鸡胸腺重和脾脏重性状的全基因组关联

【目的】全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）是复杂性状和疾病相关基因定位的新策略。【方法】试验利用鸡60K SNP芯片对来自50个公鸡家系的728只北京油鸡进行SNP分型检测,采用全基因组关联分析方法对影响100日龄胸腺重和脾脏重的基因进行定位研究。【结果】结果发现24个达5%全基因组水平显著的位点,与100日龄胸腺重和脾脏重显著相关,并在这些位点附近发现Janus kinase 1（JAK1）、 zinc finger DHHC-type containing 8（ZDHHC8）、vav 3 guanine nucleotide exchange factor（VAV3）、SATB homeobox 1（SATB1）等候选基因;84个与这两个性状潜在关联同时达到5%染色体水平显著的位点。【结论】利用GWAS分析策略筛选和鉴定的重要突变位点及候选基因,将为揭示鸡免疫器官发育的分子调控机制和抗病育种分子标记辅助选择提供必要的分子基础。     

棉花产量构成因素性状的全基因组关联分析

【目的】 对铃重、衣分、单株铃数和籽指等棉花产量构成因素性状进行全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）,发掘与其关联的标记位点、优异等位变异及候选基因,为棉花产量的分子育种提供理论依据。【方法】 以408份陆地棉品种（系）资源为材料,利用Cotton SNP 80K芯片,对6个环境的铃重、衣分、单株铃数和籽指4个产量构成因素性状进行基于混合线性模型（mixed linear model,MLM）的全基因组关联分析,检测与产量构成因素性状显著关联的位点、优异等位变异;进一步依据转录组数据的基因表达量,在显著关联的位点侧翼序列1 Mb区间挖掘可能的候选基因。【结果】 4个产量构成因素性状在不同环境下均表现出广泛的表型变异,其中,单株铃数变异系数最大为16.67%—22.66%,各性状的遗传率为48.4%—92.2%;除铃重与衣分间相关性不显著外,其他性状间均呈显著或极显著相关性;基于6个环境各性状表型数据的最佳线性无偏预测值（best linear unbiased prediction,BLUP）,GWAS共检测到分布于基因组的7个区间内23个与目标性状关联的SNP位点,其中,与铃重关联的位点5个,与衣分关联的位点1个,与单株铃数关联的位点9个,与籽指关联的位点8个,有3个位点（TM21094、TM21102和TM57382）同时与多个目标性状关联;鉴定到7个最优SNP位点的优异等位变异,分别为TM21099（TT）、TM57382（GG）、TM78920（CC）、TM53448（TT）、TM59015（AA）、TM43412（GG）和TM69770（AA）;利用转录组数据分析,在基因组的7个区间筛选到158个与产量形成可能的候选基因,GO富集分析和KEGG代谢途径分析发现,候选基因功能类别多样并参与了多种代谢途径。【结论】 在陆地棉品种（系）群体中共鉴定到23个与产量构成因素性状关联的SNP位点,筛选到158个可能与产量性状相关的候选基因。     

苏太猪宰后72 h pH和肉色性状的全基因组关联分析

【目的】利用全基因组关联分析（GWAS）方法搜寻与苏太猪肉质性状相关的候选基因及分子标记。【方法】屠宰测定了150头苏太猪的背最长肌和半膜肌72 h pH值（包括72 h pH、45 min至72 h pH下降值）及72 h肉色性状（包括红度a,黄度b,亮度L和主观评分）。利用Illumina猪60 K SNP芯片,对这些个体进行基因型判定,用PLINK v1.07对获得的基因型数据进行质量控制,剔除检出率<99.7%、次等位基因频率（minor allele frequency, MAF）<0.05、偏离哈代温伯格（Hardy-Weinberg Equilibrium,HWE）P≤10-5的SNP标记和检出率<90%的个体,最终有150个个体和43 760个SNP用于GWAS研究。利用R语言环境下的GenABEL软件包中的广义线性混合模型,对每个SNP与性状作关联分析,采用Bonferroni方法确定关联显性阈值。群体层化效应的检测通过QQ-plot的结果展示,它通过比较无效假设关联显著性的分布与实际关联性分布的差异来展示可能的群体结构或者显著关联位点。【结果】1.背最长肌72 h pH和半膜肌72 h pH、背最长肌45 min至72 h pH下降值和半膜肌45 min至72 h pH下降值、背最长肌和半膜肌的72 h肌肉黄度、背最长肌和半膜肌的肉色主观评分与肌肉亮度L性状间均为高度相关,且均达到显著水平（P<0.05）。2. 群体层化分析没有发现明显的整体系统偏差,也不存在明显群体层化效应。3.关联分析结果表明共有39个SNPs达到染色体显著水平,分布于基因组上的20个区域（≤10 Mb）;其中,与pH显著关联的SNPs有17个,除了标记ASGA0082337没有定位在猪基因组序列上,其余16个SNPs分别位于3、4、10、14、X号染色体上;与肉色显著关联的SNPs有22个,它们分别位于1、3、7、10、12、14、15号染色体上;但在背最长肌的红度、亮度和肉色主观评分及半膜肌的亮度和肉色主观评分性状中未检测到显著SNPs。 背最长肌和半膜肌的45 min至72 h pH下降值最强关联的SNP位点都为14号染色体上的M1GA0020074和MARC0028756,利用Haploview version 4.2软件开展单倍型分析,结果表明,它们位于一个跨度为433 kb的单倍型框内。【结论】在10、14、15号染色体上存在影响多个肉质指标的一因多效的基因位点,显著位点附近的BNIP3、PRKG1和ADRB3等可能是影响这些性状的候选基因。     

