CN114736974B - 与母猪产程性状相关的snp分子标记及其应用 - Google Patents

与母猪产程性状相关的snp分子标记及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种与母猪产程性状相关的SNP分子标记，该SNP分子标记为位于国际猪基因组Sscrofa11.1版本第6号染色体第164878207位点处的G>A碱基突变，该SNP分子标记位点基因片段如SEQIDNO:1所示，所述SEQIDNO:1核苷酸序列中突变位点为第108位碱基M，所述M表示碱基G或A。该SNP分子标记可以应用于母猪产程性状选育、培育高繁殖力母猪品系、改善母猪群体繁殖力遗传性状、评价母猪产程性状等方面，由此，可以有效缩短母猪的产程，从而降低分娩仔猪死胎率，提升母猪使用年限，提高母猪场的生产效益。

Description

与母猪产程性状相关的SNP分子标记及其应用
技术领域
本发明涉及分子遗传学及动物育种领域，特别涉及一种与母猪产程性状相关的SNP分子标记及其应用。
背景技术
中国是农业大国，养猪业是推动我国农村经济发展的重要产业之一。近年来，科技工作者们致力于母猪繁殖性能的研究，促使母猪的产仔性能得到实质性提升。而随着母猪产仔数增多、仔猪初生重增大，和养猪企业规模化、集约化管理幅度增大，母猪活动受限等，导致母猪产程由最初的1-2h延长至5-6h，甚至更久，这大大威胁到母猪本体健康，降低其使用年限。
母猪将全部胎儿从体内娩出所需要的时间称为母猪产程。在生产中可以将母猪产程划分为三个阶段：从母猪破羊水到第一头仔猪产出的阶段为第一产程；第一头仔猪产出到最后一头仔猪产出需要的时间为第二产程；最后一头仔猪产出到胎衣排出的时间称为第三产程。研究表明，产程延长会增加死胎数量，降低仔猪存活率，长期后果是降低窝产仔猪的生产性能；而产程过长还会严重影响母猪的体力、精神、食欲和奶水，甚至加重母猪产后感染，对母猪本体造成伤害，降低母猪使用年限。此外，母猪产程延长还增加了猪场养殖成本和员工劳动强度。
发明内容
本发明的目的是提供一种与母猪产程性状相关的SNP分子标记及其应用，以缩短母猪产程，减少分娩仔猪死胎率，节约养殖成本和降低员工劳动强度。
根据本发明的一个方面，提供了一种与母猪产程性状相关的SNP分子标记，该SNP分子标记为位于国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体第164878207位点处的G>A碱基突变。
在某些实施方式中，该SNP分子标记位点基因片段如SEQ ID NO:1所示，所述SEQID NO:1核苷酸序列中突变位点为第108位碱基M，所述M表示碱基G或A。
根据本发明的另一个方面，提供了一种与母猪产程性状相关的SNP分子标记在母猪产程性状选育上的应用。
在某些实施方式中，与母猪产程性状相关的SNP分子标记在母猪产程性状选育上的应用方法包括如下步骤：
1)对后备种母猪检测位于国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体第164878207位点处的G>A碱基突变的基因型；
2)选留步骤1)中检测得到的等位基因型为GA或AA基因型的个体，作为留种母猪，淘汰GG基因型个体，可有效缩短选育种母猪的产程。
根据本发明的第三个方面，提供了一种与母猪产程性状相关的SNP分子标记在选育高繁殖性能种母猪品系上的应用，该高繁殖性能是指母猪生产时产程短，仔猪分娩死胎率低。
在某些实施方式中，与母猪产程性状相关的SNP分子标记在选育高繁殖性能种母猪品系上的应用方法包括如下步骤：
1)对后备种母猪检测位于国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体第164878207位点处的G>A碱基突变的基因型；
2)选留步骤1)中检测得到的等位基因型为GA或AA基因型的个体，作为留种母猪，并对该留种母猪进行配种；
3)对步骤2)中配种出生的母猪检测位于国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体第164878207位点处的G>A碱基突变的基因型，保留GA或AA基因型个体，淘汰GG基因型个体，进行繁育，培育出产程短的高繁殖性能种母猪品系。
根据本发明的第四个方面，提供了一种与母猪产程性状相关的SNP分子标记在改良母猪群体繁殖力性状上的应用。
