与猪脂肪沉积相关的几个候选基因研究进展

猪IGF2基因、CUP3基因、ADIPOQ基因、SCAP基因、PPARγ基因、POUIFI基因、GHRL基和Ob基因影响猪脂肪沉积.综述了与猪脂肪沉积有关的候选基因的研究进展,以期为鉴定与猪脂肪沉积相关的候选基因、对猪脂肪沉积相关性状的遗传改良及提高猪肉生产性能提供指导.     

基于全基因组重测序挖掘大白- 长白二元母猪产仔数性状候选基因

【目的】产仔数是种用母猪的重要经济指标,挖掘调控母猪产仔数性状相关的候选基因,探索调控二元母猪为代表的商品猪繁殖力遗传机制,为进一步应用分子选育奠定基础。【方法】采用全基因组重测序对极端高产与极端低产的两组大长二元母猪进行比较分析,并利用选择消除分析方法取F_st和θ_π信号交集为高选择区域,进行基因注释和候选基因筛选。【结果】在两组样本中共发现8 040 367个SNP,50.6%的SNP位于基因间区域,45.2%的SNP位于内含子区域,在外显子区域、非编码区3’端、5’端的SNP分别仅占1.0%、1.1%、0.6%,其中位于基因组外显子区域的SNP中,有28 879个为非同义变异,占比35.0%。提取位于外显子区域、内含子区域、非编码区3’端和5’端的SNP位点进行基因注释,共筛选到两组样本间的差异基因有1 136个。对差异基因进行KEGG与GO富集分析,筛选得到可能影响生殖性能和产仔数性状相关的候选基因共10个,包括EPHA4、SMAD7、GLI2、LRP1B、WT1、BAX、BCAT2、IL1B、FAF1,基因功能主要涉及胚胎发育、细胞凋...     

基于全基因组重测序的山羊产羔数性状关键调控基因的筛选

目的 对产羔数不同的山羊进行全基因组重测序分析,挖掘参与调控川中黑山羊产羔数性状关键调控基因,为解析山羊产羔数性状遗传机制及分子遗传改良提供理论依据。方法 选择6只产4—6羔的川中黑山羊为高繁组（high fecundity, HF）和6只产单羔的川中黑山羊为低繁组（low fecundity, LF）,采集颈静脉血液样本提取基因组DNA,构建350 bp双末端测序文库,利用Illumina HiSeq PE150平台对12个文库进行全基因组重测序。测序产出的净数据经BWA软件比对至山羊参考基因组ARS1,所获得的高质量SNPs通过两种全基因组扫描分析方法（Fst、Hp）的综合分析确定候选区域,候选区域的注释基因分别利用g:Profiler和KOBAS在线数据库进行GO分析与KEGG通路分析,以筛选调节川中黑山羊产羔数性状候选基因。为了进一步鉴定调节山羊产羔数目的关键遗传标记,根据基因组重测序变异分析,对繁殖候选基因的同义与非同义SNPs进行定位筛选,后续将12个山羊样本的扩增产物进行Sanger测序以验证重测序结果。结果 12只山羊共获得431.50 Gb 净数据,经变异检测与注释发现,HF组山羊共发现7 771 417个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNPs),LF组山羊检测到8 935 907个SNPs,且LF组各类SNPs 均多于HF组。设置同时达到top 5%最大ZFst值和top 5%最小ZHp值的窗口为候选区域,在低杂合性、高遗传分化的区域共注释130个强选择信号,其中HF组、LF组以及共享窗口的注释基因分别为84、59和13个,经GO富集与KEGG通路分析发现,19个候选基因参与川中黑山羊的繁殖、繁殖过程和胚胎发育等调控,包括11个HF组特异性候选基因（ADCY10、DRD1、HS6ST1、IGFBP7、MSX2、NOG、NPHP4、PAPPA、PRLHR、TDRP和XYLT1）,5个LF组特异性候选基因（ANXA5、IGF1、EDNRA、FANCL 和TAC1）和3个HF组与LF组共享窗口基因（AKR1B3、HDAC4和OPRM1）。同时,大多数GO分析,如G蛋白偶联受体活性、激素反应和神经肽信号通路等,都包含这19个候选基因。此外,14个HF候选基因有9个显著富集在代谢途径、神经活性配体-受体相互作用、糖胺聚糖-硫酸乙酰肝素/肝素的生物合成、钙离子信号通路、cAMP信号通路和叶酸生物合成等KEGG通路中（P<0.05）。19个繁殖候选基因中共有2个同义突变（MSX2 G771T,ADCY10 A4662G）与2个非同义突变（PRLHR G529A,DRD1 A281T）,且仅定位于HF候选基因中。Sanger测序发现,MSX2、PRLHR和DRD1突变位点均可检测到多态性,与基因组重测序结果一致,其中PRLHR G529A多态性导致第177位丙氨酸突变为苏氨酸,DRD1 A281T多态性导致翻译提前终止。结论 本研究共发现11个HF组特异性候选基因,推测是川中黑山羊多羔性状的关键调控基因,PRLHR外显子G529A与DRD1外显子A281T突变可能是调控山羊多羔性状的关键遗传标记,在改良山羊繁殖性能方面具有较大的应用价值。     

