水牛分布于我國(guó)南方,具有耐粗飼、抗逆性強(qiáng)、奶質(zhì)優(yōu)良、役力大以及使用年限長(zhǎng)等生物學(xué)特性。隨著城市化進(jìn)程以及機(jī)械化程度不斷提高,我國(guó)水牛的用途逐漸以役用為主向乳肉兼用型發(fā)展。尤其是營(yíng)養(yǎng)豐富的水牛奶及其乳制品深受消費(fèi)者的喜愛(ài),使得水牛奶業(yè)具有廣闊的市場(chǎng)前景。至今,我國(guó)雜交水牛的單產(chǎn)水平已達(dá)到1500~1700 kg,但仍低于河流型水牛品種的單產(chǎn)水平(2000~2200 kg)。顯然,較低的產(chǎn)奶量已嚴(yán)重阻礙了當(dāng)前水牛奶業(yè)的發(fā)展。因此,鑒定與水牛產(chǎn)奶性狀相關(guān)的致因基因?qū)τ谔岣咴撐锓N的單產(chǎn)水平至關(guān)重要。隨著高通量測(cè)序技術(shù)的迅猛發(fā)展,多組學(xué)整合分析策略已成畜禽重要經(jīng)濟(jì)性狀遺傳解析的重要手段。本研究擬從基因型數(shù)據(jù)評(píng)估、基因型和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的整合分析以及候選基因的家族分析與功能驗(yàn)證等角度多層次挖掘和鑒定與水牛產(chǎn)奶性狀相關(guān)的候選基因,為開(kāi)展奶水牛分子育種實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。本研究共包括四部分內(nèi)容:試驗(yàn)1:取411頭純種地中海水牛和45頭中國(guó)雜交水�；蚪M數(shù)據(jù),探究連鎖不平衡模式和評(píng)估有效群體大小發(fā)現(xiàn):(1)純種和雜交水牛群體中常染色體鄰近SNP的平均r~2值分別為0.13±0.19和0.09±0.13,且標(biāo)記距離在200 kb時(shí)顯示出最快的LD衰減速率。(2)LD系數(shù)為0.2時(shí),純種和雜交水牛群體的衰減距離分別為170 kb和50 kb;LD系數(shù)為0.3時(shí)的衰減距離則分別為60 kb和10 kb。這兩個(gè)群體的Phase連續(xù)性在標(biāo)記距離小于100 kb時(shí)達(dá)到最大值(R_(P,C)=0.47),表明這兩個(gè)群體間的Phase相關(guān)性不是很強(qiáng)。(3)純種和雜交水牛群體中有效群體大小呈下降模式,在前13世代的評(píng)估值分別為387和113頭。這些研究結(jié)果為進(jìn)一步開(kāi)展水牛全基因組關(guān)聯(lián)分析和基因組選擇研究提供了理論依據(jù)。試驗(yàn)2:為探究不同泌乳期的水牛乳腺組織表達(dá)譜特征,鑒定與產(chǎn)奶性狀相關(guān)的候選基因,本試驗(yàn)開(kāi)展了乳腺組織轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、全基因組關(guān)聯(lián)分析和加權(quán)的基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析(WGCNA)等研究發(fā)現(xiàn):(1)基于轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),共鑒定出1420個(gè)差異表達(dá)的mRNA;(2)基于基因水平的全基因組關(guān)聯(lián)分析,976個(gè)基因被納入到NSGG數(shù)據(jù)集,篩選出9個(gè)與產(chǎn)奶量相關(guān)的候選基因(P10~(-4));(3)用WGCNA分析,分別從DEGs和NSGG數(shù)據(jù)集中鑒定出與產(chǎn)奶量相關(guān)的天藍(lán)色模塊基因544和225個(gè)。最后,篩選出12個(gè)與產(chǎn)奶量相關(guān)的基因(BNIPL,TUBA1C,C2CD4B,DCP1B,MAP3K5,PDCD11,SRGAP1,GDPD5,BARX2,SCARA3,CTU2和RPL27A)作為樞紐基因。這些研究結(jié)果為深入了解水牛乳腺組織轉(zhuǎn)錄組特征和乳腺發(fā)育的生物學(xué)功能具有理論指導(dǎo)意義。試驗(yàn)3:基于微管蛋白是微管的主要成分、在許多細(xì)胞過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用,本試驗(yàn)從全基因組水平探究了水牛微管蛋白家族及其表達(dá)規(guī)律發(fā)現(xiàn):(1)共鑒定出33個(gè)水牛微管蛋白序列,根據(jù)其結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)發(fā)育特征,可分成五個(gè)亞族;(2)同一亞族的微管蛋白序列具有相似的基因結(jié)構(gòu)以及保守的基序組成;(3)水牛微管蛋白家族成員隨機(jī)分布于10條染色體上,其擴(kuò)張主要與串聯(lián)重復(fù)事件有關(guān);(4)基于轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和qRT-PCR驗(yàn)證發(fā)現(xiàn),微管蛋白在各種組織中具有不同的表達(dá)模式。多數(shù)微管蛋白基因在泌乳早期高度表達(dá),可能與乳腺上皮細(xì)胞的凋亡有關(guān)。這些結(jié)果將為進(jìn)一步驗(yàn)證微管蛋白的功能,鑒定與水牛產(chǎn)奶相關(guān)候選基因奠定了理論依據(jù)。試驗(yàn)4:基于以上候選基因的篩選結(jié)果,本試驗(yàn)用RNA干擾和過(guò)表達(dá)技術(shù)在水牛乳腺上皮細(xì)胞(BBMEC)對(duì)TUBA1C基因進(jìn)行功能驗(yàn)證發(fā)現(xiàn),沉默TUBA1C基因可顯著影響B(tài)BMEC的生長(zhǎng),降低細(xì)胞活力,導(dǎo)致凋亡增加,但過(guò)表達(dá)TUBA1C則對(duì)BBMEC的生長(zhǎng)影響不顯著。此外,干擾或過(guò)表達(dá)可分別引起11個(gè)乳脂代謝和3個(gè)乳蛋白代謝通路中相關(guān)基因的表達(dá),從而影響B(tài)BMEC中甘油三脂的合成和β/κ酪蛋白的分泌。綜上,基于系統(tǒng)生物學(xué)原理,利用多組學(xué)數(shù)據(jù)和功能驗(yàn)證鑒定水牛產(chǎn)奶性狀相關(guān)的候選基因,初步闡明了其作用機(jī)制,提高了篩選基因的可靠性,為制定水牛分子育種方案、促進(jìn)其遺傳改良提供了有效的分子佐證。
【學(xué)位單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S823.83
【部分圖文】：