油菜耐盐相关性状的全基因组关联分析及其候选基因预测

【目的】通过对甘蓝型油菜耐盐相关性状进行全基因组关联分析,寻找可能与油菜耐盐性相关的SNP位点,发掘与油菜耐盐性有关的候选基因。【方法】以1.2%NaCl溶液作为培养液,去离子水为对照,对307个不同品系的甘蓝型油菜进行发芽试验。播种后7 d测定幼苗根长、鲜重及发芽率,计算盐胁迫下各性状相对值,并作为评价耐盐的指标。结合油菜60K SNP芯片,利用SPAGeDi v1.4软件对该群体307份甘蓝型油菜进行亲缘关系分析,并计算亲缘关系值的矩阵。利用软件STRUCTURE v2.3.4对关联群体进行了群体结构分析。为有效排除假关联的影响,将群体结构和材料间的亲缘关系考虑进关联分析中,同时进行了PCA+K模型、Q+K模型以及K模型3种混合线性模型分析和比较,根据所有SNP的–lg(P)观察值和期望值,确定每个性状GWAS分析的最优模型。采用TASSEL 5.0软件,在最优模型下对307份材料耐盐各性状的相对值分别与SNP标记进行全基因组关联分析。利用油菜基因组数据库,在显著SNP位点侧翼序列200 kb范围内提取基因。根据拟南芥中已经明确功能的耐盐相关基因,筛选出目标基因组区段内与耐盐相关的油菜同源基因。【结果】全基因组关联分析共检测到164个与根长显著关联的SNP位点,23个与鲜重显著关联的SNP位点,38个与发芽率显著关联的SNP位点。其中与根长、鲜重、发芽率最显著关联的SNP位点分别位于染色体A08、A02和A06,贡献率分别为23.84%、18.59%和31.81%。在这些显著SNP位点侧翼序列200 kb范围内发掘出可能与油菜耐盐性有关的50个候选基因。这些候选基因主要包括转录因子MYB、WRKY、ABI1、b ZIP、ERF1、CZF1、XERICO等以及一些下游受转录因子调控的不同功能基因NHX1、PTR3、CAT1、HKT、CAX1、ACER、STH、STO等。在根长和发芽率2个不同耐盐性状的分析结果中均筛选出位于A03染色体上的耐盐基因BnaA03g14410D。另外,这些耐盐候选基因中包含两组串联重复基因,分别是位于A03染色体上的BnaA03g18900D和BnaA03g18910D,位于C09染色体上的BnaC09g19080D、BnaC09g19090D和BnaC09g19100D。除此之外,耐盐候选基因中还包含2个距离非常近(中间只间隔2个基因)的重复基因BnaC02g39600D和BnaC02g39630D。【结论】共检测到225个与耐盐性状显著关联的SNP位点,筛选出50个可能与油菜耐盐性有关的候选基因。     

基于SLAF-seq的华山松球果数量性状全基因组关联分析

【目的】挖掘与华山松球果数量相关的基因。【方法】以华山松球果数量性状表型数据筛选华山松高、低球果数量单株，利用前期已开发的单核苷酸多态性(single-nucleotide polymorphism,SNP)标记结合表型数据进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)，构建华山松样品的系统发育树，发掘与华山松球果数量性状相关的SNP标记与候选基因，并进一步分析筛选出的基因在华山松针叶、木质部、韧皮部、树皮、幼嫩球果和树根的qPCR基因组织特异性表达。【结果】系统发育树显示：同一种源的单株基本处于相近的位置，而来自巍山的单株广泛分布于各个群体中，与主成分分析结果基本一致。全基因组关联分析共检测到12个与球果数量显著关联的SNP位点，其中，Marker193307的序列与纤维素合成相关基因Korrigan (KOR1，编码跨膜内切β-1,4-D葡聚糖酶)的序列相似度较高(74.74%)。qPCR基因组织特异性表达分析结果显示：该基因在华山松枝条韧皮部的表达量最高，幼嫩球果中次之，在根系的表达量最少，初步判断该基因与球果数量相关。【结论】华山松...     

