CN105624155A - 一种影响猪饲料转化率性状的分子标记及应用 - Google Patents

一种影响猪饲料转化率性状的分子标记及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种影响猪饲料转化率性状的分子标记及应用，属于分子标记辅助选择技术及动物遗传育种技术领域。本发明所述的分子标记是通过全基因组关联(GWAS)分析得到，其核酸序列如SEQ？ID？NO:1所示，在该猪基因组序列的第690bp处有一个C>A的核苷酸单碱基突变(命名为：g.690C>A)，突变显著影响了猪的饲料转化率性状。本发明公开了该分子标记的制备及应用。

Description

一种影响猪饲料转化率性状的分子标记及应用
技术领域
本发明涉及分子标记辅助选择技术及动物遗传育种技术领域，特别涉及一种影响猪饲料转化率性状的分子标记及应用。
背景技术
2014年，全球的猪肉总产量达1.10亿吨，而中国的猪肉产量排名第一，占世界总产量的51.3％。另外，猪肉作为我国最主要的肉类来源，生猪养殖产业在我国畜牧业中占据着举足轻重的地位。此外，自八十年代以来，猪肉一直是城乡居民餐桌上的主打肉类，城乡居民猪肉消费始终占到肉类消费的60％以上，始终占据主导地位。猪肉消费具有不可替代性，其安全性和有效供给既是关系到老百姓切身利益的大事，也是影响社会发展和稳定的大事。
养猪业是我国畜牧业中的主要产业，也是大多数农村地区发展经济的支柱产业。在养猪行业中，饲料成本占养猪总成本的65-75％。因此，降低生猪养殖中的饲料转化率，提高饲料利用效率，降低饲料成本关系到养猪企业发展，乃至生存。
另一方面，随着规模化养猪的迅速兴起，养猪场普遍采用配合饲料，饲料的需求量逐年上升，人猪争粮的矛盾日益突出。而预计到2030年，中国将有16亿人口，届时预计需要7.43亿吨粮食，而根据目前产量推算，我国只能提供7.1亿吨粮食，另外在2010年，饲料粮已经占我国粮食总量的40％，预计到2020及2030年，该比例更是将达45-50％，粮食已经不能满足人类的需求。毫无疑问，未来数十年我国蛋白质饲料和能量饲料将长期处于供需紧平衡状态，饲料原料的短缺将威胁到中国粮食安全。
饲料转化效率是衡量畜禽对饲料利用效率高低的一项重要的经济技术指标。养猪生产是否盈利更加取决于猪群饲料转化率的高低。假如饲料转化率提高0.1：1，我国养猪业每年可节约饲料805万吨，相当于564万亩土地的粮食产量。按60％的配方比例计，可节约玉米483万吨，超过了目前我国一年300多万吨的玉米进口；按20％的配方比例和79％的出粕率计，可节约大豆204万吨，相当于一年大豆进口量6338万吨的1/20。饲料转化率的提高对于解决我国饲料用粮短缺问题、缓解人畜争粮矛盾意义重大。显然，饲料转化率无疑是种猪遗传改良工作中的首要性状。因此，如何提高饲料利用率，减少饲料消耗是当前养猪业面临的重要问题之一。
然而，饲料转化率作为种猪遗传改良工作中的首要性状，却少有在杜洛克猪群体中鉴定与饲料转化率相关的分子标记。
发明内容
为克服上述现有技术中存在的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种影响猪饲料转化率性状的分子标记，所述分子标记的核苷酸序列如SEQIDNO：1所示，其中序列中的M是A或C，导致猪饲料转化率性状的不同。
所述分子标记位于猪的12号染色体上的核苷酸序列上，所述分子标记的SNP位点为SEQIDNO:1序列标注位置为690的C690-A690的核苷酸突变；所述的分子标记的SNP位点对应于国际猪基因组10.2版本参考序列12号染色体上第17941131个核苷酸位点A>C突变。
本发明的另一目的在于提供上述的分子标记在筛选优良饲料转化率性状的猪品种的方法，具体为，检测猪12号染色体上权利要求1所述的分子标记，所述分子标记的5’端第690位单核苷酸是C还是A，淘汰C保留A。具体体现在所述种猪选自广东温氏食品集团股份有限公司种猪分公司的纯种杜洛克及其合成系。
本发明的另一目的在于提供一种用于鉴定上述影响猪饲料转化率性状的分子标记的引物对，所述引物对的核酸序列如下所示：
正向引物序列如SEQIDNO：2所示；
反向引物序列如SEQIDNO：3所示。
