猪饲料效率分化选择与全基因组关联分析

发布时间：2017-04-24 05:02

  本文关键词：猪饲料效率分化选择与全基因组关联分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：饲料效率是养猪生产中的一个重要经济性状,因此一直是猪育种工作的重点内容之一。生产中通常采用饲料转化率(FCR)即料重比或者重料比来评价猪的饲料效率。由于FCR是一个比值性状,受采食量和增重两种因素影响,遗传力不稳定,不适于在育种过程中作为直接选择性状,但可以作为目标性状来反应不同群体的饲料效率。近十年来,欧美许多大型企业用剩余采食量(Residual feed intake,RFI)作为选择性状来选择提高家畜的饲料效率,而且在整个育种方案中RFI所占权重最大。剩余采食量的定义是指动物实际采食量与估计采食量之差,RFI值高的猪,其饲料效率低;RFI值低的猪,其饲料效率高。RFI能够反应不同猪只维持需要的差异,维持需要是造成猪饲料效率差异的重要原因,而且RFI与日增重(ADG)和背膘厚(BF)的遗传相关性低,通过选择RFI能够选出饲料效率高的个体。本研究从2013年开始在军牧1号白猪育种核心群中进行了饲料效率的高低分化选择,并选择饲料效率高低极端差异个体进行全基因组关联分析,以期找到与饲料效率紧密相关的SNP集合,为猪的早期选择提供基础;同时分析与饲料效率相关的主要代谢通路,也可加深对饲料效率遗传基础的理解。本研究在军牧1号白猪核心群中连续选择三个世代,共测定后备猪(40Kg~110Kg)574头,其中后备公猪222头,测定了RFI、平均日采食量(ADFI)、ADG、FCR和BF(110Kg)等性状,分别计算RFI、ADG和BF单性状育种值。然后以RFI为主选性状,以ADG和BF为约束性状,根据综合选择指数I=-0.7EBVRFI+0.2EBVADG-0.1EBVBF,将群体分为两组(H-RFI组和L-RFI组),连续进行3个世代(G0、G1和G2)的双向选择,得到了高、低饲料效率差异显著的两个分化群体。从3个世代群体中我们选择饲料效率差异极端的个体101头,进行Illumina Porcine SNP60 K全基因组SNP芯片检测。基因分型后,采用PLINK软件对RFI、ADFI、ADG、BF和FCR进行关联分析。然后对在差异显著水平以上的显著性SNP位点1M范围的基因进行通路分析。实验结果:1.完成了军牧1号白猪3个世代群体的饲料效率分化选择,高、低群体的RFI分别是0.051±0.180 kg/d,-0.059±0.224kg/d,遗传力h2=0.15;ADG分别为0.855±0.159 kg/d、0.895±0.157kg/d,遗传力h2=0.22;BF分别为18.82±3.456 mm、20.6±3.071mm,遗传力h2=0.28;ADFI分别为2.645±0.239 kg/d、2.655±0.313kg/d;FCR分别为3.14±0.66、3.03±0.653。H-RFI组的RFI、ADG、BF、ADFI、FCR比L-RFI组高0.55、-0.32、-1.262、2.585、0.118个标准差。RFI与ADFI、ADG、BF的遗传相关分别为0.363、0.074、-0.083,ADG与BF的遗传相关为0.011。2.对101头综合指数极端差异个体进行全基因组关联分析,经过质检得到的49,375个SNP基因型数据,然后通过RFI、ADFI、ADG、BF和FCR与SNP基因型的关联分析发现:与RFI显著相关(p0.00001)的位点共22个,主要集中于2、5、13、15号染色体;与ADFI显著相关(p0.00005)的位点共18个,主要集中在1、2、7号染色体;与ADG显著相关(p0.00074)的位点共32个,主要集中8、12、15、16号染色体;与BF显著相关(p0.0000001)的位点共23个,集中于2、13、18号染色体;与FCR显著相关(p0.0000001)的位点共19个,集中于1、4、11、13号染色体。3.对上述显著SNPs在NCBI Sus scrofa、Animal Genome Database、Ensembl、GEO、KEGG等数据库中进行比对分析,并对SNPs进行定位,选择其上下游1M范围内的基因作为各性状的主要候选基因。再在DAVID、GO和KEGG等数据库对候选基因进行通路分析,发现与RFI相关的候选基因主要参与神经活性的配体-受体相互作用通路;与ADFI相关的候选基因主要参与血管平滑肌收缩通路;与ADG相关的候选基因主要参与线粒体生物合成相关通路;与BF相关的候选基因主要参与Toll样受体信号通路;与FCR相关的候选基因主要参与SKI家族基因转录调控通路。结论:剩余采食量是一个有效的饲料效率选择性状,选育出了饲料效率高低差异显著的分化群体。确定了与饲料效率显著相关的114个SNP,可用于组合低密度基因芯片;初步判断神经活性的配体-受体相互作用通路、血管平滑肌收缩通路、线粒体生物合成相关通路、Toll样受体信号通路、SKI家族基因转录调控通路与猪的饲料效率存在相关。
【关键词】：猪 饲料效率 剩余采食量 全基因组关联分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S828
【目录】：

• 摘要4-7
• Abstract7-12
• 中英文对照表12-13
• 绪论13-15
• 第一篇 文献综述15-29
• 第一章 提高猪饲料效率的研究进展15-24
• 1. 衡量猪饲料效率的不同指标15-17
• 2. 猪饲料效率的影响因素17-21
• 3. 提高猪饲料效率的措施21-24
• 第二章 全基因组关联分析在猪育种中的研究进展24-29
• 1. 猪育种现状24-25
• 2. 全基因组关联分析的发展及其应用25-29
• 第二篇 研究内容29-55
• 第一章 猪饲料效率高低分化选择29-39
• 1. 材料和方法29-31
• 2. 实验结果31-36
• 3. 讨论36-38
• 4. 小结38-39
• 第二章 饲料效率相关性状的全基因组关联分析39-55
• 1. 材料与方法39-41
• 2. 实验结果41-53
• 3. 讨论53-54
• 4. 小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-64
• 导师简介64-65
• 作者简介65-66
• 致谢66

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