基于通城猪、大白猪基因组和转录组测序数据进行拷贝数变异的挖掘、边界鉴定和功能分析
发布时间：2020-08-27 18:56
【摘要】：中外猪品种在生长速度、瘦肉率、肉质、繁殖力、免疫力及抗逆性等性状上都存在着较大差异,对这种差异的遗传基础研究一直是动物遗传育种领域研究的重点之一。利用全基因组重测序数据进行中外猪种驯化过程中受选择区域分析时,发现中国家猪和欧洲家猪在驯化过程中受到不同的选择,而且存在不同的拷贝数变异区域(copy number variation regions,CNVR)。但仅根据基因组序列信息进行拷贝数变异(copy number variation,CNV)分析往往得到的CNV在染色体上的区域较大,CNV断点或其边界很难精确定位到单个碱基上,因此,CNV断点难以鉴定,也就很难验证CNV片段。本课题组前期对蓝耳病感染实验中的6头通城猪和6头大白猪的基因组和脾脏、睾丸、腹股沟淋巴结的转录组进行了深度测序,基于两品种基因组和转录组序列信息,利用生物信息学方法分析预测猪基因组上的CNVR。同时,结合转录组数据,筛选与基因有重叠的候选CNVR,建立断点PCR扩增和测序的方法进行CNV边界的鉴定,并利用生物信息学方法对CNV功能进行预测,为CNV的进一步研究奠定了可靠基础。主要取得以下结果:(1)利用LUMPY和CNVnator分析软件对6头通城猪和6头大白猪的重测序数据进行CNV的挖掘,找到大白猪和通城猪间存在品种差异CNV的候选基因,并从中筛选了3个免疫相关基因、16个品种间差异表达的基因和一个被基因组注释错误的假基因。(2)在33个大白猪和33个通城猪群体中验证了候选基因CNVR的存在,其中,在TRIM14基因中有一个通城猪434bp的缺失,而大白猪无变异;在PRKCE基因中大白猪存在932bp的缺失,而通城猪正常;以及STRA8基因中通城猪470bp的缺失而大白猪不存在缺失。(3)结合6头对照组个体脾脏、腹股沟淋巴结和睾丸的转录组数据,利用关联分析方法分析CNV和基因表达调控的关系,发现腹股沟淋巴结中,有19个CNV影响30个基因的表达;在脾脏组织中发现29个CNV影响179个基因的表达;在睾丸组织中发现了30个CNV影响220个基因的表达。(4)鉴定了发生在TRIM14、PRKCE、STRA8和HNRNPA2B1四个基因上CNV的断点,实验验证的CNV断点与软件LUMPY预测断点一致。通过其断点区域及变异区域序列特征进行分析,推断CNV可能的产生机制。综上所述,通过生物信息学方法,挖掘通城猪和大白猪全基因组测序数据并结合转录组测序数据分析挖掘两品种之间存在差异的CNV及候选基因,在通城猪、大白猪、长白猪和梅山猪群体中成功验证CNV存在,并鉴定出CNV断点位置,为之后的功能研究提供材料并奠定基础。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S828
【图文】：
20 世纪 90 年代初，有研究发现基因组上存在的大于 1Mb 片段的重复和缺性神经疾病产生有关（Lupski et al 1991, Chance et al 1993）。然而，基因组的重复或缺失对遗传多样性到底有多大的影响，仍是未解之谜。直到 2004和 Sebat 利用全基因组分析工具发现了人类基因组存在大量的重复和缺te et al 2004, Sebat et al 2004），并随着人类第一张基因组拷贝数变异（CN绘制成功（Redon et al 2006），CNV 这一概念真正走入人们视野。在测序泛应用之前，CNV 的检测主要靠芯片的方法来完成，芯片方法由于其自身制，只能检测片段大小在 1kb 以上的 CNV，所以，这个时期大片段被定义上，而 CNV 则是基因组上 1kb 以上片段的缺失或重复。随着测序技术的普及的定义发生了改变，由于测序技术可以精确到序列里的每一个碱基，大片段、CNV 和 Indel 的界限被定义为 50bp。由此，CNV 的检测方法也发生了片数据发掘 CNV到利用测序数据检测 CNV，CNV检测的灵敏度越来越高也越来越高。
图 1-2 CNV 产生的机制 （Ottaviani et al 2014）Figure 1-2 Mechanisms of CNV formation ( Ottaviani et al 2014 )A：NHEJ；B：NAHR ; C：FoSTeS；D：MMBIRHomology：同源序列；Microhomology：微同源序列；Existing strand：原始链；Newly synthesised strand：新合成链1.2.3 CNV 的挖掘方法（1）基于杂交芯片的方法杂交芯片的方法已经成为发现 CNV 和 CNV 分型的主要实验方法（Pinkel et al1998, Snijders et al 2001, Locke et al 2004, Itsara et al 2009）。主要包括 aCGH（微阵列比较基因组杂交) 芯片和 SNP 芯片两种。这两种方法都是基于杂交技术，根据参考样本和群体推断拷贝数的增加或减少。基于 aCGH 芯片挖掘 CNVaCGH 平台的检测主要通过不同的标记物（红色和绿色荧光染料分别标记待测