基于转录组测序分析牛不同脂肪组织的脂肪沉积差异研究

为了更好地了解肉牛(Bos taurus)的脂肪沉积机制，以安格斯牛（Aberdeen Angus）和西门塔尔牛（Simmental cattle）为模型，通过对2种脂肪组织（肾周脂肪和背皮下脂肪）进行RNA测序，确定转录组图谱。分析4个组织中共同的高表达基因，以及2个组织之间的差异表达基因。结果显示，每个样品获得约10.99 Gb数据，并注释总共23 472个基因。在50个高度表达的共同基因中，发现脂肪酸结合蛋白4（Fatty Acid Binding Protein4, FABP4），脂肪形成调节因子(Adipogenesis Regulatory Factor,ADIRF)和硬脂酰辅酶A去饱和酶(Stearoyl-CoA Desaturase,SCD)是与脂肪沉积相关的基因，表明这3个基因可能在脂肪沉积中发挥作用。在安格斯牛和西门塔尔牛的肾周脂肪与皮下脂肪组织之间分别鉴定出1 678个和1 955个差异表达基因。GO分析表明，一些DEG与代谢有关。KEGG途径分析显示，PPAR信号途径、甘油酯代谢和ECM-受体相互作用途径富集丰富。在背皮下脂肪中，PPAR信号途径和甘油脂代谢中的3个基因：视黄酸X受体α(retinoid X receptor alpha,RXRA)、C1q肿瘤坏死因子相关蛋白7(C1q and TNF related 7, C1QTNF7)和单酰甘油-O-酰基转移酶2(Monoacylglycerol O-acyltransferase 2, MOGAT2)上调；6个基因：肉碱脂酰转移酶1B(Carnitine Palmitoyltransferase 1B, CPT1B) 、解偶联蛋白1(Uncoupling Protein 1, UCP1)、 脂肪酸结合蛋白3(Fatty Acid Binding Protein 3, FABP3)、 脂肪酸转位酶(Fatty Acid Translocation enzyme, CD36) 、脂蛋白1( LPIN1) 和甘油-3-磷酸酰基转移酶3(Glycerol-3-phosphate Acyltransferase 3, GPAT3)表达量下调。在ECM-受体相互作用中，发现Ⅰ型胶原Α1(Collagen Type I alpha 1 Chain, COL1A1)、III型胶原Α1(Collagen Type III alpha 1 Chain, COL3A1) 、Ⅰ型胶原Α2(Collagen Type I alpha 2 Chain, COL1A2)和II型胶原Α1(Collagen Type II alpha 1 Chain, COL2A1)在牛的背皮下脂肪中上调，而层粘连蛋白γ3(Laminin Subunit gamma 3 , LAMC3) 和粘连蛋白γ2(Laminin Subunit gamma 2, LAMC2)的表达量下调。为验证转录组的准确性，对差异基因 COL1A1、 COL3A1、RXRA、 LPIN1和 GPAT3进行qPCR验证，结果显示qPCR结果与转录组测序数据基本一致。本研究揭示了肉牛不同脂肪组织中复杂的转录组图谱，发掘了参与脂肪沉积的候选基因。     