葡萄果粒质量相关性状全基因组关联分析

【目的】果粒大小是葡萄外观和产量的重要构成因子之一,为受多基因调控的复杂数量性状,挖掘葡萄果粒大小相关性状的关键遗传调控位点和基因,将有助于葡萄产量的提高。【方法】本研究以150份葡萄品种资源为材料,分别于2019年和2020年对葡萄果实单粒重、种子数目和种子质量等进行测定,并结合重测序获得的高密度基因型数据进行全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）,挖掘调控各性状的遗传位点和基因。【结果】各性状在关联群体中呈现广泛的连续变异,变异系数为39.55%—68.89%;在不同年份均服从正态分布,符合数量性状遗传特征;相关性分析表明葡萄果实单粒重、种子数目和种子质量呈显著正相关。全基因组关联分析共检测到150个与果实单粒重显著关联的SNP,在2019年检测到99个SNP,解释表型变异的14.48%—25.59%;在2020年检测到73个SNP,解释表型变异的16.08%—26.83%;其中24个SNP位点在两个年份均检测到,主要位于1号、5号、11号和16号染色体。相较于果实单粒重,检测到的与种子数目显著关联的SNP较少,2019年检测到1个...     

杜长大猪、二花脸猪和莱芜猪3个群体25种血液性状的全基因组关联分析

【目的】 利用全基因组关联分析定位影响杜长大猪（DLY）、二花脸猪（EHL）和莱芜猪（LW）3个群体25种血液性状的染色体位点,为最后鉴定影响这些性状的因果基因提供前期基础,同时为猪抗病育种和生产提供参考。【方法】将610头杜长大三元杂猪在（180±5）日龄,336头二花脸猪和333头莱芜猪在（300±5）日龄进行统一屠宰。收集2 mL血液于抗凝管中,利用全自动生化分析仪进行25种血液性状的血常规检测。采集猪耳组织提取DNA并测浓度和质量。将质检合格的DNA样品利用Illumina 60K SNP芯片进行基因型判定。运用PLINK软件对判型结果进行质量控制,将合格的SNP标记用于后续的关联分析。使用R语言GenABEL软件包中的广义混合线性模型进行全基因组关联分析,定位影响3个群体25种血常规性状的显著性染色体位点。据全基因组关联分析结果,在Ensembl或NCBI网站上搜寻潜在的位置候选基因。【结果】杜长大猪、二花脸猪和莱芜猪三个群体通过质控的有效表型数据个体数分别为552头、325头和281头。60K SNPs经过质量控制过后,杜长大猪剩余56 216 SNPs,莱芜猪剩余49 343 SNPs,二花脸猪剩余35 974 SNPs,用于Meta分析的SNPs共有32 967。运用全基因组关联分析和Meta分析共定位到610个显著影响3个群体25种血液性状的SNPs,其中135个SNPs达基因组显著水平,475个SNPs达建议水平;分布在所有染色体上。在杜长大猪中共鉴别到32个基因组显著水平SNPs以及85个建议水平SNPs,且8种性状有基因组显著水平的SNPs,分别是淋巴细胞数目（LYM）、淋巴细胞比率（LYMR）、嗜碱性粒细胞数目（BAS）、嗜碱性粒细胞比率（BASR）、平均红细胞体积（MCV）、红细胞分布宽度变异系数（RDW_CV）、平均红细胞血红蛋白含量（MCH）和血小板分布宽度（PDW）。在二花脸猪中共鉴别到33个基因组显著水平SNPs以及139个建议水平SNPs,且9种性状有基因组显著水平的SNPs,分别是LYM、MCH、平均红细胞血红蛋白浓度（MCHC）、单核细胞数目（MON）、单核细胞比率（MONR）、平均血小板体积（MPV）、中性粒细胞比率（NEUR）、大血小板细胞（P_LCC）以及血小板压积（PCT）。在莱芜猪中共鉴别到54个基因组显著水平SNPs以及169个建议水平SNPs,且6种性状有基因组显著水平的SNPs,分别是BASR、红细胞压积（HCT）、MCH、MCHC、MCV和红细胞数目（RBC）。在Meta分析结果中,共鉴别到16个基因组显著水平SNPs以及82个建议水平SNPs,且6种性状有基因组显著水平SNPs,分别是RBC、HCT、MCH、MCHC、MCV以及MON。通过在Ensembl或NCBI网站上搜寻最强相关SNP区域内的候选基因,初步将F13A1、SPTA1、DBNL、SLC25A28、CTSC基因分别确定为影响BASR、HCT、LYM、MCHC、NEUR的重要候选基因。【结论】通过全基因组关联分析和Meta分析共得到610个显著影响杜长大猪、二花脸猪和莱芜猪3个群体25种血液性状的SNP位点,初步确定F13A1、SPTA1、DBNL、SLC25A28和CTSC基因分别是BASR、HCT、LYM、MCHC和NEUR的重要位置候选基因,为解析商业猪和纯种地方猪的血液性状或免疫性疾病提供重要参考。     

