基于GWAS后分析策略研究TRAPPC9基因对奶牛产奶性状的遗传效应

本研究基于课题组前期对北京地区中国荷斯坦牛群体产奶性状全基因组关联分析结果,在新的中国荷斯坦牛群中将转运蛋白颗粒复合体9(TRAPPC9)基因作为产奶性状的候选基因进行遗传效应验证。研究利用混池测序寻找SNPs位点,结合前期GWAS结果筛选到的SNPs位点,进而分析这些多态性位点与中国荷斯坦牛产奶性状的相关性。结果发现,SNP1、SNP2位点对乳蛋白率和乳糖率效应均显著(P0.05);SNP3位点对乳脂率和乳蛋白率的效应均极显著(P0.01);SNP4位点对乳脂率有极显著影响(P0.01);SNP5位点对乳脂率和乳糖率的效应显著(P0.05)。同时发现TRAPPC9基因的表达量对产奶性状也有显著影响(P0.05),而TRAPPC9基因启动子区DNA甲基化对产奶性状无直接显著影响。该结果进一步表明,TRAPPC9基因可以考虑作为分子遗传标记应用于中国荷斯坦牛产奶性状的标记辅助选择。     

中国荷斯坦奶牛RPL23A、ACACB基因3个SNPs检测及其与产奶性状的关联分析

旨在开展奶牛群体高乳成分功能基因的验证与筛选,利用微流控芯片自主选育技术分析北京地区母牛群体高乳蛋白、高乳脂基因频率,同时分析基因多态性及其与产奶性状的相关性。本研究对北京地区8个大型奶牛场1 596头中国荷斯坦奶牛RPL23A、ACACB基因的多态性进行了检测,所有个体均为3胎以内的泌乳牛,收集每头牛所有测定日的产奶量、乳脂率、乳蛋白率等数据,同时对3个多态位点不同基因型与产奶性状进行了关联分析。RPL23A基因的SNP位点g.20146771G>A,在第一泌乳期,与产奶量、乳脂量、乳脂率和乳蛋白量均达到极显著关联（P<0.01）,第二泌乳期,g.20146771G>A与5个产奶性状均呈极显著关联（P<0.01）。ACACB基因的SNP位点g.63962768C>T,在第一泌乳期,与产奶量、乳脂量、乳脂率和乳蛋白量均呈极显著关联（P<0.01）,在第二泌乳期,与产奶量、乳脂量、乳脂率和乳蛋白率呈极显著关联（P<0.01）。结果表明,RPL23A、ACACB基因可以作为影响中国荷斯坦奶牛产奶性状的候选基因用于标记辅助选择,以上基因位点可能通过直接或间接的途径影响奶牛的乳脂或乳蛋白性状,对产奶性状起到重要调控作用。本研究为荷斯坦奶牛后续的标记辅助选择奠定了良好基础。     

荷斯坦牛GHR基因多态与产奶性状关联分析

本研究采用PIRA-PCR和RFLP方法检测了1 145头中国荷斯坦牛生长激素受体基因(GHR)外显子8的F279Y多态位点及其与产奶性状的关联性.关联分析结果表明该突变位点与305天产奶量(P<0.01)、乳脂率(P<0.05)和乳蛋白率(P<0.01)关联显著.Bonferroni t检验多重比较结果显示:基因型TT和AT在305天产奶量和乳脂率上差异显著(P<0.05);基因型TT和AT在乳蛋白率上差异极显著(P<0.01);基因型TT和AA在乳蛋白率上差异显著(P<0.05).A等位基因对乳蛋白率的加性效应为-0.025 8%(P<0.01);产奶量和乳蛋白量的显性效应分别为-214.005(P<0.01)和-5.515 kg(P<0.05);乳脂率和乳蛋白率的等位基因替代效应分别为-0.047 5%(P<0.05)和-0.029%(P<0.01).因此,T等位基因是提高乳成份的优势等位基因,A等位基因是提高产奶量的优势等位基因.本研究表明GHR基因的F279Y突变可望应用于我国荷斯坦牛产奶性状的标记辅助选择育种.     

