基于简化基因组测序的巴马猪SNP挖掘和功能基因定位研究

Our previous study has indicated that genetic linkage analysis in a Bama mini-pig pedigree by using Porcine60K SNP chip showed a lower accuracy of gene mapping. It was strongly suggested that 60K SNP chip designed mainly according to commercial pig breeds had limitations for genetic analysis in Bama mini-pigs or Chinese domestic pig breeds. To improve the accoracy of gene mapping in family-based study and simultaneously provide useful SNP markers for genetic analysis in Chinese domestic pig breeds,we planned to carry out restriction site-associatied DNA sequencing (RAD-seq), which can detect SNP markers from the whole genome of Bama mini-pig. In this study 40 Bama mini-pigs will be sequenced, and theoretically SNPs discovered from these individuals could be better than that of 60K chip for genetic analysis of gene mapping. Additionally, we intend to share the SNP markers from RAD-seq with other researchers, and this may significantly promote the progression of studies on China's domestic pigs, especially studies of genetic breeding and QTL mapping for production traits.

本课题组前期的研究发现猪全基因组分型芯片在一例巴马猪白化家系功能基因定位分析中表现出较低的定位精度，提示现有的分析方法在巴马猪等国内地方猪种的遗传分析中存在局限性，即巴马猪的遗传背景较之商品化猪种发生分化，从而导致现有的SNPs标签未能较好地标记巴马猪基因组。因此，基于提高巴马猪白化家系功能基因定位精度的考虑，同时本着为巴马猪等国内地方猪种遗传育种研究提供可资借鉴和使用的SNPs标签的目的，本研究计划采用简化基因组测序分析的方法，通过构建巴马猪简化基因组测序分析体系，针对40例巴马猪个体在全基因组水平上系统地挖掘SNPs标记，并以此开展家系功能基因定位的全基因组连锁分析，以期提高基因定位精度。同时，本研究计划公开全基因组范围内挖掘到的SNPs标签数据，这对于国内地方猪种尤其是巴马猪遗传育种和生产性状QTL定位研究而言，具有较大的参考和使用价值。

本项目主要针对前期化学诱变研究中发现的巴马猪毛色白化突变体家系功能基因定位精度较低的问题，计划通过整合简化基因组测序和全基因组关联分析或家系连锁分析等方法，以期提高化学诱变突变体家系基因定位精度，并且定位白化突变体家系的功能基因。研究结果显示通过开展简化基因组测序分析，已获得一组巴马猪诱变群体中分布的SNPs标签位点，可用于辅助功能基因突变筛选。此外，通过评估和优化，本研究证实使用突变体家系5窝的样本量开展家系全基因组关联分析或遗传连锁分析具有较高的定位效率，因此可用于化学诱变突变体家系的功能基因定位。基于以上工作基础并整合以上研究方法，本研究成功定位MITF基因（L247S）为白化突变体家系的功能基因。此外，本研究还筛选到四肢骨骼发育迟缓和先天性甲状腺功能低下两个化学诱变突变体，通过基因定位分析，成功定位SLC13A1和DUOX2基因为两个突变体家系的功能基因，表明本研究建立和优化的基因定位方法在巴马猪诱变突变体家系功能基因定位中具有较高的效率，有望为其他大动物孟德尔遗传家系基因定位研究提供参考。而且，本研究筛选到的白化突变体和甲状腺功能异常突变体可作为人类瓦氏综合征和先天性甲状腺功能低下理想的医学大动物模型，将为疾病发病分子机制研究、转化医学和药物筛选研究等工作的开展提供重要支撑。此外，四肢骨骼发育迟缓的突变体不仅可作为骨骼发育研究重要的研究材料，还可作为宠物小型猪培育的材料，具有重要的科研和经济价值。