基因组选择技术在农业动物育种中的应用

基因组选择(genomic selection, GS)是畜禽经济性状遗传改良的重要方法。随着高密度SNP芯片和二代测序价格的下降,GS技术越来越多被应用于奶牛、猪、鸡等农业动物育种中。然而,降低全基因组SNP分型成本、提高基因组育种值(genomic estimated breeding value,GEBV)估计准确性仍然是GS研究的主要难题。本文从全基因组SNP分型策略和GEBV估计模型两个方面进行了综述,并对目前GS技术在主要畜禽品种中的应用现状进行了介绍,以期为GS在农业动物育种中的深入开展提供借鉴和参考。     

植物全基因组选择技术的研究进展及其在玉米育种上的应用（英文）

全基因组选择技术通过全基因组中大量的单核苷酸多态性标记(SNP)和参照群体的表型数据建立BLUP模型估计出每一标记的育种值,称为估计育种值(GEBV),然后仅利用同样的分子标记估计出后代个体育种值并进行选择。该文就近年来国内外有关影响基因组选择效率的主要因素——参考群体的类型与大小、模型的建立方法、标记的类型及其数目、性状遗传力,以及对基因组选择效率的影响等方面的研究进展进行综述,并介绍了全基因组选择技术在玉米育种上应用概况以及对未来的展望。     

猪IGF2基因外显子4b的遗传多态性及其遗传效应

采用PCR-SSCP方法检测猪胰岛素样生长因子2(insulin-like growth factor 2,IGF2)基因外显子4b的多态性,并分析其对初生重、断奶重、6月龄重和背膘厚的遗传效应。根据猪IGF2基因的DNA序列(AY044828)设计引物,在exon4b上发现了一个多态性位点,并对纯合子进行测序,发现13位C→A转换,且存在3种基因型(AA、AB、BB)。统计结果表明,3种基因型在各品种中的分布不一致,长白猪与大白猪比较,莱芜猪与大薄莲猪比较,沂蒙黑猪和里岔黑猪比较差异不显著(P>0.05);其他猪种间基因型分布的差异均显著(P<0.05)。固定效应模型分析结果表明,初生重,断奶重和背膘厚基因型间差异显著(P<0.05),而6月龄重基因型间差异不显著(P>0.05)。最小二乘分析结果表明,BB基因型个体同AA和AB、基因型个体比较初生重和断奶重的差异显著(P<0.05),3种基因型在初生重和断奶重的大小排列顺序为AA>AB>BB;AA基因型个体同AB和BB基因型个体比较背膘厚的差异显著(P<0.05),3种基因型在背膘厚的大小排列顺序为BB>AB>AA。因此,推测IGF2基因对个体的生长速度和胴体瘦肉率存在一定的影响,将IGF2基因应用于猪育种过程中的标记辅助选择可以加快猪的育种进程。     

猪IGF2基因的遗传多态性及其遗传效应分析

采用PCR-SSCP方法检测胰岛素样生长因子2 (insulin-like growth factor 2, IGF2)基因外显子7, 8, 9的多态性, 并分析其对初生重、断奶重、6月龄重和6月龄背膘厚的遗传效应。根据猪IGF2基因的DNA序列(AY044828)设计3对引物, 结果在Ex8引物对扩增的片段上发现了多态性, 并对纯合子进行测序, 发现exon8的53位存在C→T转换, 且检测到3种基因型(AA、AB、BB)。统计结果表明, 3种基因型在各品种中的分布不一致, 长白猪与大白猪比较, 莱芜猪与大薄莲猪比较, 沂蒙黑猪和里岔黑猪比较差异不显著(P > 0.05); 其他猪种间基因型分布的差异均显著(P < 0.01)。固定效应模型分析结果表明, 初生重和6月龄背膘厚基因型间差异显著(P < 0.05), 而断奶重和6月龄重基因型间差异不显著(P > 0.05)。最小二乘分析结果表明, BB基因型个体同AA和AB基因型个体比较初生重的差异显著(P < 0.05), 3种基因型在初生重的大小排列顺序为AB > AA > BB; AA基因型个体同AB和BB基因型个体比较6月龄背膘厚的差异显著(P < 0.05), 3种基因型在6月龄背膘厚的大小排列顺序为BB > AB > AA。因此, 推测IGF2基因对个体的初生重和胴体瘦肉率存在一定的影响, 将IGF2基因应用于猪育种过程中的标记辅助选择可以加快猪的育种进程。     