中国荷斯坦奶牛ITGB2基因多态性及其与乳房炎抗性和产奶性状的相关分析

牛整合素β-2(ITGB2)基因D128G突变能引起牛白细胞粘附综合征(BLAD),是牛乳房炎抗性的研究热点之一,但ITGB2基因其他突变在中国荷斯坦牛中的分布及其与乳房炎抗性和产奶性状是否有关尚不清楚。本研究选取ITGB2基因389CT(rs108953545)和774CT(rs209411752)2个SNP位点,利用SNaPshot技术检测其在1 212头荷斯坦母牛的基因型,并与体细胞评分(SCS)和5个产奶性状(305 d产奶量、乳脂和乳脂率、乳蛋白和乳蛋白率)进行相关性分析。结果表明:389位点CC、CT、TT基因型的频率分别是0.29、0.49和0.22,774位点相应的基因型频率为0.69、0.27、0.04;2个位点与SCS和5个产奶性状相关性分析显示,仅774位点CT和TT型个体乳蛋白率显著低于CC基因型(P0.05);2个位点6种复合基因型相关分析发现,CTCC和TTCC基因型具有高的乳脂率和乳蛋白率(P0.01),而TTCC基因型个体的SCS更低(P0.05)。总体而言,TTCC基因型是中国荷斯坦奶牛乳房炎抗性和乳品质潜在的分子标记。     

奶牛产奶性状候选基因研究进展

产奶性状是奶牛的主要经济性状，主要包括产奶量、乳脂量、乳蛋白量、乳脂率、乳蛋白率5个方面。产奶性状改良是当今遗传育种界的研究热点之一。利用候选基因策略寻找影响产奶性状的主效基因，从而应用于奶牛产奶性状的改良，从分子遗传学角度来说是可行的。本文综述了与奶牛产奶性状有关的基因：乳蛋白基因、Weaver基因、催乳素基因、生长素和生长素受体基因、淀粉酶基因、核外基因和其他基因（DGAT1和DGAT2基因、垂体特异性转录因子）以及主效QTL的研究进展。     

奶牛酪蛋白和β-乳球蛋白基因多态及其对泌乳性状的影响

牛乳蛋白主要包括酪蛋白和乳清蛋白,其中酪蛋白基因和β-乳球蛋白基因是对奶牛产奶性能有较大影响的两种基因。牛乳蛋白基因多态性与泌乳性状,如泌乳量、乳脂率、乳蛋白量及乳蛋白率有很强的相关性。本文主要对酪蛋白和β-乳球蛋白基     

中国荷斯坦牛RPL23A和ACACB基因对产奶性状的遗传效应分析

作者所在团队前期通过奶牛乳腺上皮组织转录组测序及荷斯坦公牛全基因组重测序研究发现RPL23A和ACACB基因是奶牛乳蛋白和乳脂性状的候选功能基因,本研究旨在探究这两个基因是否对奶牛产奶性状具有显著遗传效应。以北京地区7个牧场的1059头中国荷斯坦母牛为试验群体,采集尾根静脉血并提取基因组DNA,通过飞行时间质谱方法检测SNP位点基因型,利用SAS9.4软件的MIXED过程进行关联分析。结果表明,RPL23A基因的SNP位点g.20146771C>T与第1泌乳期5个产奶性状达到显著或极显著关联(P=0.0001~0.0416),其优势等位基因为T;ACACB基因的g.63878254T>C位点与第1泌乳期产奶量、乳脂量和乳蛋白量呈极显著关联(P<0.01),其优势等位基因为C;g.63962768G>A位点与第1泌乳期产奶量、乳脂量、乳脂率和乳蛋白率关联显著或极显著(P=0.0001~0.0391),其优势等位基因为A。综上,RPL23A基因主要影响中国荷斯坦牛产奶量和乳蛋白,ACACB基因对产奶量和乳脂具有显著遗传效应,3个SNP位点可考虑作为遗传标记用于标记辅助选择培育奶牛高乳蛋白乳脂新品系和选育提高。     

奶山羊种质资源及产奶性状相关分子生物学研究进展

产奶性状作为奶山羊的首要经济性状,所包含的产奶量、乳蛋白率、乳蛋白量、乳脂率和乳脂量是衡量奶山羊经济性能的主要指标。根据目前的研究,许多学者认为奶畜产奶性状在受微效多基因或数量性状基因座(QTL)控制的同时,也会受到主效基因的调控。因此,筛选和挖掘影响奶山羊这些产奶性状的功能基因或主效突变位点,对奶山羊的分子育种工作非常重要。文章主要对近年来产奶性状相关的分子生物学研究及主要候选基因的研究进展进行初步的探讨。     

