全基因组GBS测序和选择性清扫整合策略挖掘母猪肢蹄结实度QTG与致因QTN

Feet and leg (FL) unsoundness had become one of the most important factors leading to the sow and gilt culling in china, which result in huge financial loss. Pig Feet and leg soundness, with a moderate heritability, may have main effective gene. To date, the genetic mechanism of the FL soundness is largely unknown. Few candidate genes and marker related to soundness traits have been identified in the pig. Bone mineral density (BMD) is the main medical evaluation indicator for human bone. This project was designed to evaluate FL soundness with BMD, perform a large-scale SNP discovery and genotyping of a sow population by GBS，and then, the QTG and QTN significantly associated with sow FL soundness were identified by GWAS. After that, a transcript analysis between the sows with sound and unsound FL were performed with RNA-seq. The gene network of QTG was carried out with the expression and regulation information. Finally, the QTN was identified with the combination of selective sweep、GWAS and comparative genomics, and validated in the commercial sow population. Briefly, our goals in this study were to find out the QTG and QTN of pig FL soundness，to reveal the genetic mechanism of sow FL soundness and to identify the effective markers for breeding.

肢蹄问题一直都是导致我国生产母猪淘汰的主要原因之一，给我国造成巨大的经济损失。猪肢蹄结实度具有中等遗传力，可能存在主效基因，但目前母猪肢蹄结实度的遗传机制研究滞后，主基因和有效的分子标记尚未找到。骨密度（BMD）是人类医学评价骨骼质量的科学指标，本项目拟在测定肢蹄评分性状的基础上，引入母猪肢蹄骨密度来科学评估母猪肢蹄结实度，在母猪实验群体中利用GBS测序扫描全基因组范围内的SNPs和突变，通过GWAS分析鉴定显著影响母猪肢蹄结实度的QTG和致因QTN，通过RNA-Seq对肢蹄结实与软弱母猪进行比较转录组分析，利用转录组差异基因和调控数据库构建QTG基因调控网络，通过整合GWAS和选择性清扫联合鉴定目标区域内的QTN，并在商品群体和软骨细胞中验证QTN/SNP的功能。本研究可以系统揭示母猪肢蹄结实度的遗传机制, 为改良母猪肢蹄结实度提供有效的分子标记。

肢蹄问题是造成养猪业经济损失的主要原因之一，开展挖掘影响骨密度的分子标记是最为急迫的任务。本课题组通过引入母猪肢蹄骨密度指标来科学评估母猪肢蹄结实度，在母猪实验群体中利用GBS测序扫描全基因组范围内的变异，通过关联分析和选择性清扫鉴定显著影响母猪肢蹄结实度的QTG和致因QTN，通过RNA-Seq对发育过程中的仔猪进行比较转录组分析，寻求解析影响骨骼发育的调控机制。主要得到了以下结果：.1. 本研究小组建立了以超声检测猪骨密度(bone mineral density, BMD)为核心得肢蹄结实度评估方法，测定并建立了包括杜洛克、大白及长白的纯种母猪试验群体，在此基础上已经开展了数据分析工作。.2. 基于芯片数据对母猪骨密度性状进行全基因组关联分析，估计了骨密度（BMD）的遗传力，证实BMD是中等遗传力性状。在SSC6上检测到5个与BMD显著相关的SNP，鉴定了两个候选QTL并挖掘了3个潜在候选基因（CNR2、ZBTB40 、Lin28a）。.3. 利用50k基因芯片对杜洛克、长白和大白三个群体进行了CNV检测，在杜洛克、长白和大白群体中分别鉴定出53、124及244个CNVRs。对CNVRs与骨密度性状进行关联分析，在杜洛克及大白群体中分别筛选出2个及7个显著关联的CNVRs，鉴定了PLEKHG5和GRK2是猪骨密度性状相关的重要候选基因；在长白群体的CNVRs涵盖基因中筛选到6个与骨代谢过程相关的基因。.4. 通过使用iHS、XP-EHH选择信号检测方法，鉴定了杜洛克猪、长白猪以及大白猪群体中群体内、群体间的选择信号，同时结合骨密度性状使用FST和XP-EHH选择信号的方法鉴定了性状特异的选择信号。.5. 利用GBS测序技术获得812头母猪（包括大白、长白和杜洛克三个品种）的218,141个SNPs，通过全基因组关联分析共鉴定出9个SNP与骨密度显著相关。通过对9个显著SNP位点上下游1M范围内基因组区域进行功能注释，共鉴定了CUL7、PTK7、SRF、VEGFA、RHEB、PRKAR1A和TPO等七个候选基因。.6. 通过仔猪胫骨和胫骨软骨进行转录组分析，发现了14日龄左右为大白仔猪胫骨软骨发育变化较为活跃的时期，并且筛选了影响胫骨和胫骨软骨发育的候选基因。