猪esr基因反转录转座子插入多态性及其与大白猪生产性能的关联性分析

雌激素受体 (Estrogen receptor,esr) 介导雌激素影响相关基因表达,从而调控哺乳动物的生长和繁殖机能。为了探讨esr基因的反转录转座子多态性对猪生长性能的影响,文中应用比较基因组学和生物信息学方法,预测猪esr基因的反转录转座子插入位点,采用PCR方法验证不同品种猪中插入多态性,并将该基因型与大白猪性能进行关联分析。结果显示,esr1和esr2基因验证后得到4个反转录转座子多态性位点,分别是位于esr1基因内含子2的esr1-SINE-RIP1、位于内含子5的esr1-LINE-RIP2和esr1-SINE-RIP3,以及位于esr2基因内含子1的esr2-LINE-RIP。其中esr1-SINE-RIP1的287 bp SINE插入对大白猪的活体背膘厚和100 kg体重背膘厚有显著影响 (P<0.05) ,纯合有插入 (SINE+/+) 的活体背膘厚和100 kg体重背膘厚显著高于杂合有插入 (SINE+/-) 和无插入 (SINE-/-) 型。这表明esr1-SINE-RIP1位点可作为分子标记辅助选育大白猪的背膘厚性状。     

植物全基因组选择技术的研究进展及其在玉米育种上的应用

全基因组选择技术通过全基因组中大量的单核苷酸多态性标记（SNP）和参照群体的表型数据建立 BLUP 模型估计出每一标记的育种值,称为估计育种值（GEBV）,然后仅利用同样的分子标记估计出后代个体育种值并进行选择。该文就近年来国内外有关影响基因组选择效率的主要因素——参考群体的类型与大小、模型的建立方法、标记的类型及其数目、性状遗传力,以及对基因组选择效率的影响等方面的研究进展进行综述,并介绍了全基因组选择技术在玉米育种上应用概况以及对未来的展望。     

生长激素基因(GH2)多态性与猪部分生产性能的关系

采用PCR -RFLP对南昌白猪 (117头 )和大约克夏猪 (36 1头 )的GH 2基因 - 119～ +486bp的片段进行了扩增 ,并用ApaⅠ酶切 ,产生了 2个等位基因A(44 9+10 1+5 5bp)和B(316 +133+10 1+5 5bp)。分析了不同基因型对个体初生重、2月龄重、4月龄重、6月龄重、校正背膘厚、平均背膘厚、瘦肉率和料重比等生产性能的影响。结果表明 ,在南昌白猪中 ,不同GH 2基因型间在所测的生产性能上差异不显著 (P >0 0 5 ) ;在大约克夏猪中 ,AA型猪的瘦肉率最低、与BB型猪相比 ,差异显著 (P <0 0 5 )。     

应用VCE4.0估计长白猪生长性状的遗传参数

应用PEST和VCE4.0对温氏长白猪的主要生长性状进行了遗传分析。利用温氏水台原种猪场1998～2002年的6344头长白猪生长性能测定记录,运用多性状动物模型REML方法估计主要生长性状的遗传参数。估计遗传力的变化范围为0.207～0.493,性状达30kg体重日龄（AGE30）、达100kg体重日龄（AGE100）、30～100kg平均日增重（ADG）和100kg体重活体背膘厚（FAT）的估计遗传力分别是0.207、0.396、0.304和0.493;FAT/ADG、FAT/AGE100、ADG/AGE100、ADG/AGE30和AGE30/AGE100的各自遗传相关为-0.343、0.180、-0.941、-0.48和0.745;它们的表型相关分别为-0.139、0.138、-0.829、-0.026 和 0.565;AGE30、AGE100、ADG和FAT的窝效应估计结果分别为0.194、0.156、0.157和0.043。     