7个微卫星标记与中国荷斯坦奶牛产奶性状的关联性研究

为了筛选影响奶牛产奶性能的分子生物学标记,试验通过在牛不同染色体上选择7个微卫星标记结合中国荷斯坦奶牛产奶性能进行关联性分析。结果表明:所选微卫星位点具有高度多态性(PIC为0.711);各位点对泌乳量、乳脂率及乳蛋白量都存在不同程度的影响,其中BM143、BM302对泌乳量影响较大;BM302等5个位点对乳脂率存在显著影响(P0.05);UWCA9等4个位点与乳蛋白含量呈显著相关(P0.05)。说明筛选出的微卫星位点可作为奶牛产奶性能的有效分子生物学标记。     

中国荷斯坦牛SCD1基因多态性与泌乳性状的关联分析

本研究旨在探索中国荷斯坦牛SCD1基因多态性与产奶性状的相关性.以上海某奶牛场610头中国荷斯坦牛为试验材料,采用PCR-SSCP法对SCD1基因A293V位点遗传多态性进行分析,利用一般线性模型分析SCD1基因A293V位点突变对测定日产奶量、乳脂率、乳蛋白率、305天校正产奶量、乳脂量、乳蛋白量及体细胞评分7个泌乳性状的影响.共检测到AA、AV和VV 3种基因型,频率分别为0.634、0.323和0.043,等位基因A和V的频率分别为0.796和0.204.该位点突变对乳脂率、乳蛋白率的影响达到显著水平(P＜0.05),对测定日产奶量、305天校正产奶量、305天乳蛋白量和305天乳脂量以及体细胞评分影响不显著(P＞0.05).多重比较表明,VV基因型个体的乳蛋白率、乳脂率极显著高于AA、AV型个体(P＜0.01).SCD1基因A293V位点突变对中国荷斯坦牛泌乳性状的遗传效应有一定程度的影响,但影响机理需要进一步的研究.     

荷斯坦奶牛STAT5A基因的SNPs检测及其与产奶性状的关联分析

根据GenBank公布的牛STAT5A基因的2个SNPs（AJ237937和AF079568）的引物序列,采用PCR-SS-CP方法对758头中国荷斯坦奶牛进行了STAT5A基因多态性检测,并将其与5个产奶性状进行了关联分析。在SNP1的9501碱基处发现A→G突变;SNP2中发现2个连锁点突变,即12 440位T→C和12 550位的CCT插入/缺失;方差分析结果表明：SNP1对乳蛋白率有显著影响（P〈0.05）;SNP2对产奶量有极显著影响（P〈0.01）,对乳脂量、乳蛋白量有显著影响（P〈0.05）;单倍型组合对产奶量和乳蛋白量有极显著影响（P〈0.01）,对乳脂量有显著影响（P〈0.05）。多重比较分析表明SNP2的AB基因型的产奶量、乳脂量和乳蛋白量的最小二乘均数极显著（P〈0.01）或显著（P〈0.05）高于基因型AA;而单倍型组合H1H2的产奶量、乳脂量和乳蛋白量的最小二乘均数显著（P〈0.05）或极显著（P〈0.01）高于其它4种单倍型组合;H3H4对产奶量和乳蛋白量的效应极显著高于其它4种单倍型组合（P〈0.01）。结果提示：STAT5A基因可以作为奶牛产奶性状的候选分子遗传标记。     

GH基因遗传多态性与中国荷斯坦牛泌乳性状的遗传效应分析

为分析GH基因SNPs与中国荷斯坦牛泌乳性状的相关性。以Z32头中国荷斯坦牛为研究材料,采用PCRSSCP技术检测GH基因第5外显子及其相邻区域的多态性,并进行相关性分析。结果发现GH基因第4内舍子（2017bp处）存在C—T的碱基转换,该群体在此位点处于Hardy-Weinberg平衡状态,为中度多态。与泌乳性状的相关性分析表明,该多态位点与泌乳性状显著相关（P〈0．05）,TT型305d产奶量、305d乳脂量、305d乳蛋白量和305d乳糖量显著高于CC型（P〈0．05）;TC型与TT型、CC型之间305d产奶量、305d乳脂量、305d乳蛋白量差异均不显著（P〉0．05）,但TC型在数值上有优于CC型的趋势。建议将等位基因T作为提高奶牛产奶量、乳脂量和乳蛋白量的候选分子标记。     

