利用高通量测序解析隆林山羊与努比亚山羊的遗传差异及表达差异

发布时间：2020-08-24 11:24

【摘要】：隆林山羊是广西地方品种,也是南方的主要养殖品种之一,其性成熟早,耐粗饲,耐热耐湿,肉质细嫩味美,但生长发育缓慢,体型小,泌乳性能差。非洲努比亚山羊生长快,产肉多,体型大,繁殖力强,泌乳性能好,但引入广西后,不耐粗饲,抗湿能力差,易患呼吸道疾病和皮肤病。本研究以隆林山羊和努比亚山羊为研究对象,构建隆林山羊群体、努比亚山羊群体和努隆杂交山羊F1代家系,比较其表型差异,并通过全基因组重测序和转录组测序分析,筛选隆林山羊和努比亚山羊品种间表型差异的候选基因。本研究获得的主要结果如下:1、隆林山羊和努比亚山羊在体型性状(体重、体高、体尺和胸围)、繁殖率、生长速度、泌乳性能方面均差异极显著;隆林山羊和努比亚山羊在羊肉大理石花纹、不饱和脂肪酸含量等肉品质性状方面差异显著;努隆杂交F1代的体型、生长速度比隆林山羊显著提高,表明努比亚山羊改良隆林山羊效果显著。2、对3个努隆杂交家系的13只山羊进行基因组重测序,获得1,132 Gb的重测序数据,经全基因组遗传变异分析,在努比亚山羊发现9,654,970个SNPs位点,隆林山羊发现10,263,840个SNPs位点,努隆杂交F1代发现9,483,012个SNPs位点。同时设置1%最大Z(F_(ST))值和1%最小Z(H_P)值,在隆林山羊筛选出239个受选择区域(3.20≤|ZH_P|≤6.28;3.26≤Z(F_(ST))≤7.85),在努比亚山羊筛选出176个受选择区域(3.07≤|ZH_P|≤6.40;3.26≤Z(F_(ST))≤7.85),分别注释到137个和76个基因。GO和KEGG富集分析筛选到18个与表型性状相关的候选基因,具体为:与生长发育相关的候选基因(UBR4、EMC1、TP53和FGFR1);与消化代谢相关的候选基因(NR4A3和SLC26A3)、与繁殖性状相关的候选基因(ADAM2、ADAM18、AZIN2和RAN)、与泌乳性状相关的候选基因为(FGF14和KDM6B)、与产肉性状相关的候选基因(TCF4、ACACA和LPL)和与免疫性状相关的基因(DSG1、FGF2和TDO2)。3、对3个家系中的9只努隆杂交F1代的母羔肝脏、皮肤、乳腺、骨头、脂肪、肌肉等6个组织的54个样本进行转录组测序,共获得489.08 Gb的转录组数据;开发了等位基因特异性表达分析流程,根据3个家系中亲本基因组SNP信息,对F1代转录组数据进行等位基因特异性表达的分析,以反映在相同细胞内环境下,分别来自隆林山羊和努比亚山羊的等位基因差异表达情况。在6个组织中分别发现特异表达的等位基因144、127、124、107、97和78个,这524个特异表达的基因具有较强的组织特异性,其中肝脏组织中的ASE基因组织特异性最高,脂肪组织中的最低。4、将选择信号与等位基因特异表达相结合,共获得38个关键候选基因,这些基因主要与生长发育(PODXL、ACACA、ZFPM1和KCNQ5)、消化代谢(CYP3A4、CYP3A5、CYP2D6、UGT2B7、CYP8B1、ADH4和SULT6B1)、泌乳(RIMBP2、PRKG1和HBP1)、免疫反应(ABCC4、TAP1、EXOC4、TDO2、BPIFA2、TRIM4、C4A、URGCP和CELF2)和与湿热环境适应力(RPS8、TNXB、OR2AE1和AOX1)等性状相关。5、利用实时定量PCR对努隆杂交F1代山羊36个组织样本的9个关键候选基因(PODXL、RPS8、HBP1、TNXB、TAP1、ZFPM1、ABCC4、KCNQ5和ACACA基因)进行表达定量,发现在3个不同月龄的努隆杂交F1代山羊的乳腺、皮肤、肌肉、脂肪、骨头组织中的mRNA表达量明显不同。综上所述,本研究从全基因组和转录组水平发现隆林山羊和努比亚山羊表型差异的38个关键候选基因,这些基因与生长发育、消化代谢、泌乳、免疫反应以及湿热环境适应力相关。这对进一步阐释隆林山羊与努比亚山羊在体型、生长发育和适应性等方面的遗传基础提供科学依据,具有理论与应用价值。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S827
【图文】：

