CN117551781B - 一种与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的分子标记在鸡遗传育种中的应用 - Google Patents

一种与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的分子标记在鸡遗传育种中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的分子标记在鸡遗传育种中的应用，属于家禽遗传育种和生物技术领域，所述与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的分子标记包括EST_ITPR2，所述EST_ITPR2对应于NCBI中公布的鸡参考基因组bGalGal1.mat.broiler.GRCg7b版本序列信息1号染色体第67797889位，ensemble编号为rs13881868，属于基因ITPR2第12内含子，此处碱基为C或G。所述分子标记有助于从遗传上改善鸡蛋壳品质，提升鸡蛋钝端蛋壳厚度，将该分子标记应用于鸡的遗传育种，有利于获得钝端蛋壳厚度更优的鸡品种。

Description

一种与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的分子标记在鸡遗传育种中的 应用
技术领域
本发明属于家禽遗传育种和生物技术领域，特别涉及一种与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的分子标记在鸡遗传育种中的应用。
背景技术
蛋壳厚度是评价蛋壳品质的重要指标。蛋壳厚度与蛋壳强度密切相关，蛋壳厚度过薄，不仅导致其易于破裂，还会影响孵化率。蛋壳超微结构研究表明，蛋壳由内到外依次为内、外蛋壳膜、乳突层、栅栏层、垂直晶体层和胶护膜组成。其中，乳突层是栅栏层和垂直晶体层的结构基础，乳突融合速度、融合程度决定栅栏层孔隙大小以及乳突层和栅栏层相对厚度；栅栏层约占蛋壳总厚度60％，是承受外力的主要结构层，栅栏层柱状方解石晶体尺寸越窄，有效层厚度越高，蛋壳整体抵抗外力能力越强。蛋壳矿化是钙离子动员和高效矿化的生物过程，涉及许多离子转运载体和基质蛋白基因，且其表达调控呈时间和组织特异性。
影响蛋壳厚度的因素很多，如营养、遗传、环境和年龄。从经济学角度看，遗传改良蛋壳质量可获得少投入、多产出的效果，因为它既是永久性的，也是累积性的。因此，有必要剖析蛋壳厚度的遗传变异，以便更好地选择蛋壳质量性状。
发明内容
为了改善鸡蛋壳厚度，本发明提供了一种与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的分子标记在鸡遗传育种中的应用，所述分子标记有助于从遗传上改善鸡蛋壳品质，提升鸡蛋钝端蛋壳厚度，将该分子标记应用于鸡的遗传育种，有利于获得钝端蛋壳厚度更优的鸡品种。
本发明通过以下技术方案实现：
本发明提供一种与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的分子标记在鸡遗传育种中的应用，所述与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的分子标记包括EST_ITPR2，所述EST_ITPR2对应于NCBI中公布的鸡参考基因组bGalGal1.mat.broiler.GRCg7b版本序列信息1号染色体第67797889位，ensemble编号为rs13881868，属于基因ITPR2第12内含子，此处碱基为C或G。
基于同一发明构思，本发明提供一种鸡蛋钝端蛋壳厚度性状的早期选择方法，所述早期选择方法包括基于分子标记EST_ITPR2的基因型对鸡蛋钝端蛋壳厚度性状进行早期选择；
所述EST_ITPR2对应于NCBI中公布的鸡参考基因组bGalGal1.mat.broiler.GRCg7b版本序列信息1号染色体第67797889位，ensemble编号为rs13881868，属于基因ITPR2第12内含子，此处碱基为C或G。
进一步的，所述早期选择方法具体包括：
检测待测鸡EST_ITPR2的基因型；
基于所述EST_ITPR2的基因型对待测鸡的鸡蛋钝端蛋壳厚度性状进行早期选择；
其中，所述EST_ITPR2的GG基因型个体的钝端蛋壳厚度大于GC基因型个体的钝端蛋壳厚度，GC基因型个体的钝端蛋壳厚度大于CC基因型个体的钝端蛋壳厚度。