甘蓝型油菜角果长度全基因组关联分析

【目的】挖掘与油菜角果长度性状显著相关的SNP位点及候选基因,为揭示油菜角果长度性状的遗传基础和分子机制提供理论依据,为油菜产量分子标记辅助选择育种奠定基础。【方法】在江西农业大学试验地和江西省红壤研究所试验地2个环境下考察300份甘蓝型油菜自交系的角果长度性状,利用简化基因组测序技术(specific locus amplified fragment sequencing,SLAF-seq)对300份甘蓝型油菜自交系基因组DNA进行测序并分析,利用获得的均匀分布于甘蓝型油菜基因组上的201 817个群体SNP(single nucleotide polymorphism,SNP)对角果长度性状进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS),探测与油菜角果长度显著相关的SNP位点,并基于群体连锁不平衡分析结果搜寻显著SNP位点两侧100 kb范围内的基因,通过BLAST获得关联区域内基因的注释信息,根据注释信息找出与性状相关的候选基因。【结果】农大试验地角果长度表型变异幅度为46.35—107.07 mm;红壤所试验地角果长度表型变异幅度为39.41—101.35 mm,两性状在2个环境下均表现出广泛表型变异。通过一般线性模型(general linear model,GLM)关联分析,农大环境下共检测到121个角果长度显著关联的SNP位点,分布在A04、A06、A08、A09、C02、C03、C06和C09等8条染色体上,其中,A09染色体上分布最多(83个SNP),红壤所环境下检测到22个角果长度显著关联的SNP位点,其中,1个在C09染色体上,其余21个均分布于A09染色体,在两地探测到20个一致性SNP位点;通过混合线性模型(mixed linear model,MLM)分析,农大环境下共检测到5个角果长度显著关联的SNP位点,其中,3个SNP位点与红壤所环境下检测到3个SNP位点一致,所有位点均位于A09染色体上。对MLM关联分析得到的显著SNP位点两侧100 kb区域内基因进行搜寻并进行功能注释,发现多个候选基因参与调节碳水化合物的运输与合成、花器官和种子的发育、信号转导等,它们可能通过上述功能影响油菜角果的生长,导致角果长度的差异。【结论】通过GLM和MLM两种分析方法探测到多个与油菜角果长度性状显著关联的基因位点,并在显著性位点附近搜寻到相关候选基因。     

日本沼虾体重和出肉率联合GWAS分析

[目的]定位筛选影响日本沼虾体重及出肉率性状的候选基因。[方法]收集成熟期且表现健康的日本沼虾，记录体重、出肉率，提取DNA进行测序并进行基因分型，获得单核苷酸多态性(Single-nucleotide polymorphisms, SNP)标记数据，利用多性状联合的全基因关联分析(Genome-wide association study, GWAS)方法检验与体重、出肉率性状存在显著相关的SNP位点，根据SNP的物理信息实现候选功能基因的筛选和定位。[结果]联合分析共定位到6个SNP位点，检测效率远高于单一分析的1个SNP,根据6个显著位点共定位到5个候选功能基因，除1个功能未知的新基因外，剩余4个基因都与机体代谢、发育相关。[结论]完成了日本沼虾体重、出肉率性状相关基因的定位，可为日本沼虾生长代谢的基因组水平揭示提供理论基础，也可为日本沼虾的其他数量性状研究提供思路。     