上述的引物对在鉴定影响猪饲料转化率性状中的应用。
上述的引物对在猪分子标记辅助育种中的应用。
上述的引物对在调节猪饲料转化率中的应用。
本发明的再一目的在于提供一种猪的遗传改良的方法，所述方法包括：确定种猪核心群中的种猪的上述的影响猪饲料转化率性状的分子标记的位点，并根据所述分子标记做出相应的选择：在所述种猪核心群中选择在所述第17941131位点为AA、AC基因型的种猪个体，淘汰在该位点为CC基因型的种猪个体，以逐代提高该位点的等位基因A的频率，从而降低后代猪的饲料转化率。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
本发明研究并确定影响饲料转化率相关的分子标记，验证其对饲料转化率性状的影响效应，最终建立高效准确的分子标记辅助育种技术，将其应用于种猪饲料转化率性状遗传改良中，从而降低猪的饲料转化率，进而节约粮食，降低企业生产成本，提高企业利润，增加核心竞争力。
附图说明
图1为杜洛克猪在12号染色体上关于饲料转化率性状的全基因组关联(GWAS)分析图；其中：横坐标表示猪的染色体编号；纵坐标表示-logP值。
图2为有关杜洛克猪饲料转换率性状主效突变位点g.690C>A不同基因型的测序结果峰图；
其中(a)表示基因型为AC型的测序结果峰图；
(b)表示基因型为AA型的测序结果峰图；
(c)表示基因型为CC型的测序结果峰图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明的上述发明目的具体是这样实现的：
实施例1
1、实验动物
本发明所使用的实验猪群群体为广东温氏食品集团股份有限公司种猪分公司的纯种杜洛克及其合成系群体，为种猪分公司核心群。
本实验共选取该资源群体中324头杜洛克种公猪，每个个体在30kg到100kg体重之间时用奥饲本种猪生产性能测定系统进行数据收集。
杜洛克猪产仔数较少，大群平均仅为9～10头，但生长快，饲料转化率高，胴体瘦肉率高，肌内脂肪含量较高，抗逆性强。国内商品猪生产已建立起较为成熟的杂交配套体系。其中杜长大的杂交组合在我国的内销和外销市场中持续保持绝对优势地位，作为终端父本的杜洛克种猪，对商品猪的遗传贡献率占50％。因此，提高杜洛克种公猪的生产性能的研究显得尤为重要。
2、实验方法
本实验所有猪全部采用圈养方式进行饲养，在生长育肥阶段每栏圈养10-12头猪(每头猪占用面积为2㎡)，只有采食饮水，并按照统一饲养标准。每千克日粮营养水平为：粗蛋白16％，消化能13.1MJ，赖氨酸0.78％，钙0.6％，磷0.5％。每个圈安装有奥饲本种猪生产性能测定系统，能够检测每头猪的每日体重、每日采食次数和每日采食量。我们对奥饲本种猪生产性能测定系统自动生成的数据进行数据处理，剔除异常值，同时用R软件使用前后4天平均值的方法来补齐饲料转化率缺失或者异常的数据。
3、猪全基因组60KSNP判型
从上述资源群体中选取的324头杜洛克种公猪中的每个个体采集一小块耳样，用标准苯酚-氯仿法提取全基因组DNA，经Nanodrop-ND1000分光光度计检测质量后统一将浓度稀释至50ng/μl，送北京怡美通德有限公司在IlluminaBeadstration平台上根据公司标准流程进行猪全基因组60KSNP芯片(Illumina,美国)基因型判定。利用R语言GenABEL包中checkmarker对所有样本60K芯片扫描分型数据进行质量控制，剔除检出个体率低于95％、家系孟德尔错误率高于0.1、最小等位基因频率小于0.05且哈代-温伯格平衡显著性水平高于10-6的SNP，最终得到约4万个SNP的有效基因型数据。
4、全基因组关联(GWAS)分析
为了消除群体层化效应，本发明采用线性混合模型单点回归分析并结合R语言GenABEL软件包进行GWAS分析，分析模型中利用个体间基因组的相似度校正层化效应。采用Bonferrini法确定SNP与饲料转化率性状关联程度的显著性阈值，染色体水平显著阈值为1除以有效SNP位点数量，即染色体显著水平阈值为2.43×10-5，即1/41000(有效SNP数量)。
GWAS分析结果如图1所示。从图1可知，在杜洛克及其合成系中，在12号染色体中存在显著影响饲料转化率的位点，最强关联的SNP为g.690C>A(P＝1.44E-5)。
5、不同基因型与饲料转化率表型的关联性分析
