基于GWAS方法解析蛋鸡开产日龄遗传结构

【作者】 郭军； 邵丹； 马猛； 卢建； 窦套存； 胡玉萍； 王星果； 王强； 李永峰； 郭伟； 童海兵； 曲亮；

【机构】 江苏省家禽科学研究所；

【摘要】 引言:开产日龄是蛋鸡、肉种鸡常规选育目标。开产期既是鸡性成熟的标志,也是确保优良蛋品质的关键时期。蛋鸡开产日龄过早,容易导致卵巢早衰;开产日龄过晚,影响产蛋性能,降低饲料报酬。在开产阶段激发蛋鸡遗传潜能对于可持续的蛋品生产至关重要。材料与方法:试验数据收集自江苏省家禽科学研究所邵伯基地蛋鸡资源群体。依照F2设计,以东乡绿壳蛋鸡与白来航鸡杂交组建资源群体。试验鸡单笼饲养,鸡舍隔绝自然光照。产蛋期自由采食,人工补光16h,记录个体开产日龄。以美国昂飞公司基因芯片Affymetrix?Axiom?600K Chicken Genotyping Array进行基因分型。进行基因分型数据质量控制。针对开产日龄,进行ssGWAS分析,获得各个SNPs标记显著性检验P值。然后进行条件分析、GO富集分析。结果:基于一步法全基因组关联分析,在5号染色体物理位置40Mb处获得与开产日龄显著关联的遗传座位,领头SNP标记位于STON2基因第3内含子,也是增强子所在区域。经GCTA分析该位点可解释1.80%表型方差。在5号染色体显著性SNP之下有31个支持位点超过基因组显著水平线,以及64个基因组潜在水平支持性SNPs。在9号染色体筛选到与开产日龄关联的遗传座位,领头标记位于PPM1L基因第1内含子。该QTL可解释1.22%表型方差。在其附近有9个基因组潜在水平支持性SNPs。开产日龄GWAS分析膨胀系数为1.134,负对数P值从2开始偏离期望,或许与开产日龄属于偏态分布数据有关。GO富集分析表明,筛选到的基因参与磷酸肌醇激酶活性、钙离子运输、RNA修饰、神经系统成熟、免疫以及光信号应答等生物学功能。其中,涉及到肌醇磷酸以及钙离子运输功能且达到基因组显著水平的基因定位于5号染色体,包括:CALM1、TTC7B以及TTC8。另外,9号染色体的IFT80以及5号染色体的ITPK1、SLC24A4、RIN3达到基因组建议水平.KEGG分析表明,检测到的遗传标记与磷酸肌醇信号系统、C型凝集素受体信号通路、胰高血糖素信号通路、肾上腺素信号传导以及胃酸分泌有关。讨论:通过一步法GWAS分析,在9号染色体上筛选到与开产日龄显著关联区域。候选基因为PPM1L,属于Mg2+或Mn2+依赖的蛋白磷酸酶。PPM1L是调节脂肪沉积、代谢平衡的关键因子。有研究表明,PPM1L通过改变卵泡周围的代谢环境影响卵泡发育以及卵细胞质。本研究还在鸡5号染色体筛选到STON2基因附近存在影响开产日龄的遗传座位。STON2,属于细胞表面蛋白的内吞作用相关蛋白。通过与质膜内表面的复杂分子机制相互作用,参与内吞过程的调控。通过基因组选择信号分析,在STON2附近检测到正选择作用,表明该QTL座位在蛋鸡被驯化过程中受到人为选择以及潜在的遗传保护价值。Yuan等通过GWAS分析鉴定STON2为早期产蛋性能关联基因。鸡的开产与早期产蛋性能息息相关,开产越早早期产蛋性能越好。就像硬币的正反面,开产日龄与早期产蛋性能通过STON2基因联系在一起。本研究通过整合GWAS方法与GO富集分析方法,解析了开产性状遗传结构,结果表明:1)鸡开产日龄遗传力为0.35-0.42,基因组遗传关系矩阵计算的遗传力略低于系谱遗传关系矩阵估计的遗传力;2)鸡5号染色体STON2基因附近以及9号染色体PPM1L基因附近存在与开产日龄关联QTL,分别解释1.80%、1.22%表型方差;3)GO富集分析表明:开产日龄表型变异与钙离子转运相关。更多还原