猪激素敏感脂肪酶基因外显子1的遗传多态性分析

采用PCR-SSCP方法检测猪激素敏感脂肪酶（hormone sensitive lipase,HSL）基因外显子1的多态性,并分析其与初生重、断奶重、6月龄重和背膘厚的关联性。根据猪HSL基因的DNA序列（AJ000483）设计5对引物,结果在P5引物对扩增的片段上发现了多态性,并对纯合子进行测序,发现外显子1的874bp处存在G-A转换,且存在3种基因型（AA、AB、BB）。统计结果表明,3种基因型在各品种中的分布不一致,长白猪和大白猪与莱芜猪和沂蒙黑猪比较差异极显著（P〈0．01）,长白猪与大白猪比较,莱芜猪与沂蒙黑猪比较差异均不显著（P〉0．05）。固定效应模型分析结果表明,背膘厚基因型间差异显著（P〈0．05）,而初生重、断奶重和6月龄重基因型间差异均不显著（P〉0．05）。最小二乘分析结果表明,BB基因型个体同AB和AA基因型个体比较背膘厚的差异显著（P〈0．05）,3种基因型在背膘厚的大小排列顺序为BB〈AB〈AA。因此,推测HSL基因对个体胴体瘦肉率存在一定的影响将HSL某因应用于猪育种过程中的标记辅助选择可以加快猪的育种进程。     

猪IGF2基因外显子3的遗传多态性及遗传效应分析

采用PCR-SSCP方法检测猪胰岛素样生长因子2(insulin-like growth factor 2,IGF2)基因外显子3多态性,分析其对初生重、断奶重、6月龄重和背膘厚的遗传效应,根据猪IGF2基因的DNA序列(AY044828)设计引物,结果在其扩增片段上检测到多态性,对纯合子进行测序,发现1GF2-ex3-A36T和IGF2-ex3-G109A两个多态性位点,并且这2个多态性位点完全连锁,检测到3种基因型(A36A/G109G.A36T/G109A和T36T/A109A),统计结果表明,基因型在各品种中分布不一致,长白猪和大白猪与莱芜猪、大薄莲猪、沂蒙黑猪和里岔黑猪比较基因型分布差异极显著(P＜0.01);其它猪种间基因型分布差异均不显著(P＞0.05),固定效应模型分析结果表明,初生重和背膘厚基因型间差异显著(P＜0.05),而断奶重和6月龄重基因型间差异不显著(P＞0.05),最小二乘分析结果表明,A36A/G109G基因型个体同A36T/G109A和T36T/A109A基因型个体比较初生重和背膘厚的差异显著(P＜0.05),3种基因型初生重的大小排列顺序为A36A/G109G＜A36T/G109A＜T36T/A109A,背膘厚的大小排列顺序为A36A/G109G＞A36T/G109A＞T36T/A109A.因此,推测IGF2基因对个体的初生重和胴体瘦肉率存在一定的影响,将IGF2基因应用于猪育种过程中的标记辅助选择,将可以改善猪肉品质,加快猪的育种进程.     

猪ACTA2基因的克隆、表达分析及其与生产性状的关联

为鉴定对猪生产性状有重要影响的新分子标记,文章采用电子克隆结合PCR方法获得了猪肌动蛋白α2(Actin alpha 2, ACTA2)基因编码区序列和部分基因组序列,建立了第2内含子C1554T替换的PCR-HinfⅠ- RFLP基因分型方法,在所检测的7个不同猪群中除大白和梅大群体外,其他群体中均是C等位基因频率高于T等位基因的频率。标记与性状关联分析发现ACTA2基因型与肩部背膘厚、臀部背膘厚、肥肉率、瘦肉率、股二头肌pH和肌内脂肪显著或极显著相关,TT基因型与CC基因型相比具有更高的瘦肉率以及更低的肥肉率和背膘厚。通过Real-time RT-PCR分析发现ACTA2在大白和梅山两个品种猪骨骼肌中的表达量都随着日龄的增加而降低,在各个阶段,梅山猪中的表达量都比大白猪中的表达量高。     

