CN117965749A - 一种与猪瘦肉率性状相关的snp分子标记及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于分子生物技术和分子标记技术领域，涉及一种与猪瘦肉率性状相关的SNP分子标记及其应用；具体涉及影响杜洛克、大白和长白种猪瘦肉率性状的SNP分子标记，其SNP位点对应于国际猪参考基因组11.1版本16号染色体上第25689662bp处的A>G突变，该SNP分子标记通过全基因组关联分析检测发现，该SNP分子标记显著影响猪100kg体重瘦肉率的性状。本发明还提供了一种用于鉴定该SNP分子标记的引物对，利用该SNP分子标记和引物对可建立高效准确的分子标记辅助育种技术，将其应用于种猪瘦肉率性状遗传改良中，从而提高猪的瘦肉率，提高企业核心竞争力。
Description
技术领域
本发明属于分子生物技术和分子标记技术领域，具体涉及一种影响杜洛克、大白和长白猪瘦肉率性状的SNP分子标记及其应用。
背景技术
随着人们消费水平提高，消费者偏好消费猪瘦肉。市场上瘦肉价格普遍高于肥肉价格。因此，瘦肉率是衡量猪生产性能的主要指标之一，也是猪育种工作的重点。长期以来，对瘦肉率遗传改良主要通过采用基于表型进行选育的传统育种方法；然而瘦肉率属于典型数量性状，受多基因调控。因此，传统育种方法对猪瘦肉率进行遗传改良，耗时长且成本高。如能利用分子标记辅助选择（Marker assisted selection，MAS）技术改良种猪瘦肉率，在分子水平上对猪进行早期选育，将会进一步加快瘦肉率遗传改良进程。
全基因组关联分析（Genome-wide association study，GWAS）是指在全基因组范围内寻找与目的性状显著相关的SNP。GWAS是解析数量性状的有效方法，通过该方法检测到显著SNP可用于分子标记辅助选择育种。然而，样本量和标记密度是影响GWAS结果的重要因素。一般来说，样本量越大，标记密度越高，GWAS的统计效力越强。样本量的大小主要受实验成本和实验周期等客观因素影响，而标记密度可通过基因型填充技术增加。
杜洛克、长白猪和大白猪引起瘦肉率高、生长速度快、繁殖力强等优良特性，迅速占领全球生猪市场，其中我国主要商品猪“杜长大”（杜洛克×（长白猪×大白猪））市场占有率约90%。因此，对核心群杜洛克、长白猪和大白猪的瘦肉率性状进行改良，能够较大程度将改良得到的优势传递给广大数量的商品猪后代。从而提高商品猪瘦肉率，增强商品猪生产的竞争力，提高商品猪养殖效益。
发明内容
为了克服现有技术的不足和缺点，本发明的目的在于提供一种影响杜洛克、大白和长白种猪瘦肉率性状的SNP分子标记及其应用；提供一种用于检测所述SNP分子标记的引物对，利用该SNP分子标记和引物对可建立高效准确的分子标记辅助育种技术，并将其应用于猪瘦肉率性状遗传改良中，从而提高猪瘦肉率，进而提高猪的生产性能。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：提供一种与猪瘦肉率性状相关的SNP分子标记，所述SNP分子标记的位点对应于国际猪参考基因组11.1版本16号染色体上第25689662bp处的A>G突变，该位点碱基的多态性导致猪瘦肉率性状的不同。
所述SNP分子标记的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，其中序列中的M是A或G；所述SNP分子标记的位点为SEQ ID NO.1序列标注位置为253位的A253-G253的核苷酸突变（位于该序列片段第253核酸单碱基突变，命名为：g.253 A>G）。
所述猪包括美系杜洛克、美系长白猪、法系大白猪及其合成系。
本发明提供了一种用于检测上述SNP分子标记的引物对，包含引物primer-F和primer-R，其核酸序列如下：
上游引物primer-F：5’-GGGGGCTCTAGGATGTCTCT-3’；
下游引物primer-R：5’-TGGTTAGATTCCTTCAGCCTTCT-3’。
本发明提供了一种用于检测上述所述的SNP分子标记的试剂盒，其包括上述所述的引物对。
本发明提供了一种鉴定猪瘦肉率性状的方法，包含如下步骤：