基于GWAS分析的马铃薯主茎数和单株结薯数候选基因挖掘研究

【目的】筛选与马铃薯主茎数和单株结薯数显著关联的单核苷酸多态性(SNP)位点并挖掘候选基因，为高产马铃薯分子育种提供基因资源。【方法】以251份马铃薯核心种质为材料，于2018-2019年在马铃薯主产区4个试验点共8个环境下对其主茎数和单株结薯数进行表型鉴定；提取251份马铃薯种质的DNA，并采用高通量IlluminaHiSeq^TM对DNA进行测序及处理，获得高质量SNP标记，在此基础上，结合表型性状进行全基因组关联（GWAS）分析，对显著关联的SNP位点所在区域的候选基因通过NR、Swiss-port、KEGG、GO等4个数据库进行功能注释。【结果】2018-2019年的检测结果表明，在环境和基因型互作下，251份马铃薯种质间主茎数与单株结薯数有广泛的表型变异。共获得1 209 969个高质量SNP位点，其中与主茎数显著关联的SNP位点有7个，共挖掘到19个候选基因，其中在3个以上环境重叠的候选基因有9个，其可能编码半乳糖醛酸转移酶、转录因子MYB、赤霉素3-β-双加氧酶及细胞色素P450；与单株结薯数显著关联的SNP位点有13个，共挖掘到33个候选基因，去掉2年间重叠的4个候选基因，实际共关联到29个候选基因，其中在3个以上环境下重叠的候选基因有11个，其可能编码果糖-1,6-二磷酸醛缩酶、生长素响应因子IAA₁₃、转录因子WRKY、bHLH113及MADS-box。【结论】在2年8个环境下共鉴定出20个与马铃薯主茎数和单株结薯数显著相关的SNP位点，挖掘到48个候选基因。     

小麦苗期生物量及氮效率相关性状的全基因组关联分析

【目的】探究不同氮素供应环境下与小麦苗期生物量及氮效率相关性状显著关联的SNP位点,预测相关候选基因,为小麦氮效率的基因克隆及其在育种中的应用提供参考。【方法】以134个小麦品种（系）组成的群体为供试群体,设置低氮、正常氮和高氮3个处理,各处理重复4次,并在2年（2013和2014年）进行了2次完全重复的营养液培养试验。试验对小麦苗期生物量及氮效率相关的14个性状进行了表型鉴定,采用MLM+K+Q混合线性模型,利用90K SNP芯片对小麦生物量及氮效率相关性状进行全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）,获得显著关联的SNP位点。【结果】与正常氮处理相比,低氮处理条件下,根系、地上部及植株氮含量和氮积累量均显著下降,而根生物量和根、植株氮效率均显著增加,高氮处理下,几乎所有鉴定性状均显著增加;14个性状的广义遗传力均在40%以上,其中,植株总干重的遗传力最高（95.73%）。利用9 329个SNP标记进行关联分析,共检测到838个SNP标记位点与供试材料的14个性状存在显著关联（P≤0.001）,分布在21条染色体上。有435个（51.91%）SNP标记位点仅在一个关联分析环境中被检测到;有403个位点至少在2个处理环境（包含均值环境）中被检测到与同一性状显著关联（稳定关联标记）。其中8个SNP标记位点至少在3个环境中被检测到。在4个环境下（包括均值环境）均检测到的稳定关联位点有2个：Kukri_c65481_121和tplb0025f09_1052,分别与植株总氮利用效率（total nitrogen use efficiency of plant,TNUE）和根系总氮利用效率（root nitrogen use efficiency,RNUE）显著关联;同时与至少6个性状（生物量及养分效率相关性状）显著关联的SNP标记位点共5个,分别位于1A、1B（3）和2A染色体上;根据小麦基因组注释及LD衰减水平,在同时定位了6个性状的5个SNP位点和2个多环境（4个环境）稳定关联的SNP位点的214 kb的基因组区域中共筛选候选基因84个,根据已知克隆氮效率基因的编码蛋白类型、候选基因功能注释信息及利用植物比较基因组学资源库蛋白序列同源比对分析,筛选到3个候选基因与生物量及氮效率相关。【结论】不同氮素处理显著影响小麦苗期生物量、氮效率相关性状及其相关QTL的表达,大多数SNP位点仅在1个氮素检测环境中被检测到,但也存在环境稳定性较强的位点。生物量及氮效率相关性状之间存在显著相关关系,并在一定程度上受到相同的QTL/基因控制。     

甜瓜叶绿素含量全基因组关联分析及候选基因预测

【目的】挖掘与叶绿素含量显著关联的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点和候选基因，为甜瓜叶绿素含量改良提供分子靶点和基因资源。【方法】以118份具有广泛变异的甜瓜种质为自然群体，采用2 531 449个高质量SNP标记对叶片叶绿素含量进行全基因组关联分析，挖掘优异等位变异，并预测候选基因。【结果】甜瓜自然群体叶绿素含量趋向正态分布，包含5个明显的亚群。利用Q模型对2次试验的叶绿素含量及其最佳线性无偏预测(best linear unbiased prediction, BLUP)值进行关联分析，共检测到15个显著位点，分布在甜瓜第1、2、4、8、11、12号染色体上，表型贡献解释率为5.62%～6.69%。其中，8个位点的不同基因型之间存在显著表型差异。结合关联位点的候选区域和转录组数据，共鉴定到28个差异表达基因，其中MELO3C018513.2和MELO3C003666.2是改良甜瓜叶绿素含量的潜在候选基因。【结论】通过高质量SNP标记Q模型的全基因组关联分析，共检测到15个与叶绿素含量显著关联的位点，筛选出2个可能与叶绿素含...     