在某些实施方式中，与母猪产程性状相关的SNP分子标记在改善母猪群体繁殖力性状上的应用方法包括如下步骤：
1)对后备种母猪检测位于国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体第164878207位点处的G>A碱基突变的基因型；
2)选留步骤1)中检测得到的等位基因型为GA或AA基因型的个体，作为留种母猪，并对该留种母猪进行配种；
3)对步骤2)中配种出生的母猪检测位于国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体第164878207位点处的G>A碱基突变的基因型，保留GA或AA基因型个体，并对GA或AA个体母猪再次进行繁育选配，保留后代母猪中GA或AA基因型个体，淘汰GG基因型，以逐代提高优势等位基因A的频率，从而缩短后代母猪群体的产程，进而改良和提高后代母猪群体的繁殖力。
根据本发明的第五个方面，提供了一种与母猪产程性状相关的SNP分子标记评价母猪产程性状上的应用。
在某些实施方式中，评价母猪产程性状上的应用通过鉴定待评价母猪位于国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体第164878207位点处的G>A碱基突变的基因型，当基因型为GA或AA时，该待评价母猪产程短；当基因型为GG时，该待评价母猪产程长。
本发明的有益效果：
1、提供了一种与母猪产程性状相关的SNP分子标记，该分子标记的优势等位基因是A，能够显著缩短母猪的产程，从而降低分娩仔猪死胎率，提升母猪使用年限，提高母猪场的生产效益。
2、与母猪产程性状相关的SNP分子标记应用于母猪产程性状选育上时，可以有效缩短母猪的产程，从而降低分娩仔猪死胎率，提升母猪使用年限，提高母猪场的生产效益。
3、与母猪产程性状相关的SNP分子标记应用于选育高繁殖性能种母猪品系上的应用，由此，可以培育出产程短的高繁殖性能的种母猪品系，大大提高母猪的繁殖性能和使用年限，提高母猪场的生产效益。
4、与母猪产程性状相关的SNP分子标记改善母猪群体繁殖力遗传性状上的应用，通过筛选种母猪的基因型，逐代提高优势基因A的频率，改善母猪群体中优势等位基因A的频率，缩短母猪群体的产程，促进猪群体的在繁殖力上的进化。
5、与母猪产程性状相关的SNP分子标记评价母猪产程性状上的应用，该应用可以通过鉴定待评价母猪的基因型来快速、高效、准确地评价该母猪的产程长短，节约人工，提高筛选效率。
附图说明
图1为本发明的曼哈顿图，其中，箭头指向标记的为本发明筛选的SNP分子标记H3GA0055748(G>A)，该标记位于国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体第164878207位点处。
具体实施方式
下面结合附图对发明作进一步详细的说明。
实施例一：母猪产程性状全基因组关联分析
(1)试验动物表型与系谱记录
本研究试验动物来源于广西扬翔农牧有限责任公司2012-2020年间的长白、大白生产母猪，均在育肥阶段进行生长性能测定与遗传评估后选留入群，符合种用标准。母猪产程是通过记录母猪完成第一头仔猪分娩时间点，和完成最后一头仔猪分娩时间点，两个时间点的差值即为该母猪此次分娩的产程记录。本研究共收集到6607头母猪(长白2519头，大白4088头)的13761条产程记录(长白5293条，大白8468条)，分娩胎次为1-10胎。按照均值±3倍标准差的标准对产程性状进行数据清洗，该范围外的表型值定义为缺失值NA。本研究同时收集了试验动物至少3个世代以上的系谱记录。
(2)逆回归育种值估计
按品种分开估计长白、大白母猪产程的逆回归育种值(DEBV)。首先利用长白(大白)母猪的产程表型和系谱信息，采用单性状动物模型估计产程育种值(EBV)，单性状动物模型为：
Y＝Xb+Z1u+Z2p+e
其中Y为产程性状表型；b为固定效应向量，包括分娩场-年-季和胎次；u为加性遗传效应，其服从A为基于系谱信息的亲缘关系矩阵；p为永久环境效应向量，其服从/>e为残差效应向量，其服从/>I为单位矩阵。和/>分别为加性遗传方差、永久环境效应方差和残差方差，X,Z1和Z2分别为b,u和p的关联矩阵。EBV估计采用DMU软件(version 6,release 5.2,http://dmu.agrsci.dk/)的DMU4模块完成。
