第一章 通城猪显性白基因座分析及两头乌毛色遗传规律研究毛色是猪的一种重要的表型性状。目前,对猪毛色基因的研究主要集中在西方品种中,并已鉴别出两个重要的毛色基因座：显性白基因座(Inhibition, I)及扩展基因座(Extension, E)。其中,猪6号染色体上的MC1R基因为扩展基因座的主效基因,该基因控制黑色素细胞中真黑色素或褐黑色素的合成,因此也被称作毛色“开关基因”；显性白基因座由猪8号染色体上的KIT基因控制。如今,KIT基因上至少发现了4种不同的拷贝数变异(DUP1-4)及1种剪切突变。这些突变位点的相互作用,从不同程度上抑制了成黑色素细胞在胚胎时期的正常迁移,形成了大白猪及长白猪的全白毛色、皮特兰猪的斑点毛色及汉普夏猪的白色肩带毛色。然而,中国地方猪毛色类型丰富,但研究相对较少,其遗传机理尚不明确。通城猪作为华中地区的代表品种,其毛色为典型的两头乌特征。本研究通过构建杜洛克猪×通城猪回交群体,及大白猪×通城猪F2群体,进行子代毛色分离的种类及数量统计,分析两头乌毛色的一般遗传规律。另外,对通城猪中KIT基因的拷贝数变异及剪切突变进行检测,并利用其多态位点在两个资源群体中进行基因型与毛色表型间的连锁分析。本研究详细描述了通城猪两头乌毛色的遗传规律,并分析了其与显性白基因座间的关系,为今后寻找控制两头乌毛色的主效基因及致因突变提供了可靠的遗传模型。主要结果如下：(1)杜洛克猪与通城猪的F1代猪表现为全黑毛色,少数个体蹄部带有白色。证明了相对于全黑毛色,两头乌为一种隐性遗传的毛色性状。4头Fl代个体与通城猪回交产生的111头仔猪中,除了分离出与亲本相同的两头乌及全黑毛色类型外,还出现了介于两种毛色类型的“中间型”毛色。这种非亲本类型的表型说明了两头乌毛色是一种多个基因控制的性状。(2)对KIT基因检测表明通城猪不存在4种拷贝数变异及剪切突变,说明其并没有携带显性白色等位基因。然而,对比杜洛克猪,通城猪在KIT的编码序列上存在4个错义突变及8个同义突变。使用c.551C>T作为标记,在回交群体中进行连锁分析后发现,KIT基因与两头乌毛色不连锁。证明了两头乌毛色是由独立于KIT外的基因控制的。(3)在大白猪与通城猪的F2群体中,我们使用了断点扩增的方法对显性白色等位基因进行了检测。结果显示,全白毛色及斑点毛色的个体都携带显性白色等位基因,且与非全白个体的比例符合孟德尔单基因分离规律。即,无论F2个体在两头乌基因座上为何种基因型,当KIT基因上存在显性白色等位基因时,都表现为全白或斑点毛色。本研究通过构建毛色分离群体及连锁分析,确定了两头乌性状是一种多个基因控制的隐性遗传性状,且证明了显性白基因座对其具有上位作用。第二章 利用高通量测序技术对通城猪基因组选择区域分析家猪的驯化起始于9000年前左右。在此过程中,家猪在毛色、体型、行为等性状上都发生了显著的改变,而这些形态学上的改变往往是人们对有利表型选择的结果。然而,由于独立驯化,西方及中国家猪在生产性能及体型上都存在明显的差异。因此,对基因组中选择区域的分析,可以获得与中国地方猪品种表型特征相关的染色体区域,为家猪分子育种提供进一步的材料。本研究以通城猪为材料,利用第二代测序技术进行基因组重测序,并结合已经公布的中国野猪数据,使用移动窗口的策略对通城猪基因组中受到选择的染色体区域进行筛选,并对区域中的基因功能进行分析。(1)比较通城猪与中国野猪群体的测序数据,我们在基因组中共筛选获得7,416,043个有效SNP。对该SNP数据集进行注释,并利用EST序列比对的方法,共获得6个候选终止突变。然而这些突变在通城猪中均未完全纯合,表明基因失活并没有对通城猪驯化起到主要贡献作用。另外,利用5个外源猪科物种的测序数据,对通城猪及中国野猪群体中的同义及错义突变进行了判定,发现两个群体在选择压力上不存在显著差异,与通城猪在近期历史上没有受到强烈选择的事实相符。(2)对基因组进行150 Kb窗口的扫描,我们统计了通城猪全基因组上杂合子率及固定选择指数的分布。通过筛选,在通城猪基因组上共发现196个选择区域。对选择区域内570个编码基因进行功能聚类分析,发现其主要参与了脂类代谢、成黑色素细胞发育及神经系统调节等生物学过程。这些生物学过程都与通城猪表型特征相关,验证了选择区域筛选的可靠性。(3)通城猪在X染色体上64.7-101.2 Mb区域上平均杂合子率为0.012,表现为高度纯合的状态。比较该区域中外不同品种与通城猪的单倍型后发现,中国的4个地方品种：梅山猪,金华猪,内江猪及雅南猪与通城猪单倍型高度一致。而国外三个品种,长白猪,大白猪及杜洛克猪在该区域也为高度纯合,但表现为另一种单倍型。此外,通城猪在X染色体中51.45-63.53 Mb约为12 Mb的区域内表现出高度杂合(Hp=0.47)状态。(4)在11号染色体54.60-54.75 Mb及13号染色体56.4 Mb-56.7 Mb两个选择区域中存在与两头乌毛色相关的候选基因——EDNRB及MITF。为了研究这两个候选基因与中国地方猪毛色变异的关系,我们利用中国6个地方品种60K SNP芯片数据对这两个选择区域进行了分析。结果发现,检测的所有花猪品种(宁乡猪,五指山猪,通城猪,陆川猪及巴马猪)在这两个基因上都存在明显杂合子率下降,而在黑色的莱芜猪中则没有该现象。这种一致的选择信号表明了MITF及EDNRB两个基因可能为控制中国花猪毛色的两个主效基因。另外,MITF-M在两头乌的通城猪及全黑色的莱芜猪中的表达量差异显著,表明MITF-M转录本的表达变化可能是中国地方品种毛色变异的一个形成原因。(5)在通城猪的选择区域中,发现了与产仔数高度相关的ESRl基因。另外,该基因的c.669T>C同义突变在野猪及通城猪群体中基因型频率差异显著,且突变型的C等位基因在中国地方猪中均具有较高频率。另外,我们发现了3个与繁殖性状相关的选择区域,分别位于猪3、13及14号染色体上,包括PRMl、PRM2、TNP2,GPR149及JMJD1C等5个基因。单倍型分析发现,中国地方品种在这三个选择区域上都与通城猪序列相似度较高,并且该结果在进化树分析中得到了进一步验证。因此,这三个位点可能在品种形成前就受到了选择,并对中国地方品种的繁殖性状具有广泛作用。本研究利用第二代测序技术对通城猪基因组进行了重测序,并筛选得到了其基因组上受到选择的区域。通过基因的功能分析,探讨了选择区域与通城猪表型特征间的关系,并证明其中6个区域对中国地方品种的毛色及繁殖性状具有广泛影响。