松辽黑猪肌内脂肪沉积相关基因的筛选

为了了解松辽黑猪肌内脂肪沉积的分子遗传学机理,利用基因芯片技术对松辽黑猪群体内背最长肌肌内脂肪含量高和低的个体进行了转录分析,利用实时定量PCR对部分转录差异基因进行了检测。差异表达分析显示,共有153个基因显著变化;差异基因经GO分类显示,主要参与细胞生长与死亡、信号分子及互作、信号传导、氨基酸代谢、脂类代谢等生物学过程;所验证的IGF2、PRKAG3、UCP3基因与芯片结果基本一致。本研究为深入了解松辽黑猪肌内脂肪沉积的机理奠定了基础。     

基于转录组测序筛选影响从江香猪产仔数的候选基因

【目的】筛选出影响从江香猪产仔性状的基因调控网络,揭示其繁殖分子机理,为后期开展从江香猪繁殖性能研究及良种选育提供理论依据。【方法】以高产仔家系（平均产仔数≥12头,遗传稳定）和低产仔家系（平均产仔数8～10头,遗传稳定）从江香猪为研究对象,选择初情期不同产仔家系从江香猪卵巢组织各3个,使用Illumina HiSeqTM 2000测序仪进行转录组测序（RNA-Seq）,并对筛选获得的差异表达基因进行GO功能富集分析及KEGG信号通路富集分析,以寻找与从江香猪产仔数相关的基因调控网络。【结果】从高产仔家系和低产仔家系从江香猪卵巢组织中测序获得的纯净序列（Clean reads）均超过5000万条,且有96.00%以上的Clean reads能比对上猪参考基因组。以|log₂FC|≥1.0且P<0.01为标准,筛选获得高产仔家系和低产仔家系从江香猪卵巢组织差异表达基因212个,其中上调表达基因138个、下调表达基因74个。采用实时荧光定量PCR对随机选择的10个差异表达基因进行定量分析,发现OSAP、MSMB、FGFBP1、RLN、HAS1和PLBD1基因在高产仔家系从江香猪卵巢中的相对表达量显著高于低产仔家系从江香猪（P<0.05,下同）,而EDG7、PTX3、BSP1和MRO基因在低产仔家系从江香猪卵巢中的相对表达量显著高于高产仔家系从江香猪,与RNA-Seq测序结果一致。212个差异表达基因共富集在48个GO功能条目上,包含分子功能（Molecular function）、生物学过程（Biological process）和细胞组分（Cellular component）;经KEGG信号通路分析发现共有70个差异表达基因注释到特定的代谢信号通路上,其中显著性富集的KEGG信号通路有类固醇生物合成通路（Steroid biosynthesis）、钙信号通路（Calcium signaling pathway）、卵巢类固醇生成通路（Ovarian steroidogenesis）、心肌细胞肾上腺信号通路（Adrenergic signaling in cardiomyocytes）和肥厚型心肌病通路（Hypertrophic cardiomyopathy,HCM）。在卵巢类固醇生成通路上发现SCARB1、STAR、COX2、CYP11A、CYP17A、17βHSD和CYP19A等7个基因与从江香猪的繁殖性能存在密切联系。【结论】从江香猪卵巢类固醇生成通路上的STAR、CYP11A、CYP17A、17βHSD和CYP19A基因与其发情排卵密切相关,于发情期上调表达能促进卵泡发育成熟及类固醇激素合成,通过增加排卵数量而促使从江香猪表现高产,故可作为从江香猪繁殖性状的候选基因。     

基于BSA重测序定位花生含油量相关基因位点

本研究以花生高油品系农大D666与普通含油量品种P12杂交构建的F2群体为材料,利用BSA重测序定位与花生含油量相关的QTLs.结果表明,F2群体单株含油量最大为61.91％,最小为47.04％,表现为连续变异,符合正态分布.经BSA重测序分析获得1个与花生籽仁含油量相关基因位点的候选区域,位于花生1号染色体的Arah...     

