中国辽阔的疆域,复杂的气候以及长期以来多样化的选育目标形成了最丰富的地方猪种质资源,占全球总量的1/3。中国地方猪产仔数高、肉质优良、抗逆性强,历史上为欧洲现代商业猪种的育成做出了重要贡献。为了全面揭示中国地方猪种的群体遗传多样性现状、种群遗传结构和亲缘关系及历史种群混杂事件,本研究采集了41个中国地方猪种、2个培育品种、4个欧洲商业品种及1个中国地方野猪群体共709个个体DNA样品,利用自主研发全基因组高密度1.4 M SNP芯片判定了这709个个体140万(1.4 M)SNP基因型,并据此开展了系统的中国地方猪群体遗传分析,通过选择信号分析揭示了甘肃藏猪的高原适应性以及两头乌毛色表型形成的分子机理。本研究首先对芯片原始数据进行质检过滤,获得了709个个体的110万(1.1 M)SNP数据集,利用该数据集开展了Ar(allele richness)、P(proportion of polymorphic markers)、Ne(number of polymorphic SNPs in the filtered 1.1 M SNP data set)、He(expected heterozygosity)等分析,揭示了中国地方猪种遗传多样性总体高于欧洲品种,但是华东型的金华猪、嘉兴黑猪和米猪等品种遗传多样性偏低。随后,构建了基于个体间IBS(identity-by-state)距离和群体间遗传分化(Fst)的NJ(Neighber-joining)聚类树,分析结果支持将中国地方猪分为华南型、华东型、西南型、华中型和华北型五大类,其中华北型品种(包括河套大耳猪、莱芜猪、淮猪、圩猪、民猪和马身猪)和湘西黑猪受欧洲品种血缘渗入的影响明显。Tree Mix和主成分分析(PCA)进一步支持了上述中国地方猪的群体分类,同时揭示出地理上相近的品种之间往往存在更显著的基因交流,例如莆田黑猪同时具有华南型和华东型血缘。ADMIXTURE分析揭示了各个猪种的祖先血缘成分,并再次验证华北型猪种和湘西黑猪等含有较多的欧洲猪种血缘,分析同时表明以陆川猪为代表的华南型猪种和以金华猪、嘉兴黑猪为代表的华东型猪种是中国家猪的两个古老血缘,以内江猪为代表的西南型猪种是另一祖先血缘,华中型品种(通城猪、宁乡猪、沙子岭猪和大围子猪)是这三种祖先血缘的混合体,华北型猪种与华东型猪种拥有相似的祖先血缘,但与华南型猪种之间则没有基因交流。圩猪虽产于安徽南部,由于受欧洲品种血缘渗入的影响,在NJ聚类、PCA等分析中显示为华北型群体。Nei’s标准距离显示各大类品种内距离较近,品种之间距离较远,其中华中型品种之间的距离最近。纯合片段长度(run of homozygosity,ROH)分析表明中国部分猪种(嘉兴黑猪、金华猪等)可能存在比较严重的近交程度。为揭示藏猪高原适应性的进化选择分子机制,本研究进一步开展了甘肃藏猪(合作猪)和华南型、华东型群体之间的LSBL(loci specific branch length)分析,揭示了164个SNP位点在甘肃藏猪中受到强选择,对应于67个基因,包括与嗅觉相关的OR13CB、OR8U9和OR5R,与无氧酵解相关的LDHB,与心脏功能相关的EPAS1、PED4D、CACNA2D3和KCNIP3等。藏猪灵敏的嗅觉有助于其在恶劣环境下的生存,缺氧环境下对丙酮酸的有效利用缓解了藏猪体内的能量平衡,强大的心肺功能使藏猪更适应缺氧环境。单倍型网络分析显示EPAS1单倍型Hap I存在于较高海拔(1500米)猪种中,主要存在于甘肃藏猪群(海拔约3200米),保山猪、大河猪、八眉猪等分布于较高海拔(1600-2200米)的群体携带少量该单倍型,其他猪种则不携带该单倍型。为进一步解析其机理,本研究专门采集了海拔3200米以上的甘肃陇南藏猪54头,对其血液指标表型测定后的关联分析表明携带Hap I单倍型个体的血红蛋白含量显著高于不携带该单倍型个体,这有利于藏猪在高原缺氧环境下血液的携氧运输。为揭示两头乌猪的毛色形成进化选择机制,本研究还通过巴马香猪、陆川猪、东山猪、通城猪和沙子岭猪等两头乌品种与华南型和华东型黑猪品种的LSBL分析,在11号染色体上鉴别到一个165 kb强选择区域,该区域只包含一个与色素沉积相关的基因EDNRB。东山猪、陆川猪、通城猪、巴马香猪和沙子岭猪等两头乌品种共享一个单倍型,纯合子频率达0.95以上,然而同样具有两头乌表型的金华猪则完全不携带该单倍型。RNA测序分析显示巴马香猪的EDNRB存在与金华猪不同的转录本,提示金华猪两头乌毛色表型机理与巴马香猪不同。RT-PCR、大样本重测序分析和全长转录本测序分析(iso-seq)等揭示巴马香猪在11号染色体的50,076,945 bp-50,076,960bp处缺失11 bp碱基,使得EDNRB转录本提前出现终止密码子,进而导致EDNRB翻译过程中缺失41个氨基酸。该缺失突变在巴马香猪、陆川猪、萍乡猪等两头乌猪种的纯合固定(100%),一定频率存在于中国花猪(如东乡花猪)中,但不存在于金华猪和中国纯黑猪种中,表明该突变可能是导致中国地方猪(除金华猪)两头乌毛色表型的强候选因果突变。总之,本研究使用自主设计的高密度SNP芯片揭示了中国地方猪种的遗传多样性和群体遗传结构;鉴别到高原适应性候选基因EPAS1,发现高海拔猪种携带EPAS1优势单倍型Hap I,发现该单倍型与藏猪较高的血红蛋白含量显著相关;发现并验证了EDNRB突变与中国两头乌猪(除金华猪)毛色表型之间的潜在因果关系。