利用GWAS深度分析策略鉴别大白猪脐疝易感基因

As a common genetic disorder, pig umbilical hernia has caused huge losses in the pig industry. Therefore, identification of the causal genes for this malformation will enable us to establish molecular breeding strategies, which can benefit the pig industry by culling affected animals from nucleus populations, and provide noved insights into the molecular basis of human ventral body defects. In this project, we would perform a two-stage genome-wide association assay to identify susceptibility genes for umbilical hernia using trios-families in Large-White pigs. Fine mapping strategy will be applied in the following GWAS, such as integrating family-base TDT and population-based case-control association analysis, searching shared susceptibility genes in umbilical and scrotal hernia, deep resequencing of target regions, gene-gene interaction, and epistasis study. The application of these innovatory strategies compensates the limitation of the traditional GWAS and provides deep insights into genetics basis of pig umbilical hernia.

脐疝是猪最常见的生长发育缺陷之一，给养猪业造成了巨大经济损失且影响猪只福利。猪脐疝发生的病因复杂，已证明遗传因素起重要作用。常规选择方法难于降低猪先天性脐疝发生率，鉴别猪脐疝易感基因和致病突变是脐疝抗病育种的关键。为此，基于申请人前期对猪阴囊疝全基因组关联分析的结果和特点，本项目拟利用具有准确患病表型记录的大白猪脐疝核心家系，采用两阶段全基因组关联研究设计和猪全基因组关联研究深度分析策略，对所获得的60K SNP分型数据，开展基于家系的传递不平衡检验和基于群体的病例-对照相结合的关联分析、脐疝和阴囊疝GWAS数据合并的类似疾病共同易感基因鉴别、互作易感位点搜寻、易感基因网络预测、易感基因的精细定位和深度重测序分析等，以鉴别猪脐疝易感基因及其致病突变。项目研究结果将为解析猪脐疝发生的分子机制提供科学依据，并为我国建立拥有自主知识产权的脐疝分子抗病育种技术赢得先机。

脐疝是猪最常见的生长发育缺陷之一，给养猪业造成了巨大经济损失且影响猪只福利。猪脐疝发生的病因复杂，已证明遗传因素起重要作用。常规选择方法难于降低猪先天性脐疝发生率，鉴别猪脐疝易感基因和致病突变是脐疝抗病育种的关键。为此，本项目利用猪60K高密度SNP芯片对142个猪脐疝核心家系共478个个体、其中患病个体160个，开展了基于SNP的全基因组关联分析，仅在杜洛克群体中鉴别到2个猪脐疝基因组建议水平显著易感SNP位点，分别为猪17号染色体45.90MB处的SNP rs81479278（P = 3.30×10-6，FDR=0.049）和2号染色体44.25MB处SNP rs81358018（P = 3.34×10-6，FDR=0.049），在合并大白、杜洛克和长白群体的荟萃分析（Meta分析）进一步得到验证。而利用基于拷贝数变异（CNV）的全基因关联分析，则发现8个与猪脐疝发生关联的CNVs，其中杜洛克群体中5个、大白猪群体中3个，对其中7个关联性最强的CNVs利用real-time PCR验证，其中6个CNVs得到验证。同时，发现一个稀有CNV (CNV14:13030843-13059455) 与脐疝强关联，该CNV包含了一个与人脐突出和腹股沟疝发生有关的功能基因NUGGC；而另一个大白群体中的CNV 11:71458844-71912745则包含了与人同源的ABCC4基因，该基因与人的切口疝和腹壁变弱有关。本研究表明猪遗传性脐疝可能由稀有突变引起，推测拷贝数变异影响到其所在基因的功能，进而与猪脐疝的病理机制有关。项目研究结果将为解析猪脐疝发生的分子机制提供科学依据，并为我国建立拥有自主知识产权的脐疝分子抗病育种技术奠定基础。