基于全基因组重测序技术的甘蓝型油菜光叶突变体基因定位

表皮蜡质是油菜适应逆境的保护措施之一。本课题组前期报道了一个由1对显性基因控制的甘蓝型油菜(Brassica napus L.)光叶突变体DL22B077-1。为了进一步了解其遗传机制,本研究利用全基因组重测序技术和分离群体分析法(bulk segregated analysis,BSA)通过F₂群体进行基因定位,获得的有效碱基数达10 661.75 Mb,其中,Q₃₀均值为92.99%,平均作图率为97.73%,平均测序深度为24×,平均覆盖率为82.06%,测序质量较高;此外,分析了单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)标记和插入-缺失(insertion-deletion,In-Del)标记与光叶性状的相关性。通过SNP标记,在5条染色体上得到7个相关区域和1 509个相关基因。通过In-Del标记,在11条染色体上得到15个相关区域和2 633个相关基因。SNP标记和In-Del标记关联分析结果的交集部分为C8染色体上8.60～10.39 Mb区域,总长度为1.79 Mb,共计130个候...     

广益黑猪繁殖性状的全基因组关联分析

选取441头广益黑猪经产母猪为研究对象,利用猪50K SNP芯片对猪耳组织DNA进行基因型分型,PLINK 1.9质控后,采用GMAT中的重复力模型进行猪繁殖性状相关的全基因组关联分析,确定显著位点。结果表明：441头经产广益黑猪母猪的耳组织DNA基因分型共获得50 898个SNPs,经质控剩余46 165个SNPs位点用于关联分析;平均亲缘关系系数为–0.002 2,平均亲缘关系较远,不存在明显的群体分层;总产仔数性状有1个SNP在全基因组范围内达到显著相关,4个SNPs达到潜在显著关联,候选基因包括PIK3C3、ENSSSCG00000003753、MAP3K3、DCAF7;产活仔数性状有6个SNPs潜在显著关联,候选基因包括ZNF585A、ENSSSCG00000022411、ZNF784、ENSSSCG00000029007、PigE–108A11.5、PigE–108A11.3、ENSSSCG00000023343;弱仔性状有1个SNP达潜在显著关联,候选基因包括KRTAP7–1和TIAM1;经基因功能分析推测,PIK3C3、MAP3K3可能是影响猪总产仔数的候选基因。     

全基因组重测序在大豆育种上的研究进展

大豆是世界上最重要的油料作物之一。随着基因测序技术的快速发展及广泛应用,大豆育种研究受到了深刻的影响。本文简述了基因测序的主要方法及全基因组重测序在大豆育种、遗传转化研究中的应用,综述了目前全基因组重测序从发现突变位点、揭示进化关系、挖掘功能基因等基因功能和结构的角度,来研究大豆育种及疾病发生过程中的分子机理,为今后基因测序技术在大豆育种中的研究与应用提供参考。     

基于全基因组重测序分析藏猪骨骼肌发育相关基因

为从全基因组水平探索影响藏猪骨骼肌发育的遗传变异,本研究对5头迪庆藏猪进行全基因组重测序,并合并NCBI数据库中来自3个省的藏猪、与藏猪同样小体型及生长慢的巴马香猪、及体型大且生长快速的杜洛克和大白猪共70个猪只的全基因组重测序数据进行整合分析,获得全基因组SNP后结合选择信号检测与等位基因频率(AF)分析鉴定藏猪-香猪与杜洛克-大白猪的遗传差异;利用GO和KEGG功能富集分析藏猪骨骼肌转录组与蛋白组相关基因。结果发现:1)2 211个基因在藏猪-香猪与杜洛克-大白猪2个比较组中存在遗传差异,138个基因富集到骨骼肌发育相关的GO功能集及KEGG通路;2)9个基因(UCHL3、POSTN、COL12A1、PGK1、JPH1、GPT2、RBFOX1、FLNB和DCX)已报道参与藏猪60 d胚胎背最长肌发育调控,1个(CKM)参与6月龄藏猪背最长肌发育调控;3)10个基因共包含936个SNP,其中655个SNP位于基因间区,255个是内含子变异,少量SNP是外显子及调控区变异。本研究从全基因组水平鉴定了与藏猪骨骼肌发育相关基因及其遗传变异,为以后持续深入解析藏猪骨骼肌发育的遗传机制提供参考。     

A 314-bp SINE insertion in the ZNF2 promoter region may act as a repressor related to regulation of fat deposition in pigs

