东亚家猪早期驯化的基因组适应机制研究

Zooarchaeological and molecular evidences have revealed that the East Asian domestic pigs were domesticated from the wild boars from East Asia. The domestication of pigs has resulted in striking difference in morphology, behavior, and phsyiology between the domesic pigs the wild boars. However, it remains unknown about the genomic adaptive mechanism of the early domestication.This project will study the early domestcation of pigs in East Asia by using the high-throughput sequencing technology and our established experimental pig population.We will sequence the populational genomes of East Asian wild boars and seven Chinese domestic pigs breeds, and identify key genes during the the early domestication by detecting the signatures of artificial selection; sequence the transtriptome of the our established Diannan small-ear pigs and F1 population from a cross of wild boar and Diannan small-ear pigs, obtain the gene expressional regulation networks by studying the co-expressing modules, and validate the expressional regulation by molecular experiments; and study the molecular mechanism of adaptation to stress by carrying out the stress challenge test by exposure of the F1 experimental population to human handling.The results of this work would advance our understanding of the early domestication process of pigs in East Asia, and reveal the genome and regulating networks evolution during the wild to domestic transforming.

动物考古学与分子生物学的证据揭示东亚家猪是从东亚野猪驯化而来。驯化后，家猪与野猪在形态、行为、生理等方面表现出巨大的表型差异。然而，我们对家猪早期驯化的基因组适应机制还知之甚少。本项目将利用高通量测序技术和我们已建立的实验猪群体基础上开展东亚家猪早期驯化的基因组适应机制研究。我们将测定东亚野猪与7个中国地方家猪品种群体基因组，通过检测人工选择作用鉴定早期驯化过程中的关键调控基因；测定已建立的滇南小耳猪核心群体、野猪与滇南小耳猪杂交F1群体的转录组，分析揭示早期驯化基因的共表达模块，获得东亚家猪早期驯化的基因表达调控网络，并通过分子功能实验进行验证；在野猪与滇南小耳猪杂交F1群体内开展对人类接触应激适应的分子机制研究。本项目的研究结果将有助于我们进一步了解东亚家猪早期驯化过程，进而系统揭示从野猪向家猪转变的基因组及网络调控机制。

家猪作为极其重要的经济动物曾独立在东亚被驯化，东亚成为两大家猪驯化地之一。家猪如何被驯化，它的基因组机制有哪些至今仍不清楚。为回答家猪的早期驯化问题，本项目系统开展了家猪与野猪的比较基因组学和转录组学研究。我们的研究内容包括：（1）东亚野猪与东亚家猪杂交实验的转录组学研究；（2）滇南小耳猪驯化过程中毛色变异的遗传基础；（3）基于Spark平台的人工选择作用检测方法XP-EHH的分布式实现。我们的实验结果包括：（1）通过构建野猪与滇南小耳猪杂交F1代实验，研究F1个体内野生型和突变型等位基因的差异表达，发现东亚家猪的早期驯化中人工选择作用驱动了神经系统、代谢、骨骼发育等通路基因的基因差异表达；（2）在人工选择作用下，滇南小耳猪出现了毛色表型的分化，通过开展人工选择分析和关联分析，发现在滇南小耳猪的毛色变异与EDNRB等毛色调控基因变异紧密相关；（3）实现了Spark平台的XP-EHH算法，大大提高了基于高通量测序数据的人工选择作用的检测效率。通过本项目的实施，我们系统研究了家猪野猪杂交个体等位基因表达差异、家猪地方品种内的选择作用，揭示东亚家猪的早期驯化与行为转变、代谢、骨骼发育等表型紧密相关，并对人工选择作用分析方法进行改进，为我们深入了解东亚家猪早期驯化的基因组机制提供了重要的数据与证据。