中国荷斯坦奶牛EEF1D基因的SNPs检测及其与产奶性状的关联分析

试验旨在研究中国荷斯坦奶牛真核生物翻译延伸因子1D（eukaryotic translation elongation factor 1 delta,EEF1D）基因的多态性及其与产奶性状的相关性。利用Sequenom MassARRAY SNP分型技术对宁夏地区1 252头中国荷斯坦奶牛EEF1D基因的多态性进行了检测,并对其多态位点不同基因型和组合基因型与产奶性状进行了关联分析。结果显示,EEF1D基因的5'侧翼区存在2个SNPs位点,即EEF1D-1和EEF1D-3;经检测发现,EEF1D-1存在2种基因型,EEF1D-3存在3种基因型。χ²检验表明,中国荷斯坦奶牛在EEF1D-1位点偏离Hardy-Weinberg平衡状态（P < 0.05）,在EEF1D-3位点未偏离Hardy-Weinberg平衡状态（P > 0.05）;EEF1D-1和EEF1D-3位点多态信息含量（PIC）分别为0.10和0.28,分别呈现低度多态和中度多态。在试验群体中,EEF1D-1位点对乳脂率和乳蛋白率性状的效应均达到极显著水平（P<0.01）,对305 d产奶量性状的效应达到显著水平（P<0.05）;EEF1D-3位点对305 d产奶量、乳脂率和乳蛋白率性状的效应均达到极显著水平（P<0.01）;EEF1D基因的优势基因型组合GG-AG和GG-GG个体乳脂率均显著高于GG-AA组合个体（P<0.05）。说明EEF1D基因可以作为影响中国荷斯坦奶牛产奶性状的候选基因用于标记辅助选择。     

中国荷斯坦牛PIK3CB基因多态性及其与繁殖和产奶性状的关联分析

【目的】 探究磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸3-激酶催化亚单位β（PIK3CB）基因多态性及其与中国荷斯坦牛繁殖和产奶性状的关系。【方法】 通过混池测序对中国荷斯坦牛PIK3CB基因进行单核苷酸多态性（SNP）位点筛选,采用竞争性等位基因特异性PCR （KASP）技术在1 160头健康泌乳中国荷斯坦牛中进行SNP分型并进行群体遗传学分析,采用线性模型进行SNP与11个繁殖和产奶性状基于单位点和单倍型组合的关联分析。【结果】 在PIK3CB基因中共检测到了17个SNPs,筛选出7个SNPs用于后续分析。关联分析发现,7个SNPs与多个目标性状存在显著或极显著的关联（P<0.05;P<0.01）;位于外显子区域的g.130433743 A>G位点AA基因型个体和位于可变剪接区域的g.130448069 G>A位点GG基因型个体,其经产牛首末次配种间隔、产奶量、乳蛋白量和乳脂量最低,体细胞评分最高,上述基因型个体具有较短的首末次配种间隔,而产奶性能相对较差;g.130387717 G>A位点AA基因型个体,其初配日龄和青年牛首末次配种间隔最低,产奶量、乳蛋白量和乳脂量最高,该基因型个体的繁殖和产奶性能均较好,上述3个SNPs位点可作为中国荷斯坦牛繁殖和产奶性状的候选位点重点关注。单倍型分析发现,PIK3CB基因的g.130387717 G>A、g.130430832 A>－、g.130433743 A>G、g.130433982 C>T、g.130446073 C>T和g.130448069 G>A 6个SNPs紧密连锁形成一个单倍型块,且与多个目标性状存在显著或极显著关联（P<0.05;P<0.01）,其中H2H3和H2H4单倍型组合个体的繁殖和产奶性能较好,为优势单倍型组合。【结论】 中国荷斯坦牛PIK3CB基因存在丰富的遗传变异,其多态性与繁殖和产奶性状存在关联,g.130433743 A>G、g.130448069 G>A和g.130387717 G>A位点可作为潜在分子标记,为中国荷斯坦牛的平衡育种提供理论依据。     

德宏奶水牛DGAT1基因多态性及其与产奶性状的相关性分析

探讨德宏奶水牛（摩拉水牛×德宏水牛）DGAT1基因多态性与产奶性状的关系,以期为德宏奶水牛产奶性状标记辅助选择侯选基因的选择提供理论依据。以81头泌乳的德宏奶水牛为研究对象,利用PCR—SSCP方法结合候选基因直接测序法检测DGAT1基因第8外显子及第8内含子区的多态性,并采用最小二乘法分析DGAT1基因多态位点对产奶量、乳脂率及乳蛋白率的影响。结果在德宏奶水牛群体中共检测到CTGG,CCGG和CCGT三种基因型,测序结果显示,在检测的群体中未发现K232A位点的突变,而在DGAT1基因第8内含子的第14位检测到C→T突变,第35位检测到G→T突变。多重比较表明,CCGT基因型对德宏奶水牛的乳脂率有显著影响（P〈0．05）。     