检测猪16号染色体上的所述SNP分子标记，根据所述SNP分子标记的5’端第253位单核苷酸是A还是G，判断猪瘦肉率性状；当所述SNP分子标记的5’端第253位单核苷酸是A时，猪瘦肉率高；当所述SNP分子标记的5’端第253位单核苷酸是G时，猪瘦肉率低。
本发明提供了一种筛选高瘦肉率性状猪品种的方法，包括以下步骤：
检测猪16号染色体上所述的SNP分子标记，淘汰所述SNP分子标记的5’端第253位单核苷酸是G的个体，保留所述SNP分子标记的5’端第253位单核苷酸是A的个体为种猪。
本发明提供了一种猪的遗传改良方法，包含如下步骤：
确定种猪核心群中种猪的所述的SNP分子标记，并根据所述SNP分子标记做出相应的选择：种猪的继代选育国际猪参考基因组11.1版本16号染色体上第25689662bp处的AA基因型和AG基因型的种猪个体，淘汰该点的GG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，从而提高后代猪瘦肉率。
所述种猪包括美系杜洛克、美系长白猪、法系大白猪及其合成系。
本发明提供了所述SNP分子标记、所述引物对或所述试剂盒在鉴定猪瘦肉率性状、筛选高瘦肉率猪品种、猪遗传育种或提高猪瘦肉率中的应用。
本发明的有益效果是：
（1）研究并确定了影响猪瘦肉率性状相关的SNP分子标记位于猪的16号染色体的核苷酸序列上，验证其对猪瘦肉率性状的影响效应，最终建立对猪瘦肉率性状进行快速改良的分子标记辅助选择育种技术，极大地改善了杜洛克、长白猪、大白猪及其合成系的选育进程，适应活猪市场的需求，提高了企业的核心竞争力；
（2）本发明提供一种用于位于猪16号染色体上与猪瘦肉率性状相关的SNP分子标记的引物对，通过该引物对可建立高效准确的分子标记辅助育种技术，快速准确的对性状进行选育，加快育种进程；将其应用于种猪瘦肉率性状遗传改良中，可提高猪的瘦肉率，增加企业的核心竞争力；
（3）本发明通过优选该分子标记的优势等位基因，提供了一种猪选育的方法，其能够加快杜洛克、长白猪和大白猪的遗传进展，缩短杜洛克、长白猪和大白猪改良的时间，从而有效提高种猪育种的瘦肉率；其中，若本发明将影响猪瘦肉率性状的SNP分子标记的GG型个体全部选育成AA型个体，杜洛克、大白和长白猪100kg体重瘦肉率分别提高0.53%、0.76%和0.73%，一个规模化万头猪场则可以增加5.30吨以上的瘦肉；由此可见，高瘦肉率为养猪产业提供收益的潜力是巨大的，本SNP分子标记个体中，通过优选美系杜洛克、大白和长白该SNP的优势等位基因（A），获得高瘦肉率育种猪。
附图说明
图1是杜洛克、大白和长白在16号染色体上关于100kg体重时种猪瘦肉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-log10(P)；
图2是不同基因型猪在100kg体重时的瘦肉率分析图。
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。
实验猪群：本实验使用纯中杜洛克338头、纯种大白猪1454头和纯种长白种猪415头，共2207头。
实施例1
具体解释得到本发明中影响瘦肉率的测定过程：通过大欧B超测定活体猪体重肋骨第10-11间的背膘厚和眼肌厚度；本发明所使用的实验猪群群体为河南省新大牧业股份有限公司核心种猪群体的纯种杜洛克338头、纯种大白猪1454头和纯种长白种猪415头，共2207头；上述猪种为种猪分公司核心群，群体系谱记录详细；本实验共选取该资源群体中杜洛克、大白和长白种猪，猪群自由采食、饮水，整个饲喂方式、饲养条件等始终保持一致，为常规方法。
实施例2
具体解释得到本发明中基因标记的发明过程：（1）杜洛克、大白和长白种猪耳样组织DNA的提取方法参照标注苯酚-氯仿法提取全基因组DNA；用Nanodrop-ND1000分光光度计对纯种杜洛克、大白和长白种猪群体的DNA进行质量检测和浓度测定；A260/280比值在1.8～2.0，A260/230比值在1.7～1.9判定为合格；最后将合格的DNA样品统一稀释成50纳克/微升。