逆回归育种值DEBV的计算公式(VanRaden and Wiggans 1991)为：
其中DEBV为逆回归育种值，PA为双亲的估计育种值均值，EBV和REL为个体的估计育种值及其可靠性。
(3)基因分型与质量控制
本研究采用GeneSeek Porcine 50K SNP基因芯片(Neogen Corporation,Lansing,MI,USA)对DNA检测合格(OD260/280为1.7-2.0)的母猪个体进行基因分型，该芯片共包含50967个SNP分子标记。
SNP芯片数据下机后进行质量控制，质控流程及标准为：①参照国际猪基因组Sscrofa 11.1序列对上述SNP分子标记物理位置信息进行更新，剔除基因组物理位置重复或未匹配到参考基因组的SNP分子标记；②采用PLINK软件(version 1.9)筛选常染色体和X染色体上的SNP分子标记，并按照标准质量控制标准，即：最小等位基因频率(MAF)≥0.05，SNP检出率(call rate)≥0.90，个体检出率≥0.90进行质控处理；③使用Beagle软件对基因型缺失位点进行填充，并按照上述标准进行二次质控。
试验母猪中同时含有产程DEBV与基因芯片数据的母猪2139头，其基因芯片数据经质控-填充后，剩余2068头试验母猪的43578个SNP分子标记，其中长白726头和大白1342头，用于后续全基因组关联分析。
(4)GWAS统计模型
利用R语言环境下MVP软件包的MLM和FarmCPU模型，分别对产程性状进行GWAS分析，筛选两种模型共同检测的SNP分子标记作为产程性状关联候选SNP分子标记。
其中，MLM模型为：
Y＝Xb+Zu+Mg+e
其中Y为产程性状DEBV值；b为固定效应向量，包括品种和前5个主成分；u为个体加性遗传效应向量，e为残差，/>G基因组亲缘关系矩阵，I表示单位矩阵，/>分别表示加性遗传效应方差和残差方差；g表示SNP替代效应；X、Z和M分别为b、u和g的关联矩阵。
FarmCPU模型为：
Yi＝Xb×a1×PC1+…a3×PC3+b1×Gi1+…bi×Git+dj×Sij+εi
其中，Yi为第i个个体的表型性状；b为固定效应，仅包括品种，X为相应关联矩阵；PC为控制群体遗传背景的前三大主成分效应；a为三大主成分效应对应的回归系数；Git为第t个加入到模型的可能关联位点的基因型，第一次迭代为空；bi为加入到模型中的可能关联位点的相应效应值；Sij为第i个个体的第j个遗传标记基因型；dj为Sij的相应效应值；ε为模型残差效应；假定服从正态分布：为残差方差，I为相应的单位关联矩阵。
随机效应模型使用SUPER算法利用遗传标记的P值和位置信息来优化不同组合的可能关联位点，该模型如下：
Yi＝μi+εi
其中，Yi为第i个个体的表型性状；μi为第i个个体的总遗传效应，假定服从正态分布：为未知的遗传方差；K为从不同组合的显著关联位点计算的亲缘关系矩阵；假定服从正态分布：/>为残差方差，I为相应的单位关联矩阵。
(5)性状关联标记筛选
本研究采用Bonferroni校正法来筛选性状关联标记位点，将1/N值作为阈值来判定全基因组水平显著关联的SNP分子标记，其中N为质控后SNP分子标记个数。利用所有SNP分子标记的-log10(P)作曼哈顿图(图1)，并结合MLM和FarmCPU模型检测结果共同筛选性状显著关联SNP分子标记。如图1所示，在国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体上第164878207位点处检测到与母猪产程显著关联的SNP分子标记，该分子标记为H3GA0055748(G>A)。
实施例二：标记H3GA0055748(G>A)(国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体上第164878207位点处G>A突变)对母猪产程的影响
本实施例采用多因素方差分析模型，分析标记H3GA0055748(G>A)不同基因型对母猪产程的影响。多因素方差分析模型如下：
Yijkl＝μ+Bi+HYSj+Pk+Ml+eijkl
其中，Yijkl为个体产程表型值；μ为平均数；Bi为第i品种效应，HYSj为第j场年季效应，Pk为第k个胎次效应；Ml为第l个基因型效应；eijkl为随机残差。
表1标记H3GA0055748(G>A)不同基因型对长白和大白混合群体产程的影响
注：*表示P＜0.05，**表示P＜0.01，***表示P＜0.001。表中性状均值组成为平均数±标准差。
