基于全基因组重测序和个性化SNP芯片技术挖掘影响绵羊饲料转化率的关键基因

Feed costs usually amount to 65 to 70% of the total cost of confined sheep production, it is very important to save the feed cost in sheep production. Feed conversion rate has a medium heritability and the performance could be improved by genetic selection. Recently, the key genes related to sheep feed conversion rate are rarely reported and the underlying molecular mechanism is still unknown. In this project, we selected a high feed conversion rate group and a low feed conversion rate group in the Hu sheep population we built in previous study, whole-genome resequencing will be applied to detect genetic variants between these two groups, and the data will be analyzed by using SIFT, PolyPhen and SNPs3D to predict SNPs that may affect protein function, GO and KEGG databases will be utilized to select SNPs that located in important signal pathways. The association analysis will be applied in an experimental population that contains about 600 sheep which have complete feed conversion rate records by using a custom SNP chip, to obtain the candidate genes and genetic variants that may affect sheep feed conversion rate. Further genetic effect analysis will be performed in populations among different breeds. The final purpose of this project is to excavate key genes that may affect feed conversion rate of sheep at genome level.

在舍饲养羊生产中，饲草料成本占总成本65-70%，节约饲料成本对养羊生产意义重大。绵羊饲料转化率属中等遗传力性状，受多基因控制，且其遗传机理复杂，目前控制绵羊饲料转化率的关键基因尚未被鉴定。本项目以在前期已进行饲料转化率测定的湖羊群体为基础，进一步扩大测定群体样本含量，利用全基因组重测序技术对通过高强度选择出的高、低饲料转化率两个群体从基因组水平上研究两群体之间的遗传变异，再利用SIFT、PolyPhen和SNPs3D三个错义突变功能预测网站进行预测和GO、KEGG等数据库进行生物信息学分析筛选出位于重要信号通路基因内影响结构变异的SNPs，结合Illumina定制SNP芯片对约600只具有准确饲料转化率记录的试验羊群进行基因型分型及其关联分析，筛选出影响绵羊饲料转化率的候选基因和遗传变异，并进一步在不同品种中进行群体遗传效应分析，以期从基因组水平上挖掘出影响绵羊饲料转化率的关键基因。

随着国家生态保护战略的实施，放牧养羊的空间越来越小，舍饲养羊比例不断增加，如何提高舍饲养羊的效益是当前畜牧工作者的研究重点。在舍饲养羊生产中，饲草料成本占总成本65%-70%，节约饲料成本对养羊生产意义重大。绵羊饲料转化率属中等遗传力性状，受遗传控制且能够通过选择改良，有关反刍动物饲料转化率候选基因的研究报道大多集中在牛上，而绵羊上的研究相对滞后，目前控制绵羊饲料转化率的关键基因尚未被鉴定。本项目通过构建大规模具有饲料转化率表型记录的试验群体，利用转录组和全基因组重测序技术，筛选出影响绵羊饲料转化率的关键基因和遗传变异。获得如下结果：. （1）本项目采用单栏饲养，分批次系统地测定了来自259个父系半同胞家系的1097只80-180d湖羊公羔的RFI、生长性状、胴体性状、体组成和肌肉品质等59个性状（199个指标）。. （2）利用转录组测定技术对试验群体中筛选出的极端个体的肝脏组织的基因表达模式进行了研究，筛选出了101个差异表达基因，其中61个上调表达，40个下调表达。101个差异表达基因主要富集于代谢过程和免疫相关过程，参与代谢相关过程的差异表达基因在低RFI组羔羊肝脏组织中上调表达，而涉及免疫相关过程的差异表达基因在高RFI组羔羊肝脏组织中上调表达。. （3）从差异表达基因中筛选出2个影响绵羊剩余采食量的基因和遗传变异(ADRA2A g.1429 C>A和RYR g.1117 A>C)。. （4）基于全基因重测序技术开展绵羊饲料效率相关性状的全基因组关联分析，分别筛选到6个与RFI和9个与FCR呈显著关联的位点。. 上述结果为解析绵羊饲料效率的遗传机理奠定了重要基础，为绵羊饲料转化率的分子标记辅助选择提供了基因素材，为绵羊饲料效率性状的全基因组选择积累的群体资源，加速了我国绵羊饲料转化率的遗传改良进程。