Genome-wide association mapping of phenolic acids in tetraploid wheats

Phenolic acids are major components of cell walls in wheat and have important implications on human health as antioxidants with anti-tumor activity. Our objectives were to identify phenolic acid genes in wheat by single nucleotide polymorphisms (SNPs) detected within the coding sequences of candidate genes, and to identify chromosomal regions associated with single phenolic acids and total soluble phenolic compounds. A set of candidate genes involved in the biosynthesis of hydroxycinnamic acid derivatives were identified by comparative genomics. SNPs found in the coding sequences of six genes (PAL1, PAL2, C4H, C3H, COMT1 and COMT2) were used to determine their chromosomal location and accurate map position on two reference consensus linkage maps. The genome-wide association study (GWAS), based on genotyping a tetraploid wheat collection with 81,587 gene-associated SNPs, detected 22 quantitative trait loci (QTL) distributed on almost all durum wheat chromosomes. Two QTL for p-coumaric acid were coincident with the phenylalanine ammonia-lyase (PAL2) and p-coumarate 3-hydroxylase (C3H) genes on chromosome arms 2AL and 1AL, respectively. The availability of candidate gene-based markers can allow elucidating the mechanism of phenolic acids accumulation in wheat kernels and exploiting the genetic variability of phenolic acids content for the nutritional improvement of wheat end-products.     

皱皮香猪HAS2基因SNPs的鉴定及生物信息学分析

为了探究皱皮香猪全身性皮肤褶皱是否与透明质酸合成酶2（hyaluronan synthase 2,HAS2）基因变异有关,本研究以普通香猪为对照,采用特异性PCR方法克隆HAS2基因的外显子编码区,应用生物信息学方法分析测定基因编码区的碱基变异,检测变异位点在群体中的分布频率。结果显示,皱皮香猪HAS2基因中检测到4个SNPs位点：位于外显子1的T221A错义突变（导致亮氨酸替换为赖氨酸）和A228G同义突变,位于外显子2的T183C和外显子4的C537T同义突变。生物信息学分析发现,T221A和A228G位点构成4种单倍型,其中T-A为皱皮香猪群体的主要单倍型（27.5%）,且在皱皮香猪群体中紧密连锁（r²=0.253）,而且T221A和A228G突变可引起mRNA自由能和蛋白质结构发生变化,TA组合的自由能为-573.29 kJ·mol^-1,TG组合的自由能为-580.89 kJ·mol^-1,AG组合的自由能为-572.66 kJ·mol^-1;AA组合的自由能为-571.03 kJ·mol^-1;蛋白序列中亮氨酸替换为赖氨酸后,α螺旋由35.52%降为32.97%,自由卷曲由43.17%升至44.51%,同时引起蛋白序列三级结构的改变。位点T221A和A228G在香猪群体中呈现出丰富的多态性,均表现出3种基因型;关联分析结果显示,皱皮香猪T221A位点的A等位基因频率显著高于普通香猪（P<0.05）,A228G位点中皱皮香猪的G等位基因频率极显著高于普通香猪（P<0.01）。T183C位点的C等位基因频率和C537T位点的T等位基因频率在皱皮香猪和普通香猪间未达到显著性差异（P>0.05）。研究结果揭示,HAS2基因的外显子1中发生的两个碱基变异可能影响基因转录后mRNA的稳定性以及蛋白的三维结构,影响HA的合成量,并与皱皮香猪体侧皮肤不均匀增厚且发生褶皱有关。     

香猪基因组外显子SNPs检测及繁殖和体型性状候选基因分析

为从基因组水平上探究香猪性成熟早、产仔数少、体型小的分子机理,本研究下载与香猪在繁殖和体型性状方面有明显差异的梅山猪、杜洛克猪的重测序数据作为参照,对26头香猪、24头梅山猪和24头杜洛克猪的重测序数据进行SNPs检测和等位基因频率差值分析,筛选香猪基因组外显子上与梅山猪、杜洛克猪高度分化的SNPs位点,并使用AS-PCR方法和Sanger测序方法统计其中8个SNPs位点的群体等位基因频率。最后,对含有高度分化SNPs位点的基因进行GO功能富集和KEGG通路分析。结果显示,SNPs检测获得香猪基因组外显子上SNPs共236 710个,包括193个终止密码子丢失、1 238个终止密码子获得、90 945个错义SNPs和144 334个同义SNPs。得到1 046个香猪高度分化SNPs,包括429个错义SNPs、2个终止子丢失、6个终止子获得和609个同义SNPs,影响524个蛋白质编码基因;并发现X染色体上44-58 Mb的一段富含高度分化SNPs的热点区域。群体等位基因频率验证结果与重测序结果一致,鉴定了8个位点均为香猪与梅山猪、杜洛克猪高度分化的SNPs。对524个含有高度分化SNPs的基因进行GO和KEGG分析,富集到卵母细胞减数分裂、雌激素信号途径等繁殖相关通路;GO功能注释到细胞内雌激素受体信号、纤毛运动等繁殖相关条目,骨骼系统形态发生、骨骼发育、成骨细胞分化等体型相关条目。得到含有香猪高度分化SNPs的18个繁殖性状候选基因PTGFR、TRO、DNAH17、PKDREJ、KAT8、DNAI2、VDR、TEX14、QSOX1、AR、WNK3、ADCY3、SPEF1、MIGA2、SLC2A8、PSMF1、TBC1D20、IFT172和7个体型相关基因IBSP、NR6A1、HSPG2、TARS、PDZD2、FGF4、AMER1,可能是决定香猪性成熟早、产仔数少、体型小的关键基因。     