白耳黄鸡三叉冠性状分析

【目的】对白耳黄鸡三叉冠性状进行分析,以期寻找与三叉冠性状相关的候选单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphisms, SNP）位点。【方法】60 只白耳黄鸡用于杂交试验,120 只白耳黄鸡用于受精率试验。对 82 只白耳黄鸡采集血样抽提 DNA,用 Illumina 鸡 60 k 芯片进行基因型分型,利用 PLINK 1.90 对分型结果进行质控后,采用 GEMMA 软件对 SNP 与性状进行全基因组关联分析（Genome-wide Association Analysis, GWAS）,寻找与白耳黄鸡三叉冠性状显著相关的 SNP 位点。【结果】白耳黄鸡三叉冠呈现常染色体遗传,其种蛋受精率与单冠的白耳黄鸡差异不显著。由 82 只白耳黄鸡群体得到 55 023 个有效 SNP,群体内不存在明显的群体分层。与三叉冠相关的 SNP 位点有 10 个,分别位于第 1、2、3、4、5、12、14 号染色体上,邻近或座落于 SPRY2、NDFIP2、ITGA9、EMC2、TMEM17、EHBP1、SCAF8、TIAM2、HTT、STON2、PRKCD、RBBP6、TNRC6A、MAPK8IP3 基因上。【结论】通过 GWAS 分析发现 10 个 SNP 位点可能与白耳黄鸡三叉冠性状相关。研究结果将为白耳黄鸡的育种提供候选分子标记,为地方鸡标记辅助选择提供新的思路。     

芝麻产量相关性状的多位点全基因组关联分析及候选基因预测

【目的】通过对芝麻产量相关性状的全基因组关联分析,挖掘与产量性状关联的SNP位点及预测候选基因,为通过分子标记辅助选择育种等方式提高芝麻产量提供技术基础。【方法】以363份不同遗传背景和地理来源的芝麻种质资源构成的自然群体为研究对象,调查2年2点4环境下8个产量相关性状（单株产量、单株蒴数、蒴粒数、千粒重、株高、主茎果轴长、始蒴高度和表观收获指数）的表型值,借助覆盖全基因组的42 781个SNP标记,利用多位点SNP随机效应混合线性模型（multi-locus random-SNP-effect mixed linear model,mrMLM）对8个产量相关性状进行全基因组关联分析,检测与产量相关性状显著关联的SNP位点,并预测候选基因。【结果】在4个不同环境下,8个产量相关性状表现出广泛的表型变异,变异系数为6.51%—33.57%;相关性分析表明单株产量与单株蒴数、株高、主茎果轴长、表观收获指数呈极显著正相关;方差分析表明产量相关性状的基因型效应、环境效应、基因型与环境互作效应均达到了极显著水平。通过多位点全基因组关联分析共检测到210个与产量相关性状显著关联的SNP,在2018年南阳环境下检测到47个SNP,解释表型变异的1.63%—17.29%;在2019年南阳环境下检测到35个SNP,解释表型变异的1.94%—11.90%;在2018年平舆环境下检测到35个SNP,解释表型变异的2.15%—15.90%;在2019年平舆环境下检测到53个SNP,解释表型变异的1.25%—11.13%;在4个环境的综合BLUP条件下检测到75个SNP,解释表型变异的1.44%—13.58%。上述210个SNP涉及到175个位点,其中10个位点在3个及以上环境中被重复检测到。在这10个位点基因组区域内,共鉴定到214个候选基因,其中156个候选基因具有功能注释,主要涉及植物代谢、生物调控、生长发育等生物学过程。根据功能注释筛选出4个可能与芝麻产量相关的候选基因,其中SIN_1006338编码1-氨基环丙烷-1-羧酸合酶3（1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase 3-like）,参与乙烯的生物合成;SIN_1024330编码碱性螺旋-环-螺旋（basic helix-loop-helix）转录因子,负向调控植物细胞和器官的伸长;SIN_1014512编码吲哚-3-乙酸-酰胺合成酶GH3.6（indole-3-acetic acid-amido synthetase GH3.6）,参与调控茎和下胚轴细胞的伸长生长;SIN_1011473编码泛素受体蛋白DA1（protein DA1-like）,参与调节植物细胞增殖周期。【结论】通过多位点SNP随机效应混合线性模型的全基因组关联分析,检测到175个与产量相关性状显著关联的位点,筛选出4个可能与产量相关的重要候选基因。     