（2）猪全基因组基因型检测：中芯一号50K SNP分型平台，采用Illumina Infinium的使用说明和标准流程进行芯片杂交与结果扫描；最后通过GenomeStudio软件读取基因型数据；用PLINK v1.90对获得的基因型数据进行质量控制，剔除检出率<95%，最小等位基因频率（mimor allel frequency，MAF）<1%，偏离哈代温伯格平衡（Hardy-WeinbergEquilibrium，HWE）P≤10-6的SNP标记，排除检出率<95%的个体；质控剩余的41756个SNP标记和2207个样本用于后续数据分析。
（3）猪缺失基因型填充：使用公共数据937个体（https://doi.org/10.1038/s41467-023-40434-3）作为填充参考群体，利用Beagle v5.1软件基于参考单倍型库将杜洛克母猪、长白母猪和大白猪50K的SNPs芯片数据填充成全基因组测序数据。
（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GEMMA软件进行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；此外，鉴于在基因组上，猪和人的独立单倍型框的数量基本相同的假设，而人类相关的GWAS分析设置的基因组显著性阈值5.00×10-8；本发明参考人类基因组显著阈值，基因组显著水平阈值为5.00×10-8；染色体水平显著阈值为1.00×10-5；GWAS分析结果如图1所示，可知，在杜洛克、大白和长白种猪中，在16号染色体中存在显著影响100kg体重瘦肉率的位点，最强关联的SNP为g.253 A>G（P=1.41×10-7）。
（5）不同基因型与种猪100kg体重时瘦肉率表型的关联性分析：根据表1和图2可知，分子标记的SNP位点g.253 A>G与瘦肉率性状极显著相关（P=1.41×10-7），其中该分子标记的GG型猪比AA和AG型猪的瘦肉率低，结果表明该分子标记的A为有利等位基因，G为不利等位基因；瘦肉率作为猪重要经济性状，是衡量猪生产性能的重要指标；因此，GG基因型的猪的生长性能是最差的，在育种的过程中需要逐步淘汰GG型和AG型种猪，保留AA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. 253 A>G与100kg体重瘦肉率的相关性
实施例3
具体解释发明检测SNP标记的发明过程：（1）含有与杜洛克、大白和长白种猪100kg体重瘦肉率性能显著相关SNP位点的目的片段为16号染色体中的一段670bp的核苷酸序列，序列扩增的上下游引物为primer-F和primer-R，其核酸序列如下：
上游引物primer-F：5’- GGGGGCTCTAGGATGTCTCT-3’；
下游引物primer-R：5’- TGGTTAGATTCCTTCAGCCTTCT-3’。
（2）PCR扩增的体系与条件设置
配置10μL体系，其中DNA样品1.0μL，上游引物0.3μL，下游引物0.3μL，PCR mix 5μL，ddH2O 3.4μL，PCR反应程序为：95°C 3min；94°C 30s，60°C 30s，72°C 30s，30个循环；72°C 10 min。
（3）DNA序列测序鉴定：序列测序在深圳华大基因科技有限公司进行，基因片段测正反两个反应；将所测得的序列与NCBI基因组序列对比，得出对应SNP位点的突变，测序结果如下所示：
GGGGGCTCTAGGATGTCTCTTGGGAAAGAAAGATGAAAGAAAGAAGGAATGGAAGGAGGAAAGGAAGGAAGGGAGGGAGGGCAGAAAGGAAGGAAGGGAGGAGGGAGGGAAAGAAGGAAAAATTTTATAGTTCTGAAAATATCAAGTATGCTTTAGAAACTCTAATACATTGTTGGTGGGATAGAAAATTGACAGAATCCTTTTGAAAAAAAATGAACTTGGCTTTATTTACTGAAGTTCAGGATGTACACAM(A/G)CATCAATACAAATAATAACTGCAGGGATTGAAACATATATGTCTCAATGAGCATGACTTCACAATGATACAAAAACAAAACAAAAGCATCACCTTCCAAAGGTGCTAGAGAACCAACCTATGATCTTGAAAAGAGCTAAATCAAGGGAAAGAACAAAGCCTCCACAACATAAACTGCCTGTACTACATAAACTGTTTCCCAGGTAACAAAATGGTTGATGAGGGGAATGTTTTAGTAGCAAAAGTCCAACAATTACCACCATTTTGTAGCCTCTAATGAAATGATGGATCTAGGCAATAGTCCATGGCTGTTGACATTACAAGTAGAAAGAAATAGCCATAAATATTTAGCTTCTAGTCTAAGTACCCAAAGCCACCCATGATGTATTTTTGTCAGAAGGCTGAAGGAATCTAACCA