哈萨克羊iNOS基因多态性与布鲁氏菌病的相关性分析

试验旨在探讨哈萨克羊诱导型一氧化氮合酶（iNOS）基因多态性与布鲁氏菌病的相关性。使用虎红平板凝集试验（RBPT）方法对231只哈萨克羊血清进行布鲁氏菌病血清学检测,参考GenBank中绵羊iNOS基因序列,针对其第6、7、8外显子及其邻近内含子片段设计引物,利用PCR-SSCP技术和DNA测序技术对231只哈萨克羊的iNOS基因进行多态性检测,分析其SNPs与哈萨克羊布鲁氏菌病易感性的相关性。结果表明,67只哈萨克羊为布鲁氏菌感染阳性,阳性检出率为29.00%。在哈萨克羊iNOS基因的外显子6和8片段上未检测到多态位点,在外显子7片段上检测出F7-T18054C和F7-C18084T 2个多态位点,在F7-T18054C多态位点上检测到3种基因型（TC、TT、CC）,优势等位基因和基因型分别是C型和CT型,其等位基因频率和基因型频率分别是0.660和0.446。在F7-C18084T多态位点上检测到2种基因型（CT、CC）,优势等位基因频率和基因型分别是C和CC型,其等位基因和基因型频率分别是0.946和0.892。F7-C18084T属于低度多态（PIC<0.25）,F7-T18054C属于中度多态（0.25 < PIC < 0.5）。相关性分析表明,F7-T18054C和F7-C18084T多态位点与布鲁氏菌病易感性无显著相关性（P>0.05）。试验结果表明,哈萨克羊iNOS基因F7-T18054C和F7-C18084T多态位点与布鲁氏菌病易感性不存在相关性。     

Genomic prediction for meat and carcass traits in Nellore cattle using a Markov blanket algorithm

This study was carried out to evaluate the advantage of preselecting SNP markers using Markov blanket algorithm regarding the accuracy of genomic prediction for carcass and meat quality traits in Nellore cattle. This study considered 3675, 3680, 3660 and 524 records of rib eye area (REA), back fat thickness (BF), rump fat (RF), and Warner–Bratzler shear force (WBSF), respectively, from the Nellore Brazil Breeding Program. The animals have been genotyped using low-density SNP panel (30 k), and subsequently imputed for arrays with 777 k SNPs. Four Bayesian specifications of genomic regression models, namely Bayes A, Bayes B, Bayes Cπ and Bayesian Ridge Regression methods were compared in terms of prediction accuracy using a five folds cross-validation. Prediction accuracy for REA, BF and RF was all similar using the Bayesian Alphabet models, ranging from 0.75 to 0.95. For WBSF, the predictive ability was higher using Bayes B (0.47) than other methods (0.39 to 0.42). Although the prediction accuracies using Markov blanket of SNP markers were lower than those using all SNPs, for WBSF the relative gain was lower than 13%. With a subset of informative SNPs markers, identified using Markov blanket, probably, is possible to capture a large proportion of the genetic variance for WBSF. The development of low-density and customized arrays using Markov blanket might be cost-effective to perform a genomic selection for this trait, increasing the number of evaluated animals, improving the management decisions based on genomic information and applying genomic selection on a large scale.     

大口黑鲈肌肉生长抑制素基因单核苷酸多态性位点的筛选及其与生长性状关联性分析

采用PCR-SSCP和PCR-RFLP技术对大口黑鲈肌肉生长抑制素(myostatin,MSTN)基因全序列进行了SNPs位点筛选和分型,共筛选到2个单核苷酸多态性(SNPs)位点(C-1453T和T+33C),其中C-1453T位于启动子E8 box和Octamer(＋)调控元件之间的区域,T+33C的突变位于第一外显子区域,属于同义突变,氨基酸没有发生变化;利用一般线性模型分析单标记位点与大口黑鲈生长性状(体重、体长、体高、体宽和眼间距)相关性,均未达到显著水平(P>0.05)。将2个SNPs位点不同基因型组合成6种双倍型(去掉频率小于3%的组合),关联分析表明,双倍型D2在体重、体长、体高、体宽和眼间距的均值均高于其它双倍型,而双倍型D5在体重、体长、体高、体宽和眼间距的均值均低于其它双倍型,双倍型D2与D5之间在5个主要生长性状均存在差异显著(P＜0.05),推测双倍型D2对生长性状起正相关,而双倍型D5与大口黑鲈的生长性状呈负相关,因此推断MSTN基因突变位点双倍型D2与D5可作为大口黑鲈生长性状的两个标记位点,用其分子标记位点来辅助大口黑鲈育种工作以期加快育种进程。     

