候選基因集法及IGF1-FoxO通路與豬生長發(fā)育的關(guān)聯(lián)研究.pdf

1、豬的生長發(fā)育影響增重速度、飼料轉(zhuǎn)化效率以及胴體組成等諸多性狀，進(jìn)而影響經(jīng)濟(jì)效益。然而至目前為止，對于豬的生長發(fā)育調(diào)控機(jī)理仍不是十分清楚，以致嚴(yán)重制約了豬種的遺傳改良。近些年來，候選基因分析、全基因組掃描以及全基因組關(guān)聯(lián)分析等均被用于揭示生長發(fā)育等復(fù)雜性狀的遺傳機(jī)制，但是這些方法可以找出影響數(shù)量性狀的DNA片段(QTL)或SNP位點，卻不能反映從基因到性狀的生物學(xué)過程。為此，本項目首先提出了候選基因集法，進(jìn)而將這種方法運用到了豬生長發(fā)育遺

2、傳機(jī)制的研究中。
　　 一、候選基因集法的建立：候選基因法具有一定的盲目性并易受環(huán)境因素影響，QTL定位需要特定的群體資源并且區(qū)間跨度太大，全基因組關(guān)聯(lián)分析則面臨費用高昂等問題。有鑒于此，本文提出了候選基因集法，包含基因集的定義、QTL上的映射、SNP點的推斷、SNP檢測分型、表型分型、關(guān)聯(lián)分析以及功能驗證等規(guī)范化的步驟與流程。該方法具有較強(qiáng)的目的性、針對性、操作簡單、費用合理等優(yōu)點。
　　 二、骨骼肌再生時間序列芯片的

3、轉(zhuǎn)錄因子分析：骨骼肌在受到創(chuàng)傷后具有很強(qiáng)的再生能力。這一過程在諸多轉(zhuǎn)錄因子的精細(xì)調(diào)控下完成。這些調(diào)控進(jìn)程往往通過調(diào)控網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮其功能。我們利用已有的時間序列芯片及啟動子區(qū)域結(jié)合位點信息研究了骨骼肌再生過程的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。通過對共表達(dá)基因啟動子區(qū)域結(jié)合位點信息的分析，我們獲得了一系列轉(zhuǎn)錄因子與靶基因的關(guān)系。時間延遲分析通過相關(guān)系數(shù)及調(diào)控時間延遲量進(jìn)一步探究了真正的轉(zhuǎn)錄因子與靶基因間的調(diào)控關(guān)系。通過分析我們獲得了13個在骨骼肌再生過程中發(fā)揮重

4、要作用的轉(zhuǎn)錄因子，其中的6個轉(zhuǎn)錄因子已經(jīng)有文獻(xiàn)報道過。這些轉(zhuǎn)錄因子中的FoxO3富集于胰島素信號通路(IGF1-FoxO)，該信號通路曾被報道與生長發(fā)育密切相關(guān)。因此，鼠的骨骼肌再生芯片分析提供的IGF1-FoxO可以作為影響豬生長發(fā)育的候選通路。
　　 三、IGF1-FoxO通路進(jìn)化分析：IGF1-FoxO信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在內(nèi)分泌調(diào)控進(jìn)程中發(fā)揮著重要作用，該信號通路在脊椎動物物種中保持一定的一致性。雖然該信號通路成員組成在模式生物

5、物種中已經(jīng)被廣泛研究，但是通路的進(jìn)化模式還有待于進(jìn)行深入的研究。我們首先對通路成員組成即在不同的物種中信號通路成員的組成是否存在差異開展了研究，進(jìn)而對在這一復(fù)雜的系統(tǒng)中各個成員組成在進(jìn)化歷程中是否具有相似的選擇約束等問題做了探索。我們的結(jié)果表明大多數(shù)的通路成員存在于所有的待研究的物種中，他們遭受較強(qiáng)的選擇約束。通路成員中的2個基因受到正選擇的影響。我們發(fā)現(xiàn)整個通路的選擇強(qiáng)度呈梯度變化，即上游基因相對于下游基因具有相對較強(qiáng)的選擇約束。我們

6、的研究也發(fā)現(xiàn)，通路成員的選擇壓力影響因素較為復(fù)雜，除受密碼子偏性、蛋白長度影響外，還有其它的待研究因素。
　　 四、豬IGF1-FoxO通路成員的確定及通路成員SNP信息的推斷：通過對模式生物進(jìn)行進(jìn)化研究，我們獲得了通路成員的保守組成。我們利用人、鼠模式生物的27個保守基因分別到豬的基因組數(shù)據(jù)庫進(jìn)行blast搜索，用來獲取豬的通路成員。因為豬的基因組注釋信息的不完整性，所以我們同時也采用搜索通路成員的側(cè)翼序列，用來盡可能獲取豬的

7、通路成員。最終我們獲得保守通路27個成員中的22個基因。我們將這些基因定義為要研究的基因集。這些通路成員基因序列與NCBI TraceRepository和GenBank中的鳥槍序列進(jìn)行blast搜索及序列比對操作，進(jìn)而推斷通路成員的SNP位點信息。
　　 五、IGF1-FoxO通路SNP的檢測分型及性狀的關(guān)聯(lián)分析：在對豬IGF1-FoxO通路SNP推斷分析的基礎(chǔ)上，我們運用SNaPshot與PCR-RFLP技術(shù)對豬部分通路基因

8、多態(tài)位點進(jìn)行檢測分型，同時運用奧斯本自動喂料記錄系統(tǒng)對111頭杜長大豬做了生長育肥試驗，進(jìn)而對多態(tài)位點與生長發(fā)育相關(guān)性狀進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，以期闡明通路中的哪些基因、哪些SNP位點決定了性狀的不同表型，這些基因和多態(tài)位點是如何發(fā)揮作用的，即其生物學(xué)功能及作用模式如何，從而在通路水平上揭示豬的生長發(fā)育機(jī)制。研究結(jié)果表明，F(xiàn)oxO3可能是控制生長發(fā)育的一個主效基因或者與控制生長發(fā)育的主效基因緊密連鎖。
　　 我們所開展的這些研究，為揭示復(fù)