奶山羊HPA轴关键基因甲基化修饰的时空特征及其与SNP共调控泌乳性能研究

奶山羊下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴是调控泌乳性能的重要生物调节轴。DNA甲基化不改变基因的一级结构，但参与基因表达调控。为此，本项目拟从表观遗传学和分子遗传学两个角度，以HPA轴7个关键基因（GH、PRL、POU1F1、PROP1、LHX3、LHX4和HESX1）为研究对象，利用重亚硫酸盐处理后的直接测序法等技术，研究以上关键基因在奶山羊不同时期、不同组织中的甲基化模式变化规律，筛选特定时期奶山羊乳腺组织HPA轴关键基因中影响泌乳性能的关键甲基化位点，并分析甲基化与SNP共调控泌乳性能的遗传效应。该项目旨在DNA序列"不改变"和"改变"两种情况下，全面而系统地解析HPA轴关键基因对泌乳性能的遗传效应，揭示调控泌乳性能的分子遗传机制，建立与泌乳性能相关的甲基化数据库，为滞后的奶山羊分子MAS育种提供新DNA甲基化标记，丰富育种实践，为利用现代生物技术改良品种和提高生产性能奠定理论基础。

下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴对哺乳动物泌乳性能起着关键的调控作用。为此，解析HPA轴关键基因SNP和DNA甲基化修饰对泌乳性能的影响，将会为奶山羊分子育种提供坚实的理论基础和更广阔的研究空间。该项目利用PCR-RFLP和DNA测序技术，在我国著名的西农萨能奶山羊和关中奶山羊中共发现了18个HPA轴关键基因、53个新的SNP位点，其中，与泌乳性能显著相关的SNP位点30个，与体重等性状相关SNP位点11个。利用BSP方法，研究了HPA轴13个关键基因和DNMT3b、ERa等基因的甲基化模式，找到了7个基因中影响泌乳性能的16个DNA甲基化位点， 3个影响体重的DNA甲基化位点；发现5个基因的DNA甲基化与SNPs都对泌乳性能有显著遗传效应。本项目还利用RRBS技术，在西农萨能奶山羊干奶期和高峰期乳腺组织中发现了几十个存在DNA甲基化差异的基因；同时在西农萨能奶山羊泌乳高峰期乳腺组织中筛选出了169个差异表达的保守miRNA：显著下调的有161个，显著上调的有8个，其中，miR_12呈现乳腺组织特异性表达；验证了TGFβ1基因是miR-2478的靶基因，并研究了其调控机制。在DNA甲基化与miRNA共调控靶基因的分析中，找到了启动子区既存在DNA甲基化差异、又为差异表达miRNA调控的靶基因，如：RALGDS基因。本项目共培养博士研究生1人，硕士研究生3人，在PLoS ONE、Small Ruminant Research、Gene等9个国际期刊上发表SCI论文17篇，在《畜牧兽医学报》和《农业生物技术学报》等杂志发表核心期刊论文4篇，获批授权国家发明专利4件、获批授权国家软件著作权4件。此外，本项目还提出了评价DNA甲基化水平的新指标，即甲基化带纹共享率（MSR），构建了分析MSR的在线网站（www.msrcall.com）。总之，本项目完成了各项目标任务，建立了与泌乳性能相关的甲基化数据库，为相对滞后的奶山羊MAS育种提供了新的DNA甲基化标记，丰富了相对滞后的奶山羊育种遗传理论和实践，为奶山羊品种改良提供了科学依据。