较少重叠,并且与3个西方猪品种间存在共同选择区域不同,中国地方猪品种间基因组选择区域也较分散,说明中国地方猪和西方猪在驯化过程中的受选择模式并不相同。(3)对中国猪种选择区域分析发现,在1号、6号、8号、13号和14号染色体上检测到较强的选择信号。选择区域内的基因主要与免疫、应激等功能有关,进一步揭示了中国地方猪的具体驯化过程。(4)在繁殖性状方面,我们发现了与产仔数相关的ESR2基因,该基因上的GA突变SNP位点等位基因频率在中外猪种中存在较大差异,而另一个与繁殖相关的基因CALB1基因,其AC突变位点中国地方猪表现出与中国野猪不同的基因型频率,中国野猪表现为纯合的A等位基因型,而地方猪种则表现为较高甚至纯合的C等位基因频率,表明该突变可能是在驯化过程中产生的,并对地方品种的繁殖性能产生广泛影响。(5)本研究利用Illumina公司的Porcine SNP60 Beadchip对中外9个品种及1个杂交后代群体(杜洛克猪×通城猪)共计302头个体进行CNV检测,共得到1272个CNVs,合并基因组位置重叠的CNVs后,得到348个CNV区域(即CNVRs),其中有88个重复,243个缺失,17个重复缺失共存;根据得到的CNVR信息,结合他们在18条常染色体上的位置,绘制出猪全基因组CNVs图谱;(6)根据在SNP芯片中检测到的个体数及染色体分布筛选12个CNVR(11个包含基因区域、1个非基因区域)进行QPCR验证,结果显示,12个区域中的9个验证结果与利用SNP芯片检测分析的CNVs结果相符合,验证成功率为75%;(7)对CNVs区域内的基因进行Gene Ontology分析,发现主要参与细胞增殖、分化、粘附,主要涉及肌肉发育、脂肪代谢和免疫过程;(8)对CNVs在各品种中的分布进行分析,探索CNV分布在品种间的差异,发现中国地方猪种基因组中的拷贝数变异高于国外猪种,其中陆川猪、通城猪和莱芜猪拥有更多的CNVR。本研究通过SNP芯片数据对中外猪品种全基因组选择区域及拷贝数变异区域进行了分析,筛选得到了一些与免疫、繁殖性状相关的重要候选基因,并从基因组选择区域的差异和拷贝数变异区域分布及数目差异研究中外猪品种性状差异的遗传基础。
【关键词】：中国地方猪 选择区域 拷贝数变异 品种差异 遗传结构
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S828
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 缩略词表（Abbreviation）12-13
• 第一章 前言13-34
• 1 研究问题的由来13-14
• 2 文献综述14-33
• 2.1 选择信号检测概述14-21
• 2.1.1 选择信号的概念14
• 2.1.2 选择信号的检测方法14-17
• 2.1.3 高通量技术在畜禽选择信号中的应用17-20
• 2.1.4 选择信号研究展望20-21
• 2.2 拷贝数变异概述21-33
• 2.2.1 拷贝数变异（CNV）的发现21-22
• 2.2.2 CNV的形成机制22-24
• 2.2.3 CNV的作用机制24-25
• 2.2.4 CNV的研究方法25-30
• 2.2.5 CNV在畜禽中的研究进展30-32
• 2.2.6 猪中CNV的研究现状与不足32-33
• 3 研究的目的与意义33-34
• 第二章 中外猪品种全基因组选择区域分析34-66
• 1 引言34-35
• 2 材料与方法35-40
• 2.1 技术路线35
• 2.2 材料35-37
• 2.3 方法37-40
• 2.3.1 中国野猪和欧洲野猪SNP数据获取及与芯片数据合并37
• 2.3.2 遗传多样性分析37
• 2.3.3 群体结构分析37-38
• 2.3.4 纯合度运行分析38
• 2.3.5 选择信号分析38-40
• 3 结果40-63
• 3.1 SNP数据筛选结果40-41
• 3.2 群体结构及遗传距离分析41-47
• 3.2.1 各家猪品种遗传变异情况41
• 3.2.2 各家猪品种和野猪的群体结构分析41-44
• 3.2.3 主成分判别分析44
• 3.2.4 中外野猪、家猪品种286个体的邻接树分析44-45
• 3.2.5 中外猪品种的ROH分析45-47
• 3.3 中外猪品种全基因组选择区域47-63
• 3.3.1 中外猪品种常染色体选择区域47-49
• 3.3.2 中国地方猪群体常染色体上选择区域49-52
• 3.3.3 巴马香猪和五指山猪常染色体选择区域分析52-59
• 3.3.4 莱芜猪常染色体选择区域分析59-63
• 4 讨论63-66
• 4.1 中西方猪种经历了不同模式的驯化和选择63
• 4.2 ROH与iHS方法及其与选择信号的关系63-64
• 4.3 中国地方猪种选择区域与免疫性状分析64-65
• 4.4 中国地方猪种选择区域与繁殖性状分析65-66
• 第三章 中外猪种全基因组拷贝数变异分析66-94
• 1 引言66-67
• 2 材料与方法67-79
• 2.1 技术路线67
• 2.2 材料67-69
• 2.2.1 样本来源67-68
• 2.2.2 仪器与设备68
• 2.2.3 主要试剂及配制68-69
• 2.2.4 主要分子生物学软件和统计软件69
• 2.3 方法69-79
• 2.3.1 猪全基因组DNA提取69-71
• 2.3.2 猪DNA样品与SNP芯片杂交71-72
• 2.3.3 猪SNP位点的分型与筛选72-73
• 2.3.4 使用PennCNV检测样本CNV73-74
• 2.3.5 CNVR的合并与CNV图谱的绘制74-75
• 2.3.6 CNVR中功能基因的发掘75
• 2.3.7 qPCR验证猪CNV75-79
• 3 结果79-91
• 3.1 SNP芯片分型质量控制79-80
• 3.2 中外猪品种基因组CNV检测结果80-89
• 3.2.1 使用PennCNV方法在中外不同品种中检测CNV80-81
• 3.2.2 猪全基因组CNVs图谱构建81-83
• 3.2.3 CNV在品种和个体间的差异83-84
• 3.2.4 CNV区域内包含的基因及其功能划分84-86
• 3.2.5 CNV区域的QPCR验证86-88
• 3.2.6 两个中国小型猪与其他中国地方猪种的CNV差异88-89
• 3.2.7 CNV在中外猪种中的差异89
• 3.3 拷贝数变异区域与中国地方品种选择区域的联合分析89-91
• 4 讨论91-94
• 4.1 关于使用SNP芯片及PennCNV算法检测猪全基因组CNV91-92
• 4.2 CNVR内基因及功能92-93
• 4.3 CNV与品种特性93-94
• 第四章 全文小结94-96
• 1 本研究的主要结论94-95
• 2 本研究的创新点与特色95
• 3 本研究的不足之处与进一步工作的建议95-96
• 参考文献96-110
• 附录110-143
• 致谢143-147
• 个人简历147-154

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本文编号：753372