略阳乌鸡蛋重主效基因GWAS定位

【作者】 周文川； 张超洋； 王佳； 薛花明； 闫锦坤； 王哲鹏；

【机构】 西北农林科技大学动物科技学院；

【摘要】 引言:略阳乌鸡是陕西省独有的家禽品种,该品种蛋肉品质好,氨基酸含量丰富,鸡蛋中富含多不饱和脂肪酸,营养价值高,但也存在生产性能差、群体变异大的不足。蛋重是一个与孵化率和蛋品销售密切相关的蛋品质指标。略阳乌鸡平均蛋重在50 g左右,远远低于商业蛋鸡品种所产的蛋(60～63 g),且群体变异较大。这些不足对乌鸡蛋品销售具有不利影响,但另一方面也预示着控制蛋重的QTL在略阳乌鸡群体中很可能处于分离状态,这为我们定位调控蛋重的QTL提供了一个天然的性状分离群体。本项目期望利用略阳乌鸡这一遗传特色,通过全基因组关联分析定位蛋重QTL。对蛋重这种较晚表达的限性性状而言,其意义不仅是开发出可用于蛋重分子辅助选育的分子标记,提高蛋重的选择效率,而且有望分离出效应较大的主效QTL,为从分子层面解析蛋重调控机制奠定基础。材料与方法 :从略阳乌鸡蛋用系7世代育种核心群随机选取352只母鸡,在第34周、第42周、第48周分别连续采集3枚鸡蛋测量蛋重,取平均值作为第34周、第42周和第48周蛋重,记为EW34、EW42和EW48。并于34周龄采集静脉血用于基因组DNA提取和文库构建。使用NNBSEQ平台PE150方案测序,平均测序深度为6×。对SNP过滤以后,使用GEMMA中的LMM模型对各时期蛋重进行全基因组关联分析。从9世代蛋用系育种核心群于42周随机选取120枚种蛋测定蛋重、蛋黄重、蛋清重和蛋壳重,分析各成分随蛋重变化情况。使用UCSC数据库(http://genome.ucsc.edu)进行候选基因最显著关联SNP (Lead SNP)区域基因组调控元件分析,并使用ChickenGTEx(https://ngdc.cncb.ac.cn/chickengtex/home)分析与Lead SNP相关联的候选基因组织表达特征,结合RTqPCR,解析Lead SNP和候选基因影响蛋重的可能方式。结果:蛋重性状GWAS结果显示,在三个时间点蛋重分别鉴定出9个、8个和10个达到暗示性显著性阈值(P <1.25×10-6)的SNP位点,均为内含子变异或基因间区变异。其中,EW34 Lead SNP(P=1.00×10-7)位于2号染色体,能够解释7.83%的表型变异;EW42和EW48 Lead SNP分别位于1号染色体(P=5.91×10-8)和8号染色体(P=4.91×10-8)上,分别能够解释8.13%和8.90%的表型变异。对于基因间区变异位点,本研究以变异位点上下游最近基因作为候选基因,结合功能注释,共鉴定出MAD1L1、ZIC3、PROM1、RDX、DNM3、TNS3、SLC4A1、MLYCD、ARFGEF3、RGS12、SYT10、RAB11FIP4、UBTF、ENY2、EBAG9、RHOF、TMEM120B、TTBK2、ROM1、DNAAF6、FRMPD3等21个蛋重候选基因。略阳乌鸡蛋各组分随蛋重变化分析结果显示,随着蛋重的增加,各成分重量均持续增加,但各组分占比几乎无变化,表明蛋重的增加是卵巢脂质沉积和输卵管分泌能力整体改善的结果。LeadSNP区域基因组调控元件分析结果显示,三个时间点Lead SNP均位于调控元件区域。候选基因组织表达特征分析结果显示,EW42候选基因RDX在肝脏、卵巢和输卵管中高表达。RT-qPCR结果显示,EW42LeadSNPG> C会显著降低RDX在卵巢中的表达量(P=0.047),表明EW42LeadSNPG>C是RDX内的一个功能性突变位点。讨论:本研究通过GWAS分析鉴定出多个与略阳乌鸡蛋重性状显著相关的SNP位点及候选基因,其中TNS3、RDX和DNM3被确定为影响蛋重的核心候选基因。这些基因主要参与卵泡发育与卵母细胞成熟(MAD1L1、ZIC3、PROM1)、细胞骨架与膜运输(RDX、DNM3、TNS3)、营养转运与代谢(SLC4A1、MLYCD、ARFGEF3)、信号通路与激素调节(RGS12、SYT10、RAB11FIP4)、表观遗传与转录调控(UBTF、ENY2、EBAG9)和输卵管微环境(RHOF、TMEM120B、TTBK2、ROM1、DNAAF6、FRMPD3)等,可能通过调控卵巢功能、卵黄脂质沉积和输卵管分泌能力影响蛋重。值得注意的是,RDX在卵巢中高表达,且EW42 leadSNP G> C会显著降低卵巢中的表达水平(P=0.047),说明其是与蛋重相关的功能性突变位点,为后续略阳乌鸡蛋重精准高效的分子选育奠定了基础。更多还原