进一步的，所述检测待测鸡EST_ITPR2的基因型，具体包括：
以P_ITPR2f和P_ITPR2r为引物，对待测鸡的基因组DNA进行PCR扩增；
对PCR扩增产物进行测序，获得待测鸡1号染色体正义链第67797889位的基因型；
其中，所述P_ITPR2f的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，所述P_ITPR2r的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。
进一步的，所述待测鸡的品种包括东乡绿壳蛋鸡和/或白来航鸡。
基于同一发明构思，本发明提供用于检测与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的分子标记的引物，包括检测EST_ITPR2的引物，所述检测EST_ITPR2的引物包括P_ITPR2f和P_ITPR2r，所述P_ITPR2f的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，所述P_ITPR2r的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示；
所述EST_ITPR2对应于NCBI中公布的鸡参考基因组bGalGal1.mat.broiler.GRCg7b版本序列信息1号染色体第67797889位，ensemble编号为rs13881868，位于基因ITPR2第12内含子，此处碱基为C或G。
基于同一发明构思，本发明提供上述用于检测与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的分子标记的引物在鸡遗传育种中的应用。
基于同一发明构思，本发明还提供一种试剂盒，所述试剂盒包含上述用于检测与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的分子标记的引物。
基于同一发明构思，本发明还提供上述一种试剂盒在鸡遗传育种中的应用。
基于同一发明构思，本发明还提供基因ITPR2在鸡关于鸡蛋钝端蛋壳厚度性状遗传育种中的应用。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1.本发明一种与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的分子标记在鸡遗传育种中的应用，所述与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的分子标记为EST_ITPR2，该SNP分子标记有助于从遗传上提高鸡蛋钝端蛋壳厚度，进而提升鸡蛋蛋壳品质，将其应用于鸡的遗传育种，有利于获得钝端蛋壳厚度更高的鸡品种。
2.本发明一种与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的分子标记在鸡遗传育种中的应用，将SNP分子标记EST_ITPR2应用于鸡的遗传育种，有利于辅助筛选出高蛋壳厚度的蛋鸡，从遗传上减少蛋鸡在产蛋后期出现的破壳蛋、砂壳蛋等问题，避免产蛋后期蛋壳质量下降，实现在不降低蛋壳厚度的前提下延长产蛋周期，从而提高养殖收益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例2资源群体蛋壳厚度GWAS分析曼哈顿图；
图2为本发明实施例2资源群体蛋壳厚度GWAS分析QQ图；
图3为本发明EST_ITPR2分子标记基因型与鸡蛋钝端蛋壳厚度关联分析结果。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明整体思路如下：
目前，关于鸡蛋壳厚度性状的遗传研究，几项研究报道了蛋壳厚度的中低等遗传力。例如Zhang(2005)提出，纯系褐壳蛋鸡蛋壳厚度的遗传力为0.34±0.09；这一结果与Begli(2014)的结果一致，后者估计伊朗地方鸡蛋壳厚度的遗传力为0.51±0.09；Kibala(2015)报道了洛岛白鸡蛋壳厚度的遗传力为0.19，洛岛红鸡的则为0.23；Bogdanski(2023)发现巴西地方鸡的蛋壳厚度的遗传力较低，其值为0.13±0.06；国内学者窦套存(2016)等也得到了类似的结果，遗传力为0.27±0.04。