Retrotransposons, a type of DNA fragment that can mobilize itself on genome, can generate genetic variations and develop for molecular markers based on the insertion polymorphism. Zinc finger proteins (ZNFs) are among the most abundant proteins in eukaryotic animals, and their functions are extraordinarily diverse and particularly important in gene regulation. In the current study, bioinformatic prediction was performed to screen for retrotransposon insertion polymorphisms (RIPs) in six ZNF genes (ZNF2, ZNF3, ZNF7, ZNF8, ZNF10 and ZNF12). Six RIPs in these ZNFs, including one short interspersed nuclear element (SINE) RIP in intron 1 and one long interspersed nuclear element 1 (L1) RIP in intron 3 of ZNF2, one SINE RIP in 5′ flanking region and one SINE RIP in intron 2 of ZNF3, one SINE RIP in 3′ UTR of ZNF7 and one L1 RIP in intron 2 of ZNF12, were discovered and their presence was confirmed by PCR. The impact of the SINE RIP in the first intron of ZNF2, which is close to the core promoter of ZNF2, on the gene activity was investigated by dual-luciferase assay in three cell lines. Our results showed that the SINE insertion in the intron 1 of ZNF2 repressed the core promoter activity extremely significantly (P<0.01) in cervical cancer cells and porcine primary embryonic fibroblasts (HeLa and PEF), thus SINE may act as a repressor. This SINE RIP also significantly (P<0.05) affected the corrected back fat thickness in Yorkshire pigs. The corrected back fat thickness of individuals with SINE insertion in the first intron of ZNF2 was significantly (P<0.05) higher than that of individuals without SINE insertion. In summary, our data suggested that RIPs play important roles in the genetic variations of these ZNF genes and SINE RIP in the intron 1 of ZNF2 may provide a useful molecular marker for the screening of fat deposition in the pig breeding.     

苏太猪肌内脂肪沉积相关基因SRC-1的差异显示反转录PCR鉴定

采取90头180日龄去势苏太猪的背最长肌组织测定肌内脂肪含量,从中选取肌内脂肪含量差异极显著(P<0.01)的最高和最低各6头组成RNA 池,采用差异显示反转录PCR(DDRT-PCR)鉴定两组间差异表达的基因,结果共获得14条表达序列标签(expressed sequence tags),即EST序列,通过GenBank比对发现其中3条为已知序列.为进一步验证这3个已知基因与肌内脂肪之间的关系,从90个个体中选取肌内脂肪最高和最低各15个个体进行实时定量PCR检测.结果表明,细胞核受体共激活因子1基因(SRC-1)mRNA表达水平与肌内脂肪含量存在负相关关系(r=-0.38,P<0.05).提示:SRC-1蛋白有可能参与了肌内脂肪沉积的调节.     

不同产脂能力猪脂肪合成相关基因表达谱分析

旨在筛查不同产脂能力猪脂肪合成的相关差异表达基因,分析其与猪THRSP基因表达的关联性。实验采集5头瘦肉型和3头脂肪型猪的肝脏,提取总RNA,利用基因表达谱芯片技术检测猪肝脏全基因组表达谱,分析THRSP基因与脂肪代谢相关差异表达基因之间的关联性。结果表明,相对瘦肉型猪,脂肪型猪脂肪酸合酶(FASN)、葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)(P0.01)和乙酰辅酶A羧化酶α(ACACA)(P0.05)基因的表达显著上调,小GTP酶中Rab32和Rab4a显著上调,Rab27a则表现显著下调(P0.05);相关性分析显示GLUT4、FASN和ACACA基因表达的变化与THRSP基因呈显著正相关,Rab27a基因为显著负相关,Rab32和Rab4a基因则相关性不明显。     