努比亚,隆林,公羊,母羊

15图 2-1 隆林山羊和努比亚山羊的体型外貌Figure 2-1 Physical appearance of Longlin and Nubian goats(a):隆林母羊(b):隆林公羊(c)：努比亚母羊(d):努比亚公羊(a): Longlin does (b): Longlin bucks (c): Nubian does (d): Nubian bucks表 2-1 隆林山羊和努比亚山羊性状测定结果Table 2-1 Results of traits of Longlin and Nubian goats项目类型Index隆林母羊Longlin does隆林公羊Longlin bucks努比亚母羊Nubian does努比亚公羊Nubian bucks样本量 72 6 36 12体重/kg 31.39±1.61Cd39.88±1.14Cc55.17±1.95Bb86.55±2.29Aa体高/cm 61.15±2.43Bc71.85±2.02Bb71.44±1.43Bb85.68±1.06Aa体长/cm 62.06±2.17Bd72.34±1.60Bc78.47±0.91Bb88.61±1.28Aa胸围/cm 71.07±1.45Bc79.76±1.56Ab85.17±1.48Ab91.61±2.37Aa注：同行小写字母不同表示差异显著 P<0.05；同行大写字母不同表示差异极显著 P<0.01Note: There was significant difference in different small letters of the same trade (P < 0.05); significantdifference in different capital letters of the same trade (P < 0.01).

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第三章隆林山羊和努比亚山羊全基因组选择信号检测结果与分析.1 DNA 提取结果本研究共采集了 3 个父本家系 13 只山羊的血样，并进行 DNA 提取每个家只努比亚公羊，两只隆林母羊和一只努隆杂交 F1 代的母羊，具体编号为：1，母羊：L1-1 L2-1，子代：NL102-1;公羊：N2-3，母羊：L7-3 L8-3，子02-3;公羊：N3-6，母羊：L13-6 L14-6，子代：NL302-6 因为考虑到做选择，努比亚山羊样本量较低，后来又增加提取了努比亚公羊 N4 的血样 DNA DNA，利用 NanoDrop 2000 分光光度计检测初步定量，OD260/280 的平均，利用琼脂糖凝胶电泳检测对 DNA 浓度及纯度精确定量(图 3-1），使用 BD Ima计算以上电泳胶图中每条 DNA 条带的量，然后根据公式计算样品实际浓度，公式为：实际浓度 =软件估算量*稀释倍数/电泳上样体积根据计算，13 个均浓度为 134.93 ng/μ/ 平均体积为 59.08 μ/ 和质量平均值为 7.92 μg

分布图,变异类型,分布图,山羊

第三章隆林山羊和努比亚山羊全基因组选择信号检测5 个，下游 1 Kb 区域分别含有 70,993 个 75,113 个和 69,685 个，基因间区域高，分别为62.47 % 62.47%和62.36%，内含子区域各含34.63% 34.61%和3-2）在编码区的 SNPs 中，同义突变的比例为 68%，错义突变占比为 2亚山羊隆林山羊和努隆杂交 F1 代之间相差不大此外，努比亚山羊隆杂交 F1 代在终止密码子分别检测到 243 个 261 个和 230 个 SNPs，其终止密码子；在剪切位点分别检测到 204 个 226 个和 197 个 SNPs，这剪接，从而可能影响蛋白质产物及其功能

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