论文部分内容阅读
脊椎数是影响猪胴体长和产肉量的重要经济性状，具有较高的遗传力（0.6-0.62）。猪是重要的模式动物，对猪脊椎数变异的研究可为人类研究自身脊椎疾病提供重要借鉴。为解析猪脊椎数表型变异的遗传机理，研究人员利用不同的资源群体鉴别到多个影响该性状的数量性状位点（QTL），其中分别在猪1、7号染色体上定位到了主效QTL位点。NR6A1基因c.134G>A突变位点被鉴定为解释1号染色体上主效QTL效应的因果突变位点（QTN），同时，VRTN被认为是影响猪7号染色体主效QTL的候选因果基因，并发现9个候选QTNs。本研究采集杜长大商业群体（608头）、二花脸猪（322头）及莱芜猪（329头）的样品并测定了脊椎数表型数据，利用猪60K SNP芯片对这些个体进行基因型判定，并与表型数据进行全基因组关联分析（GWAS），发现杜长大商业群体和二花脸群体与胸椎表型数据关联性最强关联位点都位于7号染色体同一区域，其中杜长大商业群体P值达到1.08×10-52，远超过10-6的基因组显著水平。同时，对白色杜洛克×二花脸（1029头）、苏太猪（435头）和二花脸×通城猪（61头）群体也展开了脊椎数的定位分析，结果在7号染色体的同一区域都检出远超过基因组显著水平的强关联信号。合并群体做荟萃分析（Meta-GWAS）发现最高点SNP H3GA0022664位于SSC7的103.91Mb处；根据95%的置信区间和LOD值下降2计算，这三个群体的共享区间为947-Kb（103.37-104.31Mb），该主效QTL位点可解释1根（约42%）的脊椎数表型变异。进一步采用标记辅助分离分析方法判定了三个家系共计35个F0/F1个体的QTL基因型，剖分出22条Q染色单体，通过单倍型共享，把置信区间缩小到128Kb，区间内增加35个分子标记进行分析将置信区间确定为100Kb。区域内仅有VRTN及SYNDIG1L两个基因，其中SYNDIG1L基因的功能与脊椎数发育无关（与神经发育有关）。对VRTN基因全长进行重测序，发现基因内只有4个多态性位点与上述35个F0/F1个体的已知QTL基因型完全符合。哺乳动物里面仅有猪、羊等极少数物种存在脊椎数目变异，由此推断猪脊椎数变异的因果位点位于各种脊椎数不存在变异的哺乳动物的保守区域内，通过与5种哺乳动物的同源比较，发现只有g.19034A>C和g.2031120312ins291这2个多态位点完全保守。通过三个实验群体和1403头杜长大商业群体的关联性分析，发现这2位点完全连锁，都位于可能的基因调控区，有利突变纯合子（QQ）比野生型（qq）平均多1根脊椎，解释该区域1根表型变异的QTL效应。对中西方纯种猪g.19034A>C位点的Q等位基因频率进行检测，发现西方猪种Q等位基因频率显著高于中国地方猪种，但西方杜洛克（0.54），长白（0.71）和大白（0.66）纯种群体该位点尚未纯合，有很大的选育空间和经济价值。针对这2个候选因果突变位点，进一步构建4种不同的等位基因组合的质粒，与PGL4.20荧光报告载体重组真核表达载体，分别转染进人肾胚HEK-293T细胞，检测4个载体的荧光信号强弱。结果表明双突变型VRTN（CC，ins/ins）型荧光信号远高于其他三种荧光报告载体，推测该两位点可能共同导致猪脊椎数表型变异。生物信息学分析揭示g.2031120312ins291位点的291bp大片段插入可能是一种转座子（PRE1元件），其和启动子区的点突变可能共同调节同源异型框（Homeobox）的表达，进而影响了脊椎数表型的变异。研究结果丰富了人们对猪脊椎数变异遗传机制的认识，对中国地方猪种和西方商业群体脊椎数的遗传改良具有重要的应用价值，且对人类脊椎先天性遗传疾病提供了重要借鉴。