藏豬高原適應(yīng)性相關(guān)基因的鑒定及其DNA甲基化調(diào)控規(guī)律.pdf

1、藏豬是青藏高原地區(qū)馴化起源的較為古老的地方豬種，為我國唯一的高原豬種，也是世界少有的微型豬種之一。目前對藏豬的相關(guān)研究大多停留在表型特征、地理分布和生活習(xí)性等方面，而對藏豬高原適應(yīng)性和重要經(jīng)濟性狀的分子機理研究報道不多，嚴重影響了藏豬資源的合理利用。本研究的立意與基本思路是利用高通量基因組測序技術(shù)，從基因組水平出發(fā)尋找藏豬高原適應(yīng)性的遺傳變異與相關(guān)功能基因。本研究主要通過將藏豬和其他地方豬種進行比較分析，從線粒體DNA、基因組DNA、m

2、RNA轉(zhuǎn)錄組水平全面解析藏豬高原適應(yīng)性的分子機制，并且通過藏豬的移居實驗，構(gòu)建骨骼肌全基因組DNA甲基化圖譜，結(jié)合RNA-seq數(shù)據(jù)進行聯(lián)合分析，試圖探索藏豬高原適應(yīng)性的表觀遺傳機制。主要結(jié)果如下:
　　(1)獲得了6個不同地區(qū)藏豬的全線粒體DNA序列，長度約為16.7kb，發(fā)現(xiàn)藏豬線粒體DNA大部分區(qū)段的核苷酸多樣性高于其他地方豬種。
　　(2)藏豬16s rRNA受到了負向選擇以適應(yīng)高原環(huán)境，ATP6基因在藏豬的進化過程

3、中經(jīng)歷了正向選擇。
　　(3)包括藏豬和四川地方豬種在內(nèi)的所有個體重測序共產(chǎn)生659.4Gb數(shù)據(jù)，不同群體的SNP檢測結(jié)果顯示，藏豬群體擁有8，390，501個SNP位點，與中國其他家豬共享SNP數(shù)目為4，909，564，高于所有豬種共享的SNP數(shù)目3，020，386。
　　(4)基于全基因組SNP信息位點的系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果顯示，所有個體先按照地理位置的不同聚為歐洲豬和亞洲豬，中國豬種按照區(qū)域的不同聚類為西南地區(qū)家豬和東南地

4、區(qū)家豬，藏豬則分別按照6個不同群體各自聚為一小支。
　　(5)群體遺傳結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果與系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果一致，6個藏豬群體中，甘孜地區(qū)與迪慶地區(qū)藏豬的祖先單倍型更加單一，說明這兩個區(qū)域的藏豬血緣更加純正。
　　(6)基因的受選擇分析結(jié)果顯示，藏豬基因組中有516個基因受到強烈的自然選擇，而地方家豬有268個基因受到了強烈的人工選擇。藏豬受選擇的基因主要與DNA修復(fù)等高原適應(yīng)性相關(guān)，地方家豬受選擇基因則主要與生長和免疫系統(tǒng)發(fā)育相

5、關(guān)。
　　(7)本研究發(fā)現(xiàn)ALB、SPTLC2和GLDC，以及ECE1、GNG2和PIK3C2G這些基因在藏豬中呈現(xiàn)極強的正向選擇信號，這些基因能促進血紅蛋白的生成，并增強血紅蛋白與氧氣的結(jié)合，因而對藏豬的高原適應(yīng)性起著重要的作用。
　　(8)藏豬與野豬不同組織的mRNA轉(zhuǎn)錄組比較分析結(jié)果顯示，肺組織擁有更多的差異基因(p＜0.001)，且肺組織特異表達的基因明顯高于其他組織，說明這些基因可能通過提升肺組織的氧通量促進藏豬的

6、低氧適應(yīng)性。
　　(9)首次構(gòu)建了藏豬背最長肌的全基因組單堿基分辨率DNA甲基化圖譜，結(jié)果顯示，藏豬基因組中主要的甲基化位點為CpG二核苷酸，少量DNA甲基化發(fā)生在CHG和CHH序列環(huán)境下。
　　(10)平原藏豬與高原藏豬背最長肌之間的差異甲基化基因主要富集于代謝、轉(zhuǎn)運、氧化磷酸化等各種生物學(xué)過程，以及ATP結(jié)合、核苷酸合成、轉(zhuǎn)運酶等分子功能。這些通路與能量的代謝極其相關(guān)，該結(jié)果從基因甲基化層面印證了藏豬高原適應(yīng)的獨特能量代

7、謝過程。
　　(11)平原藏豬與高原藏豬背最長肌差異表達基因主要富集于“細胞合成功能的正向調(diào)節(jié)”，“正向調(diào)節(jié)基因表達”，“低氧應(yīng)答”等通路。其中EGLN3和ALB基因在藏豬的高原適應(yīng)性上起重要作用。
　　綜上，本研究對藏豬進行線粒體DNA測序、重測序、DNA甲基化測序、mRNA測序等多層次的功能基因組學(xué)分析，鑒定出藏豬基因組中受自然選擇的區(qū)域或基因，闡明了部分重要功能基因表達調(diào)控規(guī)律，有助于揭秘藏豬高海拔適應(yīng)性的分子機制，能