BF、DRB、DQB、TAPl和IFN-γ基因作为猪抗病育种分子标记的可行性初步分析

疾病的抗性具有一定的遗传差异背景,而免疫学和分子生物学等相关学科技术的发展及社会对猪肉产品质量和动物福利等问题的日益关注,赋予了开展猪抗病育种尤其是分子标记辅助选择研究的必要性.选择了补体B因子基因(BF)、2个MHC Ⅱ类基因(DRB和DQB)、1个抗原加工递呈相关基因(TAPI)和1个Ⅱ型干扰素基因(IFN-γ)等5个具有重要免疫功能的基因作为候选基因,对华农温氏Ⅰ号这一商品化配套系的基础群进行基因型分布检测,及基因型与0～100kg日增重或100kg背膘厚间的关联分析,以探讨开发相关分子标记的可行性.参与基因型检测的样本包括杜洛克、长白、皮特兰和大白4个品种.结果表明TAPI和IFN-γ的基因型在参与生产性能高度选择的各品种内处于Hardy-weinberg平衡(P>0.05),BF在除了大白品种外的其它3品种中均平衡(P>0.05),DRB和DQB为高度不平衡(P<0.0001).基因型与表型的关联分析显示大白品种中IFN-γ的基因型对0～100 kg日增重有影响(P<0.01),长白品种中DRB的基因型与100 kg背膘厚有关(P<0.05),其它品种或其它基因没有检测到与之相关的显著性差异(P>0.05).这5个基因在4个品种中至少TAPI基因表现出与相关生产性状无关,因此对它抗病性能的选择利用将不会造成其它性能的下降.     

基因组选择及其应用

品种选育在农业生产中占有十分重要的地位,育种值估计是品种选育的核心。随着遗传标记的发展,尤其是高通量的基因分型技术,使得从基因组水平估计育种值成为可能,即基因组选择。文章将基因组选择的方法分为两类:一是基于估计等位基因效应来预测基因组估计育种值(GEBV),如最小二乘法,随机回归-最佳线性无偏预测(RR-BLUP)、Bayes、主成分分析等方法;二是基于遗传关系矩阵来预测GEBV,通过采用高通量标记构建个体间的遗传关系矩阵,然后用线性混合模型来预测育种值,即GBLUP法,并以这两种分类简要介绍了基因组选择各种方法的大致原理。影响基因组选择准确性的因素主要有标记类型和密度、单倍型长度、参考群体大小和标记-数量性状基因座(QTL)连锁不平衡(LD)大小等;在基因组选择的各种方法中,一般说来Bayes方法和GBLUP方法具有较高的准确性,最小二乘法最差;GBLUP计算速度快,能够将标记和系谱结合起来,因而比其他方法更具优势。尽管基因组选择取得了很大进展,但在理论方面还面临着一些挑战,如联合育种、长期选择的遗传进展及如何解析与性状有关和无关的标记等。基因组选择在一些动植物育种上已经开始应用,在人类遗传倾向预测和进化动力学研究中也有潜在的应用前景。基因组选择在个体间亲缘关系的量化上有了突破,比传统方法更加精确,因此,基因组选择将会是动植物育种史上革命性的事件。     

山东部分地方猪种MyoG基因5'端遗传多态性及遗传效应分析

采用PCR-SSCP方法对莱芜猪、大蒲莲猪、沂蒙黑猪和里岔黑猪的肌细胞生成素(myogenin,MyoG)基因5'端进行单核苷酸多态性检测,并分析MyoG基因对猪的初生重、60日龄重、210日龄重,60～210日龄平均日增重和背膘厚的影响。根据猪MyoG基因5'端的DNA序列(U14331)设计3对引物,发现5-2引物对扩增的片段有多态性,且存在3种基因型(AA、AB、BB),并对纯合子进行测序,发现2080位G→A突变。χ2独立性检验表明,基因型频率在莱芜猪和大蒲莲猪与沂蒙黑猪和里岔黑猪间存在显著差异(P<0.05)。固定效应模型分析结果表明,初生重基因型间差异显著(P<0.05),而60日龄重、210日龄重、60～210日龄平均日增重和背膘厚基因型间差异不显著(P>0.05)。最小二乘分析结果表明,BB基因型与其他两种基因型比较有较小的初生重和日增重,同AA和AB基因型比较差异极显著(P<0.01),3种基因型在初生重和60～210日龄日增重的大小排列顺序一致,为AA>AB>BB。因此,推测基因型对个体的初生重和日增重存在一定的影响,选择带有A等位基因的个体有望提高个体的初生重和日增重。     