可靠和有效，這對(duì)今后開(kāi)展奶水牛分子育種研究具有重要的科學(xué)指導(dǎo)意義。本研究的主要技術(shù)路線如圖 1-1 所示。圖1-1 本研究的主要步驟及生息分析技術(shù)路線Figure 1-1 Pipeline of main step and bioinformatics analysis in this study

圖 2-1 基于主成分分析的純種和雜交水牛質(zhì)控前（A）后（B）個(gè)體分布圖。Figure 2-1 Individual distribution before (A) and after (B) quality control in purebred andcrossbred buffalo population using principal component analysis.2.2.3 最小等位基因頻率和單倍型模塊構(gòu)建先用PLINK 1.90版本評(píng)估純種和雜交水牛群體中每一個(gè)SNP的MAF值，分析命令為：plink --bfile inputfile --freq --out outfile。再用自定義的R語(yǔ)言腳本對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行可視化。單倍型模塊的結(jié)構(gòu)可以探究群體中典型的連鎖不平衡模式，并對(duì)遺傳學(xué)研究具有重要的意義 (Guryev et al 2006)�；谧畲笃谕惴ǎ‥xpectation Maximization,EM），采用PLINK 1.90版本的默認(rèn)參數(shù)對(duì)群體進(jìn)行單倍型分析，其分析命令為：plink--bfile inputfile --blocks no-pheno-req --out outfile。2.2.4 連鎖不平衡分析采用了成對(duì)的r2值檢測(cè)連鎖不平衡模式 (Hill and Robertson 1968)，并計(jì)算每一條

交和純種水牛群體的平均物理距離分別為44.96 kb和44.94 kb。純種水牛群體中所有常染色體SNP的平均MAF值為0.29 ±0.13，而雜交水牛群體的MAF值則為0.32 ±0.12,但前者擁有MAF值介于0.05 ~ 0.1的SNP比例要高于后者（圖2-2）。表 2-3 SNP 分型及質(zhì)控情況Table 2-3 Number of SNPs genotyped and remained after quality control filtration.品種Breed(N)過(guò)濾的 SNPSNP eliminated濾過(guò)后的 SNPFinal SNP樣 本 大小1Samplesize檢出率Call rate（< 95%）哈迪-溫伯格平衡 HWE(P < 10-6)最小等位基因頻率 MAF(<0.05)有效的 SNP 數(shù)SNPs in used (%)純種(n=430) 1920 371 5335 55090(87.84%)55032(87.75%)411雜交(n=65) 4878 68 2738 45共有 SNP 524781代表經(jīng) PCA 分析和質(zhì)控后的樣本大小。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 唐善生;;廣西奶水牛業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與思考[J];廣西農(nóng)學(xué)報(bào);2014年01期

2 岳桂東;高強(qiáng);羅龍海;王軍一;許姣卉;尹燁;;高通量測(cè)序技術(shù)在動(dòng)植物研究領(lǐng)域中的應(yīng)用[J];中國(guó)科學(xué):生命科學(xué);2012年02期

3 祁云霞;劉永斌;榮威恒;;轉(zhuǎn)錄組研究新技術(shù):RNA-Seq及其應(yīng)用[J];遺傳;2011年11期

4 丁巍;李慶章;王春梅;李曄;崔巍;馮麗;;miR-129-5p調(diào)節(jié)小鼠乳腺上皮細(xì)胞內(nèi)Igf-1的表達(dá)[J];中國(guó)生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào);2011年06期

5 陸黎敏;李慶章;王春梅;李曄;高學(xué)軍;;miR-221對(duì)小鼠乳腺上皮細(xì)胞增殖和泌乳功能的影響[J];中國(guó)生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào);2009年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 吳曉平;基于SNP芯片和全測(cè)序數(shù)據(jù)的奶牛全基因組關(guān)聯(lián)分析和基因組選擇研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

2 林先滋;奶山羊乳腺組織乳脂代謝相關(guān)miRNAs的篩選及功能驗(yàn)證[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2013年

3 李真;奶牛乳腺組織中miRNA表達(dá)譜研究以及與泌乳相關(guān)miRNA的鑒定[D];浙江大學(xué);2012年

4 徐永杰;豬肌肉組織差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 王褚悅;miR-142-3p對(duì)奶山羊乳腺上皮細(xì)胞泌乳功能的調(diào)控[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

2 徐詩(shī)瑤;奶牛乳腺上皮細(xì)胞核泌乳相關(guān)的磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)的分析[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

3 董飛;奶山羊乳腺組織差異表達(dá)miRNA功能預(yù)測(cè)及miR-135a對(duì)PRLR基因靶向調(diào)控研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2853337