中国荷斯坦奶牛酮病抗性选择信号分析及基因功能验证

作     者：白佳琛 

作者单位：河北工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨凌;黄金明

授予年度：2020年

学科分类：090603[农学-临床兽医学] 09[农学] 0906[农学-兽医学] 

主      题：酮病 全基因组关联分析 选择信号分析 APOA1基因 CPT1A基因 

摘      要：奶牛酮病是中国荷斯坦奶牛种群中发病率较高、多基因控制的代谢性疾病,不仅对奶牛的身体状况造成损坏,而且会对养殖业造成一定的经济损失。由于酮病为多基因调控的低遗传力性状,本研究采用Fimpute和Beagle软件两步基因型填充法,以190头中国荷斯坦奶牛的150K基因芯片分析为参考,对NAGRP数据库中的2488头中国荷斯坦奶牛的50K基因芯片进行基因型填充。1.以奶牛患酮病或健康二元性状为表型,利用GEMMA软件的一般线性模型,对基因型填充后2678头牛的96217个标记进行了全基因组关联分析,共扫描到25个与酮病相关的显著性位点,并在这些位点周围筛选出可能与酮病相关的候选基因,包含ALDH1L2、ACAD10、AK3等基因。另外以奶牛血液中β-羟丁酸含量作为表型,采用Plink软件的多元回归模型对190头牛的120041个标记进行全基因组关联分析,共筛选到191个显著性位点,定位到了13个与酮病相关的候选基因,包括ACADM、PECR、FN1等基因。2.为了筛选出人工选择过程中酮病抗性高的奶牛相对于酮病抗性低的奶牛的正向选择信号区域与位点,本研究以患酮病牛群组作为参考组,健康牛群组作为实验组,采用适用于疾病-对照正向选择信号分析的三种方法:Fst、XPEHH、XPCLR进行正向选择信号分析,以选择信号top 1%作为阈值。Fst方法共筛选到122个正向选择信号位点;XPEHH法共检测到870个正向选择显著性位点;XPCLR方法筛选到1253个正向选择信号区域,三种方法共定位到了与酮病相关的候选基因81个。GO和KEGG功能富集分析表明这些基因主要集中在糖代谢,脂肪酸代谢以及柠檬酸代谢等代谢通路上。其中至少有两种方法扫描到的候选基因包括ACAA2、ACADS、ACSL3、ACSL6、APOA1、HMGCL、IDH3A、PC、PCK1基因。3.对本研究筛选到和酮病相关的候选基因APOA1,以及文献报道的候选基因CPT1A基因进行功能验证,通过测序和相关性分析鉴定出APOA1基因启动子区域内SNP(g.-572 AG)和CPT1A基因启动子区域内SNP(g.-108 GT)与酮病显著相关(PG)和CPT1A基因上SNP(g.-108GT)可作为奶牛酮病抗性的遗传标记。