新疆褐牛SCC相关基因甲基化修饰特征及其与SNP共调控乳房炎抗性机制研究

Mastitis is one of the most serious and costly diseases affecting dairy cattle production. Somatic cell count is an important index to determine whether a cow is infected by mastitis and there is a high genetic correlation between SCC and I mastitis is. Mastitis is a complex trait interacted by a number of micro-effect genes. Scholars at home and abroad are trying to explore the genetic approach to reduce mastitis and reach the purpose of disease-resistant breeding by genetic improvement. Therefore, from molecular genetics and epigenetics viewpoint, we carried out basic researches to select candidate genes associated with mastitis resistance based on DNA pool re-sequencing technology and DNA methylated immune co-precipitation sequencing technology for case-control experiment, as well as bisulfite sequencing and Snapshot techniques were used to detect methylation and SNPS in Xinjiang brown cattle, aiming at the DNA sequence"no change and"change in two cases, to analyze the genetic effect of methylation of SCC-related genes and SNP co-regulation of mastitis resistance, systematically and comprehensively.In addition, it will provide new molecular breeding material for the first modified SCC traits of bovine mastitis.

牛乳房炎是影响奶业经济损失最为严重的疾病，而乳中体细胞数(SCC)与乳房炎间存在较高的遗传相关，是判断乳房炎严重程度的重要指标。乳房炎抗性涉及许多复杂的基因网络，由微效多基因决定，国内外学者正努力探索遗传途径去降低乳房炎发生，可望通过遗传改良来达到抗病育种的目的。为此，本项目拟从分子遗传学和表观遗传学两个角度，以基于case-contro的DNA池重测序技术以及DNA甲基化免疫共沉淀测序技术筛选的与新疆褐牛乳房炎抗性相关基因为切入点，采用重亚硫酸盐处理后的直接测序法、 Snapshot等技术，研究候选基因在不同SCC的甲基化模式变化规律及群体SNPs，旨在DNA序列“不改变”和“改变”两种情况下，全面而系统地解析SC相关基因的甲基化与SNP共调控乳房炎抗性的遗传效应，为牛乳房炎首选改良SCC性状提供新的分子育种资料。

牛乳房炎是造成奶业经济损失最为严重的疾病，新疆褐牛作为我国具有自主知识产权的乳肉兼用牛，因其独特的抗逆性强、耐粗饲、体细胞数低等特点深受欢迎，挖掘调控新疆褐牛乳房炎抗性相关基因是发挥新疆褐牛种质资源优势的新途径，也是进一步提高新疆褐牛育种效率的必然选择。因此，本项目聚焦牛乳房炎抗性性状，基于课题组前期表型与基因型数据，开展了以下研究：（1）基于系谱和基因组信息，利用单性状模型PBLUP和ssGBLUP构建不同关系矩阵（A阵和H阵），运用AIREML进行了新疆褐牛体细胞评分遗传参数及育种值估计。（2）利用GWAS与生物信息学分析挖掘到了28个与新疆褐牛乳房炎抗性相关基因。（3）利用芯片检测、KASP等技术，分别针对9个基因的21个SNPs和9个InDel位点进行分型与验证，解析了其对乳房炎抗性相关调控效应。（4）利用MeDIP-seq方法构建不同体细胞数新疆褐牛全基因组DNA甲基化图谱，结合两组间的差异甲基化区域进行生物学功能分析，挖掘出1934个与新疆褐牛乳房炎抗性相关基因，结合BSP与焦磷酸测序检测DNA甲基化技术对FHIT、TRAPPC9、CD4与PIAS1进行了35个位点变异检测并探究与体细胞数的关系。（5）结合致病菌检测与SCC等表型信息，构建不同体细胞数新疆褐牛表达谱文库，绘制了ceRNA调控网络，并在体内外验证了LncCRHR1、bta-miR-2448-3p、bta-miR-302d、FGF19对乳房炎调控的功能。通过本项目的实施，获得了准确的与乳房炎抗性相关性状的遗传参数，利用常规表型与基因组信息评定了新疆褐牛乳房炎抗性遗传性能；在基因组DNA和RNA水平挖掘到一批重要遗传标记，结合个体与细胞水平验证，系统性揭示新疆褐牛乳房炎抗性分子调控机制，为牛乳房炎抗性选育提供基础资料。