蛋鸡资源群体的盲肠长度全基因组关联分析

【目的】盲肠是鸡进一步消化和吸收养分,尤其是纤维的器官,对鸡的生长及后期产蛋都具有重要作用,因此鸡的盲肠长度是一个重要的生理指标.【方法】通过对白来航鸡与东乡绿壳蛋鸡杂交所得F2代个体的盲肠长度进行测量,并运用单核苷酸多态性(SNP)芯片检测其基因分型,根据SNP检测数据运用SAS进行遗传评估,并用全基因组混合模型关联算法(GEMMA)进行单变量全基因组关联分析(GWAS).【结果】结果显示,盲肠长度表现出中等遗传力(0.39).GWAS鉴定出54个SNP与盲肠的长度显著相关,且1号染色体170 Mb附近对于盲肠长度来说是一个重要区域.在这个区域,覆盖26个SNP位点的18个基因被定为候选基因,其中2个分别在编码序列(CDS)和3'非翻译区(3'UTR),对应于NHLRC3和SIAH3,它们可能是影响盲肠长度的重要SNP位点和基因.【结论】利用GWAS筛选并鉴定出和鸡盲肠长度相关联的SNP位点及基因,将为揭示蛋鸡盲肠发育的机制和分子育种提供基础.     

新疆冬小麦品种资源主要产量性状全基因组关联分析

【目的】高产是小麦育种的永恒主题,利用全基因组关联分析发掘控制小麦产量性状的QTL区段及优异基因,为小麦分子标记辅助选择育种提供理论依据和标记信息。【方法】以新疆本地188个冬小麦品种资源为材料,利用小麦55K SNP芯片进行全基因组扫描,通过对6个不同环境下的株高、穗长、小穗数、可育小穗数、穗粒数、千粒重、粒长、粒宽、籽粒长/宽比9个产量相关性状进行表型鉴定,利用6个环境下各性状数据及最佳线性无偏预测（BLUP）数据,基于混合线性模型（MLM）对表型和基因型进行全基因组关联分析。【结果】经主成分分析,将188个材料分为地方品种和育成品种2个亚群;利用6个环境下各性状数据,9个性状共检测到1 309个显著性SNP标记,其中,每个显著性SNP位点可解释7.259%—70.792%的表型变异。利用BLUP数据,9个性状共检测到66个显著性位点,同时与2个性状关联的共有SNP位点有5个,贡献率波动范围为8.498%—21.877%。将同时与2个性状或2个以上环境关联到的重复位点作为稳定的显著性关联位点,9个性状共检测到38个稳定关联位点,包括株高重复位点5个,穗长重复位点10个,小穗数重复位...     

伍隍猪和内江猪拷贝数变异差异与嘴型全基因组关联分析

【目的】探究伍隍猪与内江猪群体之间全基因组拷贝数变异（CNV）差异，并寻找影响伍隍猪嘴型性状的候选基因。【方法】基于50K SNP芯片数据，使用PennCNV和R-Gada检测131头伍隍猪与156头内江猪全基因组拷贝数变异差异，并通过全基因组关联分析（GWAS）筛选伍隍猪嘴型性状候选基因。【结果】伍隍猪的平均嘴长[（11.12±2.78） cm]显著长于内江猪[（5.04±1.26） cm, P<0.05]。伍隍猪相较于内江猪缺失型CNV增加；获得型CNV减少。拷贝数变异区域注释后的差异基因主要富集在破骨细胞分化、能量代谢、神经退行性病变等通路。GWAS分析共得到11个基因与嘴型相关。【结论】通过检测伍隍猪与内江猪群体间拷贝数变异差异，鉴定到GORASP2、CWC22、TMEM64为嘴长表型的候选基因，为后续伍隍猪遗传资源的鉴定提供新证据。     

贵州栽培型地方茶树叶片气孔性状全基因组关联分析

通过对贵州栽培型地方茶树气孔性状进行全基因组关联分析(GWAS),找出影响其气孔发育相关基因，为贵州栽培型地方茶树开发利用提供依据。该研究利用简化基因组测序技术(GBS),以253份贵州栽培型地方茶树种质资源为材料，进行全基因组关联分析。结果表明，与5个气孔表型性状有关的SNP位点共关联45个，在下游50 kb的45个SNPS位点范围内共检测到20个基因。其中6个基因与气孔长度(SL)有关，1个基因与气孔宽度(SW)有关，7个基因与气孔面积(SA)有关，2个基因与气孔密度(SD)有关，4个基因与气孔周长(SP)有关，该研究成果有助于对具有复杂遗传背景和丰富生态类型的栽培型茶树资源的开发利用，以便筛选出适应性强、能够促进贵州茶产业品种结构调整的优良茶树品种。     

