通过全基因组关联分析和选择信号检测挖掘猪肌内脂肪沉积相关基因

Intramuscular fat (IMF) is the major factor influencing pork quality. Due to the difficulty in in vivo determination of IMF, effect of traditional breeding methods of IMF is not good. It is one effective way to select genes influencing IMF, and use them in the marker assisted selection. The genetic mechanisms of IMF formation traits are very complex, and the conventional approaches are often inefficient in the detection of IMF related genes. In the project, Laiwu pigs and Yorkshire,two breeding with extreme difference of IMF formation, as well as Lulai Black pigs, crossed by Laiwu pigs and Yorkshire, will be used as animal resource. Genome-wide association study (GWAS) and selection signature detection, two new approaches for genetic analysis of complex traits developed in very recent years, will be firstly used to detect the SNPs, which are significantly associated with IMF content and its free fatty acid composition, and the positive selected SNPs in the three populations. Then, using genomic information network scoring and hierarchical model, information of associated SNPs of GWAS, positive selected SNPs of signature selection scan, gene expression as well as the related genomic information available from the public database, will be integrated for analyzing the IMF related genes. Implementation of this project will obtain a number of novel IMF related genes with independent intellectual property rights, which will provide scientific basis for revealing the genetic mechanisms of IMF formation in pigs and high quality pork breeding using marker assisted selection.

肌内脂肪（IMF）是影响肉质的重要因素。IMF活体测定难度大，传统育种方法选育效果不佳，检测和鉴定IMF沉积相关基因，进行标记辅助选择是行之有效的方法。IMF的遗传机理十分复杂，常规基因检测手段和研究策略很难奏效。本项目利用IMF沉积存在极端差异的莱芜猪和大约克，以及由莱芜猪和大约克培育而成的鲁莱黑猪为试验群体，采用近年来正在兴起的全基因组关联分析(GWAS)和选择信号检测两种复杂性状遗传分析策略，检测基因组中与IMF含量及其游离脂肪酸组成显著关联的SNP位点和受正向选择作用的SNP位点，然后利用基因组信息网络评分和分层异质化模型整合分析GWAS结果、选择信号检测结果、表达谱信息以及公共生物信息数据库所提供的生物信息，从而挖掘IMF 沉积相关基因。本项目的实施，将获得一批具自主知识产权和重要应用价值的猪IMF沉积相关基因，为揭示猪IMF沉积机理和和实施标记辅助选择提供科学依据。

肌内脂肪（IMF）是影响肉质的重要因素，检测和鉴定IMF 沉积相关基因，进行标记辅助选择是提高肌内脂肪含量的有效方法。本项目利用IMF 沉积存在极端差异的莱芜猪和大约克，以及由莱芜猪和大约克培育而成的鲁莱黑猪为试验群体，本项目开展了以下几方面的研究。本项目的实施，获得一批具自主知识产权和重要应用价值的猪IMF 沉积相关基因，不仅有利于探索猪脂肪沉积的调控机理，而且为揭示我国地方猪种高IMF优异基因资源的挖掘和和实施标记辅助选择提供科学依据。. 1、采集了550头鲁莱黑猪背腰最长肌样品，测定了肌内脂肪含量及其7种脂肪酸组成等表型。提取基因组DNA，利用芯片测定了全基因组SNP基因型。基于GEMMA软件，采用混合线性模型开展了IMF及其脂肪酸组成的全基因组关联分析（GWAS）。经permutation多重校正后，共检测到144个基因组或者染色体水平显著SNP，为进一步研究实施分子标记辅助育种进行优质肉猪选育奠定坚实基础。. 2、利用肌内脂肪沉积存在极端差异的莱芜猪和大约克为试验群体，采用基于品种间选择信号检测方法（Fst统计量）和品种内选择信号检测方法（整合单倍型得分（integrated haplotype score）和复合似然比（composite likelihood ratio）进行全基因组正向选择信号检测，检测到175个莱芜猪显著选择区域。. 3、通过对肌内脂肪及其脂肪酸组成的显著关联SNP周围或选择信号检测区域内基因的功能分析，获得了一批具自主知识产权和重要应用价值的猪IMF 沉积相关基因，包括影响采食量和脂肪沉积的基因NPY1R、NPY5R、PIK3R1、JAKMIP1，影响繁殖功能的基因 ESR1和PTHLH 及影响免疫抗性的基因 CXCL2、CXCL8和TLR2等。. 4、对全基因组关联分析、选择信号检测、QTL 定位信息及基因注释信息等多种信息数据的进行整合分析，选取3个效应显著的候选基因PIK3R1、H-FABP和JAKMIP1进行了组织特异性表达分析、甲 基 化 修 饰 的 调 控 分 析、诱导分化剂对候选基因表达的影响、基于猪肌内前体脂肪细胞对目的基因进行细胞水平验证等功能试验，初步阐明其生理功能及基因间调控关系。