由表1可知，分子标记H3GA0055748(G>A)为GG基因型母猪的产程极显著大于GA和AA基因型母猪(P<0.01)，GA基因型母猪的产程大于AA基因型母猪，但差异不显著(P>0.05)，表明A等位基因是缩短母猪产程的优势等位基因。
实施例三：标记H3GA0055748(G>A)(国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体上第164878207位点处G>A突变)序列
根据上述实施例1筛选到的标记H3GA0055748(G>A)，从Ensembl数据库(http://asia.ensembl.org/Sus_scrofa/Info/Index)中检索到该标记上下游DNA序列信息为序列表SEQ ID NO:1。SEQ ID NO:1序列是本发明筛选的与产程性状关联的SNP分子标记H3GA0055748(G>A)的上下游107bp核苷酸序列，核苷酸序列总长度为215bp。SEQ ID NO:1序列的第108位碱基处的M表示为一个G>A等位基因突变，该突变能引起SEQ ID NO:1所示核苷酸序列产生多态性。
实施例四：标记H3GA0055748(G>A)(国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体上第164878207位点处G>A突变)在种猪育种中的应用
可应用本申请的分子标记H3GA0055748(G>A)进行猪的辅助育种工作，具体方法为：提取猪的基因组DNA，检测该猪第6号染色体上第164878207位点脱氧核苷酸类型，根据该位点基因型判断待测猪的基因型是GG、GA或AA型；其中，GG基因型母猪产程大于GA和AA型；上述GG基因型为猪的6号染色体上第164878207位脱氧核糖核苷酸为G的纯合体；GA基因型为猪的6号染色体上第164878207位脱氧核糖核苷酸为G和A的杂合体；AA基因型为猪的6号染色体上第164878207位脱氧核糖核苷酸为A的纯合体。根据育种目标，选择猪的6号染色体上第164878207个核苷酸位点为GA型或AA型母猪留作种猪，淘汰在该位点为GG型母猪，逐代提高该位点等位基因A的基因频率，逐步缩短母猪的产程，从而降低分娩仔猪死胎率和提升母猪使用年限。
实施例五：标记H3GA0055748(G>A)(国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体上第164878207位点处G>A突变)在母猪产程性状选育上的应用
1)对后备种母猪检测H3GA0055748(G>A)分子标记的基因型；
2)选留步骤1)中检测得到的等位基因型为GA或AA基因型的个体，作为留种母猪，淘汰GG基因型个体，可有效缩短选育种母猪的产程。
实施例六：标记H3GA0055748(G>A)(国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体上第164878207位点处G>A突变)在选育高繁殖性能种母猪品系上的应用
1)对后备种母猪检测H3GA0055748(G>A)分子标记的基因型；
2)选留步骤1)中检测得到的等位基因型为GA或AA基因型的个体，作为留种母猪，并对该留种母猪进行配种；
3)对步骤2)中配种出生的母猪检测H3GA0055748(G>A)分子标记的基因型，保留GA或AA基因型个体，淘汰GG基因型个体，进行繁育，培育出产程短的高繁殖性能种母猪品系。
实施例七：标记H3GA0055748(G>A)(国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体上第164878207位点处G>A突变)在改良母猪群体繁殖力遗传性状上的应用
1)对后备种母猪检测H3GA0055748(G>A)分子标记的基因型；
2)选留步骤1)中检测得到的等位基因型为GA或AA基因型的个体，作为留种母猪，并对该留种母猪进行配种；
3)对步骤2)中配种出生的母猪检测H3GA0055748(G>A)分子标记的基因型，保留GA或AA基因型个体，并对GA或AA个体母猪再次进行繁育选配，保留后代母猪中GA或AA基因型个体，淘汰GG基因型，以逐代提高优势等位基因A的频率，从而缩短后代母猪群体的产程，进而改良和提高后代母猪群体的繁殖力。