注：序列中标注的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结合位置。
实施例4
分子标记的SNP位点g. 253 A>G效应分析：本发明提供一个能显著提高杜洛克、大白和长白种猪瘦肉率的SNP分子标记，使用该SNP分子标记进行标记辅助选择，能极大地增加杜洛克、大白和长白种猪瘦肉率育种进程。若本发明将影响猪瘦肉率性状的分子标记的GG型个体全部选育成AA型个体，杜洛克、大白和长白猪100kg体重瘦肉率分别提高0.53%、0.76%和0.73%，一个规模化万头猪场则可以增加5.30吨瘦肉以上。由此可见高瘦肉率为养猪产业提供收益的潜力是巨大的；本SNP分子标记个体中，通过优选美系杜洛克、大白和长白该SNP的优势等位基因（A），获得高瘦肉率猪育种。
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、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 (9)
1.一种与猪瘦肉率性状相关的SNP分子标记，其特征在于，其SNP位点对应于国际猪参考基因组11.1版本16号染色体上第25689662bp处的A>G突变；
所述SNP分子标记的核苷酸序列为SEQ ID NO.1所示，其中序列中的M是A或G。
2.根据权利要求1所述的SNP分子标记，其特征在于，所述猪包括美系杜洛克、美系长白猪、法系大白猪及其合成系。
3.一种用于鉴定权利要求1所述的SNP分子标记的引物对，其特征在于，包含引物primer-F和primer-R，其核酸序列如下：
上游引物primer-F：5’-GGGGGCTCTAGGATGTCTCT-3’；
下游引物primer-R：5’-TGGTTAGATTCCTTCAGCCTTCT-3’。
4.一种用于检测如权利要求1所述的SNP分子标记的试剂盒，其特征在于，包括如权利要求3所述的引物对。
5.一种鉴定猪瘦肉率性状的方法，其特征在于，包含如下步骤：
检测猪16号染色体上如权利要求1所述的SNP分子标记，根据所述SNP分子标记的5’端第253位单核苷酸是A还是G，判断猪瘦肉率性状；当所述SNP分子标记的5’端第253位单核苷酸是A时，猪瘦肉率高；当所述SNP分子标记的5’端第263位单核苷酸是G时，猪瘦肉率低。
6.一种筛选高瘦肉率性状猪品种的方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测猪16号染色体上如权利要求1所述的SNP分子标记，淘汰所述SNP分子标记的5’端第253位单核苷酸是G的个体，保留所述SNP分子标记的5’端第253位单核苷酸是A的个体为种猪。
7.一种猪的遗传改良方法，其特征在于，包含如下步骤：
确定种猪核心群中种猪的如权利要求1所述的SNP分子标记，并根据所述SNP分子标记做出相应的选择：种猪的继代选育国际猪参考基因组11.1版本16号染色体上第25689662bp处的AA基因型和AG基因型的种猪个体，淘汰该点的GG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，从而提高后代猪瘦肉率。
8.根据权利要求5-7任一所述的方法，其特征在于，所述猪或种猪包括美系杜洛克、美系长白猪、法系大白猪及其合成系。
9.根据权利要求1-2任一所述的SNP分子标记、如权利要求3所述的引物对或如权利要求4所述的试剂盒在鉴定猪瘦肉率性状、筛选高瘦肉率性状猪品种、猪遗传育种或提高猪瘦肉率中的应用。
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