猪MyoG基因内含子1的一个遗传多态性及其遗传效应分析

以长白猪(73),大白猪(68),沂蒙黑猪(57)和莱芜猪(83)为研究对象,采用PCR-SSCP方法 对猪MyoG基因遗传多态性进行分析,并研究基因型与初生重、日增重、肌肉嫩度和背膘厚的相关性.根据猪MyoG 基因的DNA序列（M14331）设计引物,结果在内含子1扩增的片段上发现了一个多态性,检测到2个等位基因(A、B),3种基因型（AA、AB、BB）,并对纯合子进行测序,发现2　943位G→C突变.基因型在不同猪种分布的多重比较,结果表明,大白猪与长白猪、沂蒙黑猪和莱芜猪比较差异显著（P<0.05）,莱芜猪与长白猪和沂蒙黑猪比较差异显著（P<0.05）,长白猪与沂蒙黑猪比较差异不显著（P>0.05）.固定效应模型分析结果表明,初生重及嫩度基因型间差异显著（P<0.01）,而日增重及背膘厚基因型间差异不显著（P>0.05）.最小二乘分析结果表明,BB基因型个体与AA基因型个体比较肌肉嫩度的差异显著（P<0.05）,AA基因型个体与AB和BB基因型个体比较背膘厚的差异显著（P<0.05）.因此,推测MyoG基因对猪肉品质、生长速度及背膘厚存在一定的影响,将 MyoG基因应用于猪育种过程中的标记辅助选择将可以改善猪肉品质,提高生长速度,加快猪的育种进程.     

猪胴体脂肪沉积性状的QTL定位

市场生猪价格的决定因素之一是背膘厚度,因此,对养猪行业来说,确认影响这一性状的基因组区域就显得非常必要,1998年,由大白和梅山猪杂交繁殖的资源家系,随机选留81头F2,全部屠宰,用48个微卫星标记进行1－4,6－7号染色体（SSC）的扫描,用线性模型最小二乘法对胴体脂肪性状进行区间作图,除SSC2外,其余5条染色体共有14个QTL影响脂肪沉积,其中SSC7上4个QTL有印记效应存在,平均背膘厚QTL定位于SSC1,4和7,SSC4平均背膘厚QTL达染色体极显著水平（P＜0．01）,SSC1和7上平均背膘厚STL与多个文献报道结果一致,可能是家猪中普遍存在的QTL,花油率QTL定位于SSC6,内脂率QTL定位于SSC7,肥肉率等其他4项脂肪性状定位在SSC3,4和7。     

猪IGF2基因外显子3的遗传多态性及遗传效应分析

采用PCR-SSCP方法检测猪胰岛素样生长因子2 (insulin-like growth factor 2,IGF2)基因外显子3多态性,分析其对初生重、断奶重、6月龄重和背膘厚的遗传效应.根据猪IGF2基因的DNA序列（AY044828）设计引物,结果在其扩增片段上检测到多态性,对纯合子进行测序,发现IGF2-ex3-A36T和IGF2-ex3-G109A两个多态性位点,并且这2个多态性位点完全连锁,检测到3种基因型（A36A/G109G,A36T/G109A 和 T36T/A109A）.统计结果表明,基因型在各品种中分布不一致,长白猪和大白猪与莱芜猪、大薄莲猪、沂蒙黑猪和里岔黑猪比较基因型分布差异极显著（Ｐ<0.01）;其它猪种间基因型分布差异均不显著（Ｐ>0.05）.固定效应模型分析结果表明,初生重和背膘厚基因型间差异显著（Ｐ<0.05）,而断奶重和6月龄重基因型间差异不显著（Ｐ>0.05）.最小二乘分析结果表明,A36A/G109G基因型个体同A36T/G109A和 T36T/A109A基因型个体比较初生重和背膘厚的差异显著（Ｐ<0.05）,3种基因型初生重的大小排列顺序为A36A/G109G < A36T/G109A < T36T/A109A,背膘厚的大小排列顺序为A36A/G109G > A36T/G109A >T36T/A109A.因此,推测IGF2基因对个体的初生重和胴体瘦肉率存在一定的影响,将IGF2基因应用于猪育种过程中的标记辅助选择,将可以改善猪肉品质,加快猪的育种进程.     