实施例八：标记H3GA0055748(G>A)(国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体上第164878207位点处G>A突变)在评价母猪产程性状上的应用
通过鉴定待评价母猪H3GA0055748(G>A)分子标记的基因型，当基因型为GA或AA时，该待评价母猪产程短；当基因型为GG时，该待评价母猪产程长。
综上所述，使用本申请的方法能简单、高效、准确的获取与母猪产程相关的分子遗传标记，根据该突变可设计出用于扩增该分子标记的引物和鉴定分子标记的探针，快速筛选使用年限长的母猪，对培育高繁殖性能新品系具有重要意义。
序列表
<110> 广西扬翔股份有限公司
广西贵港秀博基因科技股份有限公司
<120> 与母猪产程性状相关的SNP分子标记及其应用
<130> 20220523
<160> 1
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 215
<212> DNA
<213> Sus scrofa
<400> 1
gtctcctgcc tctaagcccg gggctcttat cactgtctcc aaagtctgtt ctgaatctga 60
gatccttcca ttctaagagg caaaacaaat tcttctgaat tctggatmgg cccagctggg 120
tgatctgcct gtatcttcct acctcccaat gccaggcaca cagtaggtgc tcttggaata 180
tctactgtcg ggtgcagcgg gaggggctgg tgact 215

Claims (8)

1.检测SNP分子标记的产品在母猪产程性状选育上的应用，其中，所述的SNP分子标记为位于国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体第164878207位点处的G>A碱基突变。
2.根据权利要求1所述的应用，其中，所述应用的方法包括如下步骤：
1）对后备种母猪检测所述的SNP分子标记；
2）选留步骤1）中检测得到的等位基因型为GA或AA基因型的个体，作为留种母猪，淘汰GG基因型个体，可有效缩短选育种母猪的产程。
3.检测SNP分子标记的产品在选育高繁殖性能种母猪品系上的应用，其中，所述的高繁殖性能是指母猪生产时产程短，仔猪分娩死胎率低，所述的SNP分子标记为位于国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体第164878207位点处的G>A碱基突变。
4.根据权利要求3所述的应用，其中，所述应用的方法包括如下步骤：
1）对后备种母猪检测所述的SNP分子标记；
2）选留步骤1）中检测得到的等位基因型为GA或AA基因型的个体，作为留种母猪，并对该留种母猪进行配种；
3）对步骤2）中配种出生的母猪检测所述的SNP分子标记，保留GA或AA基因型个体，淘汰GG基因型个体，进行繁育，培育出产程短的高繁殖性能种母猪品系。
5.检测SNP分子标记的产品在改良母猪群体繁殖力性状上的应用，其中，所述的SNP分子标记为位于国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体第164878207位点处的G>A碱基突变。
6.根据权利要求5所述的应用，其中，所述应用的方法包括如下步骤：
1）对后备种母猪检测所述的SNP分子标记；
2）选留步骤1）中检测得到的等位基因型为GA或AA基因型的个体，作为留种母猪，并对该留种母猪进行配种；
3）对步骤2）中配种出生的母猪检测所述的SNP分子标记，保留GA或AA基因型个体，并对GA或AA个体母猪再次进行繁育选配，保留后代母猪中GA或AA基因型个体，淘汰GG基因型，以逐代提高优势等位基因A的频率，从而缩短后代母猪群体的产程，进而改良和提高后代母猪群体的繁殖力。
7.检测SNP分子标记的产品在评价母猪产程性状上的应用，其中，所述的SNP分子标记为位于国际猪基因组Sscrofa 11.1版本第6号染色体第164878207位点处的G>A碱基突变。
8.根据权利要求7所述的应用，其中，所述应用通过鉴定待评价母猪所述的SNP分子标记的基因型，当基因型为GA或AA时，该待评价母猪产程短；当基因型为GG时，该待评价母猪产程长。
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