藏猪高原适应性相关基因的鉴定及其DNA甲基化调控规律

发布时间：2018-06-08 14:57

本文选题：藏猪 + 高原适应性　；参考：《四川农业大学》2015年博士论文

【摘要】：藏猪是青藏高原地区驯化起源的较为古老的地方猪种,为我国唯一的高原猪种,也是世界少有的微型猪种之一。目前对藏猪的相关研究大多停留在表型特征、地理分布和生活习性等方面,而对藏猪高原适应性和重要经济性状的分子机理研究报道不多,严重影响了藏猪资源的合理利用。本研究的立意与基本思路是利用高通量基因组测序技术,从基因组水平出发寻找藏猪高原适应性的遗传变异与相关功能基因。本研究主要通过将藏猪和其他地方猪种进行比较分析,从线粒体DNA、基因组DNA、mRNA转录组水平全面解析藏猪高原适应性的分子机制,并且通过藏猪的移居实验,构建骨骼肌全基因组DNA甲基化图谱,结合RNA-seq数据进行联合分析,试图探索藏猪高原适应性的表观遗传机制。主要结果如下：(1)获得了6个不同地区藏猪的全线粒体DNA序列,长度约为16.7kb,发现藏猪线粒体DNA大部分区段的核苷酸多样性高于其他地方猪种。(2)藏猪16s rRNA受到了负向选择以适应高原环境,ATP6基因在藏猪的进化过程中经历了正向选择。(3)包括藏猪和四川地方猪种在内的所有个体重测序共产生659.4Gb数据,不同群体的SNP检测结果显示,藏猪群体拥有8,390,501个SNP位点,与中国其他家猪共享SNP数目为4,909,564,高于所有猪种共享的SNP数目3,020,386。(4)基于全基因组SNP信息位点的系统发育分析结果显示,所有个体先按照地理位置的不同聚为欧洲猪和亚洲猪,中国猪种按照区域的不同聚类为西南地区家猪和东南地区家猪,藏猪则分别按照6个不同群体各自聚为一小支。(5)群体遗传结构的分析结果与系统发育分析结果一致,6个藏猪群体中,甘孜地区与迪庆地区藏猪的祖先单倍型更加单一,说明这两个区域的藏猪血缘更加纯正。(6)基因的受选择分析结果显示,藏猪基因组中有516个基因受到强烈的自然选择,而地方家猪有268个基因受到了强烈的人工选择。藏猪受选择的基因主要与DNA修复等高原适应性相关,地方家猪受选择基因则主要与生长和免疫系统发育相关。(7)本研究发现ALB、SPTLC2和GLDC,以及ECE1、GNG2和PIK3C2G这些基因在藏猪中呈现极强的正向选择信号,这些基因能促进血红蛋白的生成,并增强血红蛋白与氧气的结合,因而对藏猪的高原适应性起着重要的作用。(8)藏猪与野猪不同组织的mRNA转录组比较分析结果显示,肺组织拥有更多的差异基因(p0.001),且肺组织特异表达的基因明显高于其他组织,说明这些基因可能通过提升肺组织的氧通量促进藏猪的低氧适应性。(9)首次构建了藏猪背最长肌的全基因组单碱基分辨率DNA甲基化图谱,结果显示,藏猪基因组中主要的甲基化位点为CpG二核苷酸,少量DNA甲基化发生在CHG和CHH序列环境下。(10)平原藏猪与高原藏猪背最长肌之间的差异甲基化基因主要富集于代谢、转运、氧化磷酸化等各种生物学过程,以及ATP结合、核苷酸合成、转运酶等分子功能。这些通路与能量的代谢极其相关,该结果从基因甲基化层面印证了藏猪高原适应的独特能量代谢过程。(11)平原藏猪与高原藏猪背最长肌差异表达基因主要富集于“细胞合成功能的正向调节”,“正向调节基因表达”,“低氧应答”等通路。其中EGLN3和ALB基因在藏猪的高原适应性上起重要作用。综上,本研究对藏猪进行线粒体DNA测序、重测序、DNA甲基化测序、mRNA测序等多层次的功能基因组学分析,鉴定出藏猪基因组中受自然选择的区域或基因,阐明了部分重要功能基因表达调控规律,有助于揭秘藏猪高海拔适应性的分子机制,能够为进一步开发利用我国这一宝贵遗传资源提供基础理论。
[Abstract]:On the basis of genomic DNA , genomic DNA and mRNA transcriptome , we found that there are 8 , 390,501 SNP loci in Tibetan pigs . The results show that there are 8 , 390,501 SNP loci in Tibetan pigs . ( 7 ) In this study , we found that ALB , SPTLC2 and GLDC , and ECE1 , GNG2 and PI3C2G , have very strong positive selection signals in Tibetan pigs .
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S828

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