根据表1可知，分子标记的SNP位点g.690C>A与饲料转化率性状极显著相关(P<0.001)，说明此分子标记显著影响猪的饲料转化率性状，可以通过对猪的此SNP位点的辅助选择，从而降低该群体饲料转化率，进而加快育种进程。
另外根据表1还可知，CC型比AA和AC型的平均饲料转化率高，说明纯合子CC对平均饲料转化率是最不利的。通过表2进一步得知，纯合子CC与AA和AC基因型显著差异，而CC与AA基因型更是差异极显著，这进一步说明纯合子CC对饲料转化率最不利。饲料转化率是生长性状的重要指标，饲料转化率低说明猪的生长性能好。因此，CC基因型的猪的生长性能是最差的，我们在进行育种的过程中需要淘汰CC型的种猪，保留AA和AC型的种猪，以逐代提高该位点的等位基因A的频率。
表1分子标记的SNP位点g.690C>A与饲料转化率的相关性
表2分子标记的SNP位点g.690C>A不同基因型组间差异性
6、目的DNA序列扩增及测序
(1)引物设计
通过Ensembl网站(http://asia.ensembl.org/index.html)下载猪的12号染色体上SEQIDNO:1的DNA序列。并利用引物设计软件primerpremier6.0设计引物。
设计的引物的DNA序列如下所示：
P001正向：5’-AACCTCGGAAGACATCAC-3’，
P002反向：5’-AGGGTTCAATCGACACTAC-3’；
(2)PCR扩增
10uL的反应体系中加入DNA模板1uL，双蒸水3.4uL，2×TagPCRStanMixwithLoadingDye5uL，引物P001和P002各0.3ul。PCR反应条件为：94℃预变性5min后，94℃变性30s、63.6℃退火30s、72℃延伸60s，30个循环，最后72℃延伸5min。
(3)DNA序列测定
最后对PCR扩增后的产物进行测序，序列测定由赛默飞世尔科技公司完成，基因片段测序要求为双向测通。
测序结果如下所示：
注：序列表中标注的M为突变位点，用标有下划线显示(括号中为突变碱基，为等位基因突变)，在该序列的首尾加粗显示为引物序列。
7、分子标记的SNP位点g.690C>A效应分析
通过对分子标记辅助选择，对群体内基因型的CC的淘汰，我们显著降低了群体的饲料转化率，饲料转化率提高在0.1～0.15：1之间，以每头猪100kg，总计10000头的万头规模猪场计算，能够节省100～150吨饲料。按照育肥猪饲料4500元的价格计，可节约45～68万元；按60％的配方比例计，可节约玉米60～90吨；按20％的配方比例和79％的出粕率计，可节约大豆25～38吨。
本发明通过对SEQIDNO:1序列中的第690个位碱基突变位点进行检测，初步进行其基因型与猪的饲料转化率性状之间的关联分析的应用，为猪的分子标记辅助选择提供了一个新的分子标记。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种影响猪饲料转化率性状的分子标记，其特征在于：所述分子标记的核苷酸序列如SEQIDNO：1所示，其中序列中的M是A或C，导致猪饲料转化率性状的不同。
2.一种用于鉴定权利要求1所述分子标记的引物对，其特征在于：所述引物对的核酸序列如下所示：
正向引物序列如SEQIDNO：2所示；
反向引物序列如SEQIDNO：3所示。
3.权利要求1所述的分子标记在筛选优良饲料转化率性状的猪品种的方法，其特征在于，检测猪12号染色体上权利要求1所述的分子标记，所述分子标记的5’端第690位单核苷酸是C还是A，淘汰C保留A。
4.权利要求2所述的引物对在鉴定影响猪饲料转化率性状中的应用。
5.权利要求2所述的引物对在猪分子标记辅助育种中的应用。
6.权利要求2所述的引物对在调节猪饲料转化率中的应用。
7.一种猪的遗传改良的方法，其特征在于：所述方法包括：确定种猪核心群中的种猪的权利要求1所述的分子标记的位点，并根据所述分子标记做出相应的选择：在所述种猪核心群中选择在所述第17941131位点为AA、AC基因型的种猪个体，淘汰在该位点为CC基因型的种猪个体，以逐代提高该位点的等位基因A的频率，从而降低后代猪的饲料转化率。
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