ACOX3基因多态性对鸡体脂沉积的影响

文章通过分析酰基辅酶A氧化酶（Acyl-Coenzyme A Oxidases 3,ACOX3）基因单核苷酸多态性与鸡脂肪性状的关系,旨在了解该基因对鸡体脂沉积的影响。以东北农业大学高、低脂双向选择品系肉鸡为材料,采用PCR-RFLP方法检测ACOX3基因的多态性,并分析该基因多态性与鸡脂肪性状的关系。结果表明,ACOX3基因c.-228C>T突变位点在肉鸡高、低脂双向选择品系第10、11世代混合群体中,对腹脂重、腹脂率和血浆VLDL浓度有显著影响（P<0.05）;c.-442A>C突变位点在第8-11世代混合群体低脂系中,对腹脂重有显著影响（P<0.05）;c.27035A>G突变位点在第10、11世代混合群体低脂系中,对血浆VLDL浓度有显著影响（P<0.05）;c.16802C>T突变位点在第11世代低脂系中,对腹脂重、腹脂率有显著影响（P<0.05）。结果显示,ACOX3基因对鸡的体脂沉积有重要影响。ACOX3基因c.-228C>T突变位点对鸡脂肪性状有显著影响,可以尝试作为遗传标记对脂肪性状进行分子标记辅助选择。     

猪ARID5B基因多态性及其与脂肪沉积性状的相关性分析

为探究猪ARID5B基因多态性及其与脂肪沉积性状的相关性,在DNA水平上对藏猪、大白猪ARID5B(AT-rich interaction domain 5B)基因5′侧翼区进行了单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP)位点筛选;在mRNA水平上对两猪种的肝脏、背脂和背最长肌组织中的ARID5B基因表达量进行了RT-qPCR检测;并对两猪种的背膘厚和背最长肌组织中IMF(Intramuscular fat)含量进行测定。结果表明:在ARID5B基因5’侧翼区,存在T-2 216C和In-2 029Del缺失2个连锁突变位点,藏猪与大白猪呈极显著差异(P0.01);在相同组织不同品种间,ARID5B基因在肝脏、背脂和背最长肌中mRNA相对表达量趋势完全一致,且藏猪ARID5B基因表达量均极显著低于大白猪(P0.01);藏猪背膘厚和IMF含量均极显著高于大白猪(P0.01);经DNA、mRNA水平、背膘厚和IMF含量相关性分析发现,ARID5B基因mRNA相对表达量与背膘厚和IMF含量呈显著负相关(P0.05)。     

亮氨酸和异亮氨酸对脂肪沉积的影响及机制

亮氨酸具有调节糖脂代谢,降低肥胖动物脂肪沉积功能。饲喂高脂日粮建立肥胖动物模型,应用RT-PCR、免疫组化技术检测脂代谢基因Ampk,Atgl,Hsl,Acc,Fas,Sirt1及其相关基因SREBP1c和PPARγ表达水平,运用16S高通量测序检测肠道菌群变化情况。结果表明,添加亮氨酸、异亮氨酸和二者混合物均显著降低脂肪重量,增加Ampk等脂解基因表达水平,降低SREBP1c等脂合成基因表达水平,提高Lachnospiraceae丰度而降低Desulfovibrionaceae丰度。亮氨酸、异亮氨酸及其混合物可通过Sirt1的介导调控脂代谢基因表达,改善肠道菌群,降低脂肪沉积,对于治疗肥胖及改善畜产品品质具有重要意义。     

基于RNA-seq技术对不同品种猪背最长肌差异表达基因的筛选与注释

【目的】筛选皖南花猪和大约克猪背最长肌组织差异表达基因。【方法】采集皖南花猪和大约克猪背最长肌(各3头),测定其肉质性状指标,并提取其RNA,采用高通量转录组测序(RNA-seq)技术进行测序,对所获序列进行GO和Pathway显著性富集分析。【结果】测序后皖南花猪3个样本得到的总序列数分别为65 584 126,64 327 738和59 244 502,其中有效序列达到94.4%,94.3%和94.2%;大约克猪3个样本得到的总序列数分别为57 969 134,68 254 168和72 298 142,其中有效序列达到93.8%,93.7%和93.8%。测序饱和度良好,证明测序数据真实可靠。差异表达分析结果显示,共筛选到347个差异表达基因,其中包含94个上调基因,253个下调基因。GO功能显著性富集和Pathway显著性富集分析发现,差异表达基因富集在与糖酵解代谢和肌肉发育相关的生物学过程中以及与脂肪酸代谢和生长性状、胴体性状相关的信号通路上。【结论】获得了猪背最长肌组织基因表达谱,筛选出了一些与肉质性状和生长性状有关的候选基因。