中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (19): 3894-3904.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.19.015
高广亮1,2(), 张克山1,2(
), 赵献芝1,2, 许国洋1, 谢友慧1,2, 周莉3, 张昌莲1,2, 王启贵1,2(
)
收稿日期:
2022-05-10
接受日期:
2023-08-08
出版日期:
2023-10-01
发布日期:
2023-10-08
通信作者:
联系方式:
高广亮,E-mail:guanglianggaocq@hotmail.com。张克山,E-mail:zhangkshLK1988@163.com。高广亮和张克山为同等贡献作者。
基金资助:
GAO GuangLiang1,2(), ZHANG KeShan1,2(
), ZHAO XianZhi1,2, XU GuoYang1, XIE YouHui1,2, ZHOU Li3, ZHANG ChangLian1,2, WANG QiGui1,2(
)
Received:
2022-05-10
Accepted:
2023-08-08
Published:
2023-10-01
Online:
2023-10-08
摘要:
【目的】通过筛选与鹅蛋品质性状相关的分子标记和候选基因,为解析蛋品质性状的遗传机制及分子标记辅助选择提供理论支撑。【方法】采用同批次健康四川白鹅群体(209只)作为研究对象。收集了每只鹅在产蛋高峰期连续生产的5枚蛋,并测定了蛋重、蛋形指数、蛋壳强度、蛋壳厚度、蛋壳重和蛋黄重量等6个蛋品质性状。基于前期209只四川白鹅(母鹅)2.896 Tb全基因组重测序数据(12.44×/个体),采用全基因组关联分析的方法,筛选与蛋品质性状相关的SNP位点和重要候选基因,并通过核酸飞行时间质谱方法检测了这些SNP位点的基因型频率。【结果】经过筛选过滤,共有9 279 339个SNPs和209个个体用于后续研究。GWAS研究发现,48个SNP位点与6个鹅蛋品质性状显著或建议性显著相关(阈值分别为5.43×10-9和1.09×10-7),并注释出27个蛋品质性状相关的候选基因,包括妊娠相关血浆蛋白A(pappalysin1, PAPPA)、蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸酶调节亚基2基因(serine/threonine-protein phosphatase 4 regulatory subunit 2,PP4R2)、乙醇胺磷酸转移酶1(ethanolamine phosphotransferase 1, EPT1)和离子型谷氨酸受体K2(glutamate receptor ionotropic, kainate 2,GRIK2)等,其中候选基因PAPPA参与蛋白质代谢,促进生长因子IGF生成,在PP4R2的11bp范围内存在5个SNPs与蛋壳厚度显著相关,另外在GRIK2上有6个SNPs与蛋黄重量显著相关,GRIK2和PP4R2分别与机体血钙维持功能以及胆固醇代谢相关。功能富集研究发现,候选基因主要参与了response to growth factor(GO:0070848)、intracellular chemical homeostasis(GO:0055082)、response to hormone(GO:0009725)和regulation of the monoatomic ion transport(GO:43269)等代谢通路。【结论】经GWAS方法筛选出PAPPA、GRIK2、ASCC3和EPT1分别作为蛋重、蛋黄重、蛋壳强度等蛋品质性状潜在功能基因,为鹅蛋品质性状的改良提供了分子遗传标记的理论参考。
高广亮, 张克山, 赵献芝, 许国洋, 谢友慧, 周莉, 张昌莲, 王启贵. 全基因组关联分析筛选鹅蛋品质相关分子标记[J]. 中国农业科学, 2023, 56(19): 3894-3904.
GAO GuangLiang, ZHANG KeShan, ZHAO XianZhi, XU GuoYang, XIE YouHui, ZHOU Li, ZHANG ChangLian, WANG QiGui. Identification of Molecular Markers Associated with Goose Egg Quality Through Genome-Wide Association Analysis[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(19): 3894-3904.
表1
验证筛选的SNPs用引物序列表"
位置 SNP position | 上游扩增引物 Upstream amplification primer | 下游扩增引物 Downstream amplification primer | 单碱基延伸探针 Single-base extension probe |
---|---|---|---|
chr29:3653854 | TGGTTCCACAGTTGAGAATG | GTACCGAACTCAAGTAGAGC | gggaCACAGTTGAGAATGTGAACA |
chr15:24022773 | GGGAATTTCCCAAACAGGGC | ACCAGCACCTTGACAACAGC | ccaCTCACCCCAGGTGCTTGGTCA |
chr12:32856792 | AGGCAATAACATGTGGACGG | GCCAATTTCTAACCAGAAGG | gGCTGAAAAGTGTTGTCTGTAAG |
chr15:20262147 | TGGCAGCCGCGTATTTACC | TGAAGGAGGGCGGCTTTCAT | cccctCGTATTTACCGATCGCAG |
chr1:444834 | CCATTCTACGATCTAGGCTG | CCCTCAGAATGTCCTATACC | TGATGATTCTAGATTCACAAGG |
chr18:6281804 | AGTGCTTAGCAAGGCTCAAC | CGATGACAGGATTTCCAACC | aAAGGCTCAACCCCCTGGC |
chr1:1466542 | TTTCCACATCTCCAAGTGCC | CTCAAGTGCCACGTCTTAAC | ggtgTTTCCTCTCCACCATCCCAGTAT |
chr5:20299054 | CAGCAGCATTTGTTCTCACC | GCATGACTTCTGCAGTTACG | ACAACTACAGCATGCTGAT |
chr1:1467878 | TGGAAAAGGCCCTTTCCAAG | GCTTTTCCCCCCTCTTTTAG | GCCCTTTCCAAGACGGGTG |
chr1:11330934 | CCCGTGTTGTTTACGAGTTC | TTACAAATAGGCTTCGCATC | CAGTATACATCATATTAAGAAGTCAT |
chr18:18353514 | ACAGTGAGAGGTGAATGGAG | TAGGCAACAGCTCCAACTAC | gAACTGTCTGAAAACGTAAG |
chr1:36829464 | GGAATTCTGTGGTACCTGTC | AGGTATCTCTATGCCAAGTC | gAGGATTGTAGTATACTGTTAACATT |
chr34:3206857 | GCACACTCCCACGGTATTC | TGGCTCCTGTCTCTCCTTG | CTCCCACGGTATTCACGCTC |
表2
统计分析鹅蛋品质性状"
表型 Traits | 数量 Number | 平均值 Mean | 标准差 STDV | 最大值 Maximum | 最小值 Minimum | 变异系数 CV(%) |
---|---|---|---|---|---|---|
蛋重 Egg weight (g) | 207 | 132.20 | 18.90 | 166.23 | 87.01 | 0.14 |
蛋形指数 Egg shape index | 207 | 1.45 | 0.15 | 1.60 | 1.24 | 0.10 |
蛋壳强度 Eggshell strength ( kg·cm-2) | 208 | 67.20 | 10.19 | 78