中国美利奴羊(新疆型)羊毛长度与产毛量的全基因组关联分析

【目的】对中国美利奴羊(新疆型)羊毛长度和产毛量性状进行全基因组关联分析（GWAS）,挖掘影响这2个性状的遗传标记,揭示这些性状产生的遗传机制。【方法】以366只中国美利奴羊(新疆型)为对象,对其周岁羊（16月龄）和成年羊（30月龄）个体的羊毛长度和产毛量(污毛质量)性状进行描述性统计。提取试验羊DNA,采用Illumina OvineSNP50 BeadChip中密度芯片(包括54 241个SNP位点),对周岁羊和成年羊的羊毛长度和产毛量进行GWAS。基于single-locus回归方法、permutation方法、Ovisaries Annotation Release 100和绵羊数量性状位点数据库（Sheep QTLdb）进行统计分析、基因注释和SNP验证。【结果】试验羊群体羊毛性状的平均值均在正常范围内,最大值和最小值均符合正态分析要求,可进行GWAS。从试验羊群体中共筛选出44 798个SNP,每条染色体上的SNP数量为672～5 150个,SNP间的距离为49.97～65.59 kb。挖掘出21个与羊毛性状相关的SNP,其中s65179.1、OAR25_10510703.1、OAR3_112640501.1和s56106.1 4个SNP分别位于KIF16B、RYR2、ANAPC1和DPP6基因内,并且这4个SNP位置均位于基因的编码区;其他SNP注释在FIBIN、HSD17B11、PIAS1基因附近。QTL分析结果表明,OAR25_10510703.1定位到2个与纤维长度相关的QTL和1个与污毛质量相关的QTL,OAR7_15117952.1定位到1个与纤维长度相关的QTL和1个与初级纤维直径变异系数相关的QTL,可见这2个位点对中国美利奴羊（新疆型）羊毛长度和产毛量具有显著性作用。【结论】在周岁和成年中国美利奴羊（新疆型）鉴定出了21个与羊毛长度与产毛量显著相关的SNP,揭示了中国美利奴羊纤维长度和产毛量性状的遗传结构。     

鸡脾脏重全基因组关联分析

【目的】利用全基因组关联分析（genome-wide association study, GWAS）技术解析产蛋后期母鸡脾脏重的分子机制和遗传特征,为改善产蛋后期母鸡的健康状况提供理论依据。【方法】利用东乡绿壳蛋鸡和白来航蛋鸡构建资源群体,以72周龄F2代501只母鸡脾脏重为研究材料。首先利用高密度600 K 基因芯片对试验群体基因组进行SNPs检测。其次利用APT软件进行质控、BEAGLE软件进行基因型填充、PLINK软件进行主成分分析,GEMMA软件进行全基因组关联分析,最终获得脾脏重的显著和潜在显著关联位点。然后利用GCTA软件计算基于SNP数据的脾脏重遗传力以及染色体遗传力,并利用Haploview软件对显著或潜在关联位点进行连锁不平衡分析。最后通过显著位点区域的相关基因功能注释来筛选影响母鸡产蛋后期脾脏重的候选基因。【结果】由72周龄母鸡脾脏重的表型数据可知,在蛋鸡产蛋后期存在较大的变异系数,脾脏重的遗传力为0.236。通过基因型分析得到43万个高质量的SNP进行进一步分析。群体结构分析发现基因膨胀系数为1.042,表明试验群体没有群体分层的现象,避免了关联分析中假阳性结果的出现。利用单变量混合线性模型分析共发现了412和281个SNPs位点与脾脏重显著和潜在显著关联,位于1、4、16、28号染色体上。显著性关联位点在1号染色体161-174 Mb区间和28号染色体0.47-1.27 Mb区间,潜在性显著位点在4号染色体76 Mb区间和16号染色体175kb区间。由于显著区域可能存在的连锁不平衡,对显著性位点进行了条件分析和连锁不平衡检验,以1号染色体位点rs314001986和28号染色体上位点rs312729296进行条件分析,经分析后原先显著关联的位点均不显著,即以rs314001986和rs312729296作为候选SNP进行基因注释分析。对4号染色体和16号染色体潜在显著位点进行连锁不平衡分析,结果显示潜在性显著位点间存在强的连锁不平衡,即以性状表型方差贡献率最大的SNP rs315270535和rs314065899为候选位点进行进一步分析。参考鸡的galgal4基因组,对各显著及潜在性显著位点及区间初步筛选到KCTD4、LDB2、HEP21和PCASP2候选基因,鉴定的候选基因可能参与了脾脏生长以及免疫应答等过程。此外,将显著位点的基因型与群体的表型数据进行关联分析,发现rs314001986和rs312729296在基因型为GG时对脾脏均有增重效应。此外,基于群体的基因型数据得到1号染色体解释的遗传力为9.25%,28号染色体为4.55%。【结论】初步揭示了母鸡产蛋后期脾脏重的遗传特征,脾脏重的遗传力和染色体遗传力为首次报道。生物信息学分析鉴定到影响脾脏重的区域为新的发现,并初步筛选出4个候选基因。