对此，申请人基于家禽遗传学、生物统计学，结合家禽生产数据筛选出一组与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的SNP遗传标记，即EST_ITPR2，该SNP遗传标记为基因组显著水平标记，有助于从遗传上改善鸡蛋壳厚度，将其应用于鸡的遗传育种，有利于获得蛋壳品质表现优异的种鸡。
ITPRs作为IP3门控钙离子释放通道，是细胞内的信号转换器，可将细胞外的IP3信号转换成细胞内打开钙离子通道的信号，从而释放ER中的钙离子，导致细胞内游离钙离子浓度迅速升高，进一步调控细胞内的生物反应。而本发明筛选出的SNP遗传标记EST_ITPR2位于基因ITPR2，属于基因ITPR2第12内含子，该SNP遗传标记与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关，这为基因ITPRs在提升鸡蛋蛋壳品质中的应用提供了理论支持。
下面将结合实施例及实验数据对本申请一种与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的分子标记在鸡遗传育种中的应用进行详细说明。
实施例1
资源群体构建与蛋壳厚度数据测定
试验数据采集自江苏省家禽科学研究所蛋鸡资源群体，试验群体构建信息详见文献(郭军等.应用随机回归模型分析蛋鸡蛋黄质量遗传参数[J].南京农业大学学报,2016,39(1):145-149.)。简言之，以东乡绿壳蛋鸡、白来航鸡为亲本，经正反交获得F1代、F2代。试验鸡以翅号为标识，单笼饲养。产蛋期自由采食，以乳头饮水器供水。产蛋鸡饲料组分包括16.5％粗蛋白，11 511kJ/kg饲料代谢能。鸡舍以风机、湿帘降温，机械化喂料、清粪。按照江苏省家禽研究所制定的免疫程序进行常规免疫。试验鸡于60周龄测量蛋壳厚度，每测量周每个个体至少测量2枚蛋，集蛋当日用以色列奥卡ORKA食品有限公司的超声波设备ESTG-1测量鸡蛋钝端蛋壳厚度。
对系谱记录及生产数据进行初步筛选，去除明显错误、重复的数据后，去除离群值，整理成表格形式。数据清洗后，收集资源群体60周龄鸡蛋钝端蛋壳厚度2083条。经单因素方差分析，确定将品种批次列为固定效应。然后，用WOMBAT软件分析资源群体60周龄钝端蛋壳厚度方差组分以及遗传参数。
实施例2
GWAS分析
首先，提取基因组DNA。从试验鸡翅静脉采集血样2ml左右，置入EDTA抗凝管，-70℃保存。以试剂盒从血液样品提取基因组DNA，经0.8％琼脂糖电泳检测以及紫外分光光度检测，合格后稀释DNA样品至50±5ng/μl，用于基因芯片分型。
用昂飞公司的鸡高密度基因芯片600K Chicken GenotypingArray进行基因分型。参照芯片说明书进行数据的质量控制，主要包括：利用APT软件进行分型前的质量控制；用PLINK进行质量控制，剔除检出率低于0.97，去除偏离哈代温伯格平衡的SNP标记；以metrics.R、SNP_filter.R以及SNP、CR、FLD信息分析，筛选SNP；以BEAGLE进行基因型填充。质控后剩余435867个SNPs和1512个样本用于后续分析。
全基因组关联分析之前先进行多维度主成分分析以消除群体结构导致的假阳性，以前5个主成分作为协变量参数加入到遗传模型，将鸡舍效应模型固定效应。利用R脚本“simpleM"方法计算各SNPs位点独立检验估计，得到了59308个独立标记。利用Bonferroni进行校正，得到基因组显著阈值为8.43×10-7，基因组建议阈值为1.69×10-5。以混合线性模型分析蛋壳厚度，获得各个SNPs标记显著性检验P值。线性模型的矩阵表达式为，
y＝Wα+xβ+Gu+ε
其中y代表样本蛋壳厚度表型值向量；W代表协方差矩阵；α为截距向量；x标记的基因型向量；β为标记的遗传效应；G为基因组关系矩阵；u为随机效应向量，即待测鸡育种值；ε为残差。
经GWAS分析,获得与鸡蛋钝端蛋壳厚度关联的遗传标记EST_ITPR2(表1)。对1512只鸡蛋壳厚度进行全基因组关联分析，结果如图1、图2所示。由曼哈顿图可知，鸡1号染色体存在基因组显著水平标记。QQ图进一步验证GWAS结果可靠。
表1鸡蛋钝端蛋壳厚度的遗传标记
其中：所述标记染色体物理位置参考鸡全基因组(bGalGal1.mat.broiler.GRCg7b)。
实施例3
遗传标记的检测与验证
应用上述鸡蛋钝端蛋壳厚度EST_ITPR2遗传标记对东乡绿壳蛋鸡-白来航鸡资源群体进行候选基因关联分析。具体操作步骤如下：
