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《贵州大学》 2019年
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香猪皱皮性状候选基因筛选鉴定

刘晓丽  
【摘要】:皱皮香猪(XPZ)是贵州从江香猪中的变异个体,全身皮肤密布皱褶,臀部皮肤褶皱异常明显,且皮肤增厚、弹性变差,背部以后皮下脂肪层变薄,毛发分布不均匀。皮肤作为哺乳动物最大的器官,具有调节体温、维持机体内环境稳定、参与新陈代谢和免疫反应等生理功能。为探究皱皮香猪皮肤皱褶的产生的根本原因,对5头皱皮香猪和6头正常香猪(XP)进行基因组重测序,并从公共数据库下载了13头欧洲猪(EUP)重测序数据,利用生物信息学的分析方法,从基因组水平揭示香猪皮肤皱褶表型形成的原因。研究结果如下:组织学研究结果显示,皱皮香猪表皮增厚(P0.05),且厚度欠均一,边缘不规则。胶原纤维染色发现皱皮猪胶原纤维束减少,纤维排列疏松,杂乱无序。弹性纤维染色下,皱皮香猪真皮层与表皮连接处弹性纤维减少,堆积断裂。此外,与正常香猪和大白猪皮肤相比,皱皮香猪皮肤毛囊中的毛球直径增大(P0.05),毛干数增多(P0.01),毛根鞘伸入真皮层。在扫描电镜下,皱皮香猪胶原纤维束减少,纤维丝排列杂乱无序,出现断裂堆积,较稀疏。以上结果提示,皱皮香猪皮肤皱褶产生的原因可能是由于表皮层增厚,真皮层纤维束减少、断裂堆积,造成皮肤塌陷形成皱褶。对皱皮香猪和正常香猪进行基因组重测序,以及数据库下载欧洲猪重测序数据,共得到570.66 G的高质量数据。采用Pindel和SoftSV软件对24头猪进行结构变异分析,共鉴定出25,679个高质量结构变异,影响了17.78 Mb的基因组长度。随机挑选30个结构变异进行PCR验证,结果显示这30个结构变异在基因组真实存在。为进一步分析皱皮香猪和正常香猪、欧洲猪之间结构变异的差异,对三者进行了比较。皱皮香猪共获得了1,242个特有结构,正常香猪获得了4,440个特有结构变异,欧洲猪获得了1,341个特有结构变异;三个群体的特有结构变异在染色体上的分布并不一致。对皱皮香猪特有结构变异进一步分析,1,242个特有结构变异影响了大约1Mb的基因组序列,且结构变异发生的片段较小;这些特有结构变异在染色体上的分布密度并不一致,15号和16号染色体分布着较多的结构变异。VEP注释结果显示,1,242个特有结构变异影响了443个基因,仅5个基因的编码区发生了结构变异。GO和KEGG分析结果显示,与皮肤发育相关的通路主要与细胞外基质(ECM)组分合成相关,如糖胺聚糖生物合成-硫酸乙酰肝素/肝素(ssc00534)、糖胺聚糖生物合成-硫酸角质素(ssc00533)、糖胺聚糖生物合成-硫酸软骨素/硫酸皮肤素(ssc00532)等生物大分子的合成。ECM作为细胞外的支架,皱皮香猪皮肤皱褶可能是由于细胞外支架塌陷所导致。为进一步探究结构变异对皱皮香猪皱褶性状的产生的影响,筛选出了8个结构变异影响的基因作为候选基因进行了分析。XYLT1-I10-_(SV)2268、GALNTL5-E4-_(SV)1425、JAK1-I1-_(SV)294、IGF1-I3-_(SV)302、FUT8-I6-_(SV)858、ALG12-_(SV)86、WIF1-I8-sv889、CHST7-I1-_(SV)160八个结构变异位点在基因组上均存在多态性。与正常香猪(XP)和大白猪(LG)相比,皱皮香猪XYLT1-I10-_(SV)2268、JAK1-I1-_(SV)294、FUT8-I6-_(SV)858、ALG12-_(SV)86、WIF1-I8-sv889、IGF1-I3-_(SV)302六个结构变异中D等位基因频率占优势(P0.05)。运用RegRNA2.0预测发现8个结构变异中存在转录调控元件,FUT8-I6-_(SV)858结构变异中转录调控基序高达58个。UCSC分析发现有7个结构变异中均含有重复序列(TEs),有6个结构变异含有SINE/tRAN元件。GALNTL5-E4-_(SV)1425位点包含该基因的外显子4,导致该基因发生外显子跳跃。皮肤中8个候选基因mRNA表达检测显示,除JAK1基因外,其余7个基因的DD缺失型的表达量显著低于II正常型(P0.05)。这些结果提示,XYLT1-I10-_(SV)2268、JAK1-I1-_(SV)294、FUT8-I6-_(SV)858、ALG12-_(SV)86、WIF1-I8-sv889、IGF1-I3-_(SV)302、GALNTL5-E4-_(SV)1425结构变异可能与皱皮香猪皱皮性状表型的形成有关。综上,本研究从组织学上揭示了皱皮香猪皮肤皱褶的结构特点;同时利用二代测序技术对皱皮香猪进行基因组重测序,构建出皱皮香猪结构变异图谱,分析皱皮香猪特有结构变异的分布特征,获得了8个与皮肤皱褶形成相关的结构变异,并进行了鉴定,对解析皱皮香猪皱褶性状形成的原因具有重要意义。
【学位授予单位】:贵州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:S828

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