影响商业猪种脊椎数变异的新因果基因及其关键变异位点的鉴别研究

The vertebral numbers (VN) in pigs is an economically important trait. Previous studies have revealed that mutations in VRTN on chromosome 7 is responsible for a major quantitative trait loci (QTL) that explain 1 vertebra difference in pigs. However, the total number of thoracic and lumbar vertebra vary from 18 to 23 in Duroc-Landrace-Large White commercial pigs. Therefore,additional function variants affecting pig VN remain unexplored.To identify novel causative genes and variants for VN, we plan to perform genome-wide association studies (GWAS) on 300 commercial pigs, and then fine map the target region by linkage disequilibrium based association study in additional 500 samples. By re-sequencing the candidate genes, the concordance test of QTL genotypes and marker genotypes, and a series of bioinformatic analysis, critical variants would be identified and would be finally validated in a large scale commercial pigs (N=1000). The expected findings could be utilized directly for selecting pigs with higher vertebral number, and provide deeper insights into the genetic mechanism on the development of somite in pigs.

脊椎数是猪重要经济性状之一，在商业猪种中存在显著的表型变异。申请人实验室通过前期研究鉴别到影响1根胸椎数的VRTN主效基因突变位点。但大规模杜长大三元杂交商品猪中存在4根以上脊椎数变异（18-23）。因此，在商业群体中肯定还存在其他尚未被鉴别的影响脊椎数的功能位点。为了定位和鉴别这些位点，项目组拟在300头代表广泛血缘且存在明显脊椎数表型变异的西方商业猪中，利用全基因组关联分析初步定位目的基因区间，随后将实验群体扩大500头，并在目的区间内增加SNP标记密度，进一步开展基于连锁不平衡分析的精细定位；接着通过目的基因的重测序、SNP标记和QTL基因型一致性分析以及一系列生物信息学手段筛选突变位点；最后在大群(1000)商业猪中验证最有可能因果突变位点的效应。预期结果不仅将深入揭示哺乳动物体节发育的遗传机制，还将为种猪脊椎数的选育改良提供新型高效的育种手段。

猪的胸腰椎数是重要的经济性状。本课题检测了来自8个群体共计6653个个体的胸腰椎表型，并基于基因芯片或者基因组测序数据开展了全基因组关联分析。通过全基因关联分析，课题组证实VRTN为影响二花脸胸椎数的主效位点。课题组进而在四个群体共3827个个体中分析了VRTN内含子插入突变对猪的乳头数、体长、生长速度、体重、背膘厚和肌内脂肪含量等性状的影响。结果在多个群体中验证VRTN突变对猪的乳头数和体长有显著影响。但是对猪的生长速度，背膘和肌内脂肪含量均无显著影响。这些结果提示对VRTN有利等位基因的选择，能同时提高猪的乳头数和体长，但是对脂肪沉积，肉质和生长性状均无显著影响。通过大规模的基因型检测，课题组发现VRTN突变位点在三个主流的商品猪中均有分离，其中在长白猪中频率最高。利用124个中外猪种的全基因组测序数据，课题组通过单倍型进化分析证明，西方商业猪中的VRTN有利单倍型是通过杂交从中国猪引入的，后期该等位基因可能受到正向选择，其等位基因频率在商业猪种逐步提高。课题组的研究为VRTN位点的应用提供了依据，同时为VRTN有利单倍型的起源提供了新的观点。