猪CAST基因的遗传多态性及遗传效应分析

采用PCR—SSCP方法对猪cAST基因遗传多态性进行分析。并研究基因型与肉质性状和背膘厚的相关性。根据猪CAST基因的cDNA序列（M20160）设计7对引物。结果在F1／R1。F6／R6引物对扩增的片段上发现了多态性。并对纯合子进行测序。发现317位A—G突变。2042位G—C突变。基因型在不同猪种分布的多重比较结果表明。长白猪、大白猪和杜洛克猪与沂蒙黑猪和莱芜猪比较差异极显著（P〈0．01）。固定效应模型分析结果表明,嫩度及背膘厚基因型间差异显著（P〈0．05）,而pH值、温度及滴水损失基因型间差异不显著（P〉0．05）。最小二乘分析结果表明,不同猪种比较,屠宰12h和24h后肌肉温度、30min和1h后pH值及滴水损失差异显著（P〈0．05）;BBCC和BBDD单元型个体与其他单元型个体比较肌肉嫩度的差异显著（P〈0．01）。AACC和AADD单元型个体与其他单元型个体比较背膘厚的差异显著（P〈0．01）。因此,推测CAST基因对猪肉品质及背膘厚存在一定的影响。将CAST基因应用于猪育种过程中的标记辅助选择将可以改善猪肉品质。加快猪的育种进程。     

猪激素敏感脂肪酶(HSL)基因的研究概况

激素敏感脂肪酶(HSL)基因影响着脂肪的沉积,它在表达或活性上的轻微变异均有可能影响猪的背膘厚和瘦肉率。从激素敏感脂肪酶的功能及作用机制出发,通过候选基因策略克隆出HSL基因,将其精确定位于猪6号染色体6p1.1-1.2上;进而分析了HSL及其基因的分子结构,比较HSL基因在不同物种间的同源性。不同产肉型猪种间存在HSL基因的多态性,籍此可为了解猪脂肪沉积的基因效应、寻找与背膘厚及瘦肉率相连锁的分子标记提供通途,最终实现利用MAS、MAI等技术手段提高猪的瘦肉率。 Abstract:The gene affects the accumulation of lipid and its small variation on the activity or gene expression can influence the lean percentage and backfat traits.Based on the function and acting mechanism,this gene was cloned by candidate approach and located on the porcine chromosome 6P1.1～1.2.The molecular structure of HSL and HSL gene were analyzed.The homologies was attained by comparison between different mammal animals.The polymorphism of the gene in different pig breeds was detected.This will help the understanding of the genic effect on porcine fat deposition.The HSL gene should be regarded as a candidate gene for fatness in pis.It may have a potential use in MAS or MAI to increase the lean percentage of pig.     

猪MyoG基因3′端PCR-SSCP遗传多态性及其遗传效应(英文)

采用PCR-SSCP方法对长白猪、大白猪、杜洛克猪、山西黑猪和马身猪共636头猪的肌细胞生成素(Myogenin,简称MyoG)基因3′端的遗传多态性进行检测,分析MyoG基因对猪的初生体质量、断奶体质量、6月龄体质量和背膘厚的影响。根据已发表的猪MyoG基因3′端侧翼序列设计3对引物,发现F1/R1引物对扩增的片段有多态性。统计结果发现:长白、大白、杜洛克猪种B基因为优势基因,其基因频率分别为0.8807、0.7256和0.8581;山西黑猪种A基因为优势基因,其基因频率为0.9359;马身猪种只检测到A基因。χ2独立性检验表明,基因型分布在外来猪种(长白猪、大白猪、杜洛克猪)与地方猪种(山西黑猪、马身猪)间存在极显著差异(P<0.01)。固定效应模型分析结果表明,初生体质量基因型间差异显著(P<0.05),而断奶体质量、6月龄体质量和背膘厚基因型间差异不显著(P>0.05)。最小二乘分析结果表明,BB基因型与其它2种基因型比较有较大的初生质量,同AA和AB型比较差异极显著(P<0.01)。因此,推测MyoG基因对个体的初生体质量存在一定的影响,选择带有B等位基因的个体有望提高个体的初生体质量。