北京地区荷斯坦牛乳蛋白多态性与产奶性能的相关分析

本研究选取北京市 4个牛场共 73 1头健康荷斯坦奶牛 ,利用聚丙烯酰胺凝胶垂直板状电泳(PAGE)对其乳蛋白进行分型 ,采用基因替代模型来分析乳蛋白多态性与奶牛产奶性能间的关系。结果表明 :αsl CN座位B基因对产奶量的替代效应最大 ,为 62 4kg ;β CN座位A1基因对A2 基因的替代使乳脂率提高 0 .1 2 % ,但产奶量降低 70kg ;κ CN座位和 β Lg座位A基因对B基因的替代效应分别对乳蛋白率、乳脂率有显著效应 ,使二者分别降低 0 .2 0 %。     

Joint analysis of the influence of CYP11B1 and DGAT1 genetic variation on milk production, somatic cell score, conformation, reproduction, and productive lifespan in German Holstein cattle

Recent publications indicate genetic variation in milk production traits on proximal BTA14, which cannot be explained solely with genetic variation in the DGAT1 gene. To elucidate these QTL effects, animals from a German Holstein granddaughter design (18 families, 1,291 sons) were genotyped for CYP11B1 (V30A) and DGAT1 (K232A) polymorphisms. Frequencies of alleles of maternal descent were estimated for CYP11B1(V) (0.776) and DGAT1(K) (0.549). Allele substitution effects (alpha/2) were first calculated for both alleles in separate models and then in a joint model. From the joint analysis, CYP11B1(V) effects on fat content (+0.04%) and protein content (+0.01%) were positive. Effects on milk yield (-82 kg), fat yield (-0.5 kg), and protein yield (-1.9 kg) were negative. Compared with the individual analysis, DGAT1(K) effects on fat content (+0.28%), protein content (+0.06%), and milk yield (-258 kg) were reduced; fat yield (+10.8 kg) was enhanced; and protein yield (-3.8 kg) was reduced. In the joint analysis, allele substitution effects of CYP11B1(V) and DGAT1(K) together explained more of the variation in milk production traits than DGAT1(K) alone. Further significant effects were found for CYP11B1(V) and DGAT1(K) among 6 reproduction traits and 14 conformational traits. These observations indicate a possible negative influence of DGAT1(K) on maternal nonreturn rate, and thus, on length of productive life.     

Effects of DGAT1 variants on milk production traits in German cattle breeds

Various QTL mapping experiments led to the detection of a QTL in the centromeric region of cattle chromosome 14 that had a major effect on the fat content of milk. Recently, the gene encoding diacylglycerol O-acyltransferase (DGAT1) was proposed to be a positional and functional candidate for this trait. This study investigated the effects of a nonconservative lysine to alanine (K232A) substitution in DGAT1, which very likely represents the causal mutation, on milk production traits. Existing granddaughter designs for Fleckvieh and German Holstein, the two major dairy/dual-purpose breeds in Germany, were used to estimate allele frequencies and gene substitution effects for milk, fat, and protein yield, as well as fat and protein content. A restriction fragment length polymorphism assay was applied to diagnose the K232A substitution in DGAT1. Estimates of the allele frequencies for the lysine-encoding variant were based on maternally inherited alleles in sons and amounted to 0.072 for Fleckvieh and 0.548 for German Holstein. Effects of DGAT1 variants on content traits were pronounced; estimates of the gene substitution effect for the lysine-encoding variant were 0.35 and 0.28% for fat content and 0.10 and 0.06% for protein content in Fleckvieh and German Holstein, respectively. Conversely, negative effects of the lysine variant of -242 to -180 kg for Fleckvieh and -260 to -320 kg for German Holstein were revealed for milk yield from first to third lactation, resulting in enhanced fat yield of 7.5 to 14.8 kg in Fleckvieh and 7.6 to 10.7 kg in German Holstein. For protein yield, however, mainly negative effects of -3.6 to 0.2 kg in Fleckvieh and -4.8 to -5.2 kg in German Holstein were observed. Pearson correlations between residuals of milk yield and content traits were decreased when omitting DGAT1 effects in the analysis, thereby indicating that DGAT1 contributes to negative correlations between these traits. Molecular tests allow for the direct selection among variants; however, the benefits of the alternative alleles depend on economic weights given to the different milk production traits in the breeding goal.