基于通城猪、大白猪基因组和转录组测序数据进行拷贝数变异的挖掘、边界鉴定和功能分析测序技术对 CNV 检测的灵敏度可达到 50bp 且绝大多数 CNV 的长度范围在 1kb 以内，而传统芯片方法对 CNV 的检测一般在 1kb 左右，绝大多数 CNV 的长度在 1kb到 50kb 之间，这是芯片方法的低分辨率低灵敏度造成的。
本文编号：2806488
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S828
【图文】：
20 世纪 90 年代初，有研究发现基因组上存在的大于 1Mb 片段的重复和缺性神经疾病产生有关（Lupski et al 1991, Chance et al 1993）。然而，基因组的重复或缺失对遗传多样性到底有多大的影响，仍是未解之谜。直到 2004和 Sebat 利用全基因组分析工具发现了人类基因组存在大量的重复和缺te et al 2004, Sebat et al 2004），并随着人类第一张基因组拷贝数变异（CN绘制成功（Redon et al 2006），CNV 这一概念真正走入人们视野。在测序泛应用之前，CNV 的检测主要靠芯片的方法来完成，芯片方法由于其自身制，只能检测片段大小在 1kb 以上的 CNV，所以，这个时期大片段被定义上，而 CNV 则是基因组上 1kb 以上片段的缺失或重复。随着测序技术的普及的定义发生了改变，由于测序技术可以精确到序列里的每一个碱基，大片段、CNV 和 Indel 的界限被定义为 50bp。由此，CNV 的检测方法也发生了片数据发掘 CNV到利用测序数据检测 CNV，CNV检测的灵敏度越来越高也越来越高。
图 1-2 CNV 产生的机制 （Ottaviani et al 2014）Figure 1-2 Mechanisms of CNV formation ( Ottaviani et al 2014 )A：NHEJ；B：NAHR ; C：FoSTeS；D：MMBIRHomology：同源序列；Microhomology：微同源序列；Existing strand：原始链；Newly synthesised strand：新合成链1.2.3 CNV 的挖掘方法（1）基于杂交芯片的方法杂交芯片的方法已经成为发现 CNV 和 CNV 分型的主要实验方法（Pinkel et al1998, Snijders et al 2001, Locke et al 2004, Itsara et al 2009）。主要包括 aCGH（微阵列比较基因组杂交) 芯片和 SNP 芯片两种。这两种方法都是基于杂交技术，根据参考样本和群体推断拷贝数的增加或减少。基于 aCGH 芯片挖掘 CNVaCGH 平台的检测主要通过不同的标记物（红色和绿色荧光染料分别标记待测
基于通城猪、大白猪基因组和转录组测序数据进行拷贝数变异的挖掘、边界鉴定和功能分析测序技术对 CNV 检测的灵敏度可达到 50bp 且绝大多数 CNV 的长度范围在 1kb 以内，而传统芯片方法对 CNV 的检测一般在 1kb 左右，绝大多数 CNV 的长度在 1kb到 50kb 之间，这是芯片方法的低分辨率低灵敏度造成的。
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 王慧君;Liu Pengfei;Bi Weimin;周文浩;Cheung Sau W;;基因组重排和人类基因组病[J];中国循证儿科杂志;2014年02期
2 杜仁骞;金力;张锋;;基因组拷贝数变异及其突变机理与人类疾病[J];遗传;2011年08期
相关博士学位论文 前1条
1 娄娇;基于表达数量性状位点（eQTL）定位分析策略的结直肠癌遗传易感性研究[D];华中科技大学;2016年
相关硕士学位论文 前1条
1 何庆玲;猪Stra8基因的克隆、表达和体外转染精原干细胞的初步研究[D];扬州大学;2012年
本文编号：2806488
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