基于高通量GBS-SNP标记的栽培燕麦六倍体起源研究

栽培六倍体燕麦是世界重要粮食作物,理清其起源对燕麦种质资源的高效利用和保护具有重要意义。本研究利用GBS (genotyping by sequencing)对27份来自中国的大粒裸燕麦材料测序,结合先前发表的包括6个六倍体燕麦种在内的66份燕麦材料的GBS数据进行SNP挖掘。UNEAK管道挖掘共计得到MAF大于0.5, call rate大于0.95的SNP标记8902个。进一步剔除缺失值大于0.15的4个燕麦材料后,对其余89份材料进行PCA分析、STRUCTURE分析以及UPGMA聚类分析。结果表明,在野生种中,除A. sterilis外,大多数来自同一物种的材料聚为一类,不同物种间能够较好地分开,表明这些物种之间存在较强的遗传分化。聚类分析将供试材料分为分别代表野生种和栽培种的2支,表明野生种和栽培种之间存在明显的遗传差异;在栽培种中, A. sativa与A. byzantina具有较高的遗传多样性,分散在不同的类群中,二者未出现明显的遗传分化,具有较高的遗传同质性, A. sativa ssp. nuda与A. sativa亲缘关系较近,但存在一定的遗传分化,因此形成独立的类群。值得注意的是,来自野生种A. sterilis的材料被分在2个类群中,其中来自西南亚地区(伊朗-伊拉克-土耳其地区)的居群与A. sativa和A. byzantina聚在一起,揭示此地区的A. sterilis居群可能是A. sativa和A. byzantina的祖先种。野生种A. hybrida显示出与A. fatua较高的遗传同质性,因此将其作为A. fatua的亚种较为合理。本研究为栽培六倍体燕麦起源提供了理论依据。     

猪MB基因外显子3的多态性分析

以MB基因作为影响猪肉肉色的候选基因,利用PCRS-SSCP技术,以野猪、野家杂种猪、民猪、大白猪、长白猪5个猪种为研究对象.根据GenBank上猪的MB序列设计了3对引物,对此基因的3个外显子进行SNPs检测.基因型检测结果表明:MB基因在第1、第2外显子上没有发现多态,在第3外显子上检测到了多态.在第3外显子上的第437 bp处存在一个T→C的碱基突变,该突变未导致氨基酸的改变,属沉默突变.经计算各基因型频率、基因频率和试验统计表明:随野猪、野家杂种猪、民猪、长白猪、大白猪肉色的变浅,等位基因N的基因频率也呈下降趋势.     

牛SLC27A1基因SNPs筛选及其与中国荷斯坦奶牛产奶性状的关联分析

[目的]对牛SLC27A1基因进行SNPs筛选并与中国荷斯坦奶牛的产奶性状进行关联分析,以期发现对中国荷斯坦奶牛产奶性状有显著影响的SNP位点。[方法]根据性能测定记录选取48头中国荷斯坦奶牛,提取血样DNA,组成2个DNA池,用于SNPs筛选,采用PCR-SSCP和克隆测序方法对DNA池进行SLC27A1基因SNPs筛选。针对发现的SNP位点,采用PCR-RFLP方法对另外231头中国荷斯坦奶牛进行群体基因型检测,采用SAS（8.02）GLM过程对各基因型与产奶性状进行关联分析。[结果]在exon3发现T112C位点,在3‘UTR发现G64A位点,T112C为同义突变;经PCR-RFLP检测,发现在T112C位点存在TT、TC、CC3种基因型,G64A位点存在GG、GA、AA3种基因型。2个位点均处于Hardy-Weinberg平衡状态。T112C位点的CC型个体的产奶量极显著高于TC型个体（P〈0.01）,3种基因型对乳蛋白率和乳脂率影响均不显著（P〉0.05）,乳蛋白率呈现CC〉TC〉TT的趋势,乳脂率呈现TT〉TC〉CC的趋势;G64A位点3种基因型对产奶量、乳蛋白率、乳脂率的影响均不显著（P〉0.05）,但产奶量呈现GA〉GG〉AA的趋势,乳蛋白率和乳脂率呈现AA〉GG〉GA的趋势。[结论]该基因T112C位点与产奶量性状有一定的关联性,通过提高CC基因型频率有望提高中国荷斯坦奶牛的产奶量,SLC27A1基因可作为调控中国荷斯坦奶牛产奶量的候选基因,同时为该基因的标记辅助育种和进一步研究奠定了良好基础。