1)PCR引物：从NCBI网站下载DNA模板序列信息(bGalGal1.mat.broiler.GRCg7b)，以primer premier 6.0软件设计PCR扩增引物，引物信息如表2所示。由生工生物工程(上海)股份有限公司合成PCR引物。
表2检测蛋壳厚度EST_ITPR2遗传标记所用扩增引物
2)基因组DNA提取：以CTAB法提取1365份血液样品基因组DNA，经紫外分光光度计检测、琼脂糖电泳检测合格后进行PCR扩增。
3)PCR扩增过程：
①反应体系：10μl体系包括鉴定材料DNA模板50ng，正、反向引物各l0 ng,5μL 2×power Taq MasterMix，剩余体积用超纯水补足。
②反应程序：首先94℃变性30s，退火温度为52.3℃，退火时长为30s，72℃延伸30s，共5个循环；接着94℃变性30s，退火温度为52.3℃，退火时长为30s，72摄氏度延伸30s，共30个循环；72℃延伸5min，4℃保存。
4)扩增产物送至生工生物工程(上海)股份有限公司进行序列多态性检测。
5)关联分析：采用超声波法无损检测蛋壳厚度，所用仪器为以色列奥卡食品公司ESTG-1蛋壳厚度测定仪。将EST_ITPR2基因分型数据与60周龄钝端蛋壳厚度进行单因素方差分析。
分析结果如图3所示，所述EST_ITPR2遗传标记,GG基因型个体钝端蛋壳厚度平均值为0.395±0.027mm,GA基因型个体钝端蛋壳厚度平均值为0.388±0.027mm,AA基因型个体钝端蛋壳厚度平均值为0.382±0.025mm,基因型间两两比较差异显著(P<0.01),GG为遗传标记EST_ITPR2的优选基因型，优选基因型比淘汰基因型蛋壳厚度高出3.4％。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种检测与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的分子标记的试剂在鸡遗传育种中的应用，其特征在于，所述应用包括基于与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的分子标记的基因型对鸡蛋钝端蛋壳厚度性状进行早期选择；
所述与鸡蛋钝端蛋壳厚度相关的分子标记包括EST_ITPR2，所述EST_ITPR2对应于NCBI中公布的鸡参考基因组bGalGal 1.mat.broiler.GRCg7b版本序列信息1号染色体第67797889位，ensemble编号为rs13881868，属于基因ITPR2第12内含子，此处碱基为C或G；
其中，所述EST_ITPR2的GG基因型个体的钝端蛋壳厚度大于GC基因型个体的钝端蛋壳厚度，GC基因型个体的钝端蛋壳厚度大于CC基因型个体的钝端蛋壳厚度；
所述鸡的品种包括东乡绿壳蛋鸡和/或白来航鸡。
2.一种鸡蛋钝端蛋壳厚度性状的早期选择方法，其特征在于，所述早期选择方法包括基于分子标记EST_ITPR2的基因型对鸡蛋钝端蛋壳厚度性状进行早期选择；
所述EST_ITPR2对应于NCBI中公布的鸡参考基因组bGalGal 1.mat.broiler.GRCg7b版本序列信息1号染色体第67797889位，ensemble编号为rs13881868，属于基因ITPR2第12内含子，此处碱基为C或G；
其中，所述EST_ITPR2的GG基因型个体的钝端蛋壳厚度大于GC基因型个体的钝端蛋壳厚度，GC基因型个体的钝端蛋壳厚度大于CC基因型个体的钝端蛋壳厚度；
所述鸡的品种包括东乡绿壳蛋鸡和/或白来航鸡。
3.根据权利要求2所述的一种鸡蛋钝端蛋壳厚度性状的早期选择方法，其特征在于，所述早期选择方法具体包括：
检测待测鸡EST_ITPR2的基因型；
基于所述EST_ITPR2的基因型对待测鸡的鸡蛋钝端蛋壳厚度性状进行早期选择。
4.根据权利要求3所述的一种鸡蛋钝端蛋壳厚度性状的早期选择方法，其特征在于，所述检测待测鸡EST_ITPR2的基因型，具体包括：
以P_ITPR2f和P_ITPR2r为引物，对待测鸡的基因组DNA进行PCR扩增；
对PCR扩增产物进行测序，获得待测鸡1号染色体正义链第67797889位的基因型；
其中，所述P_ITPR2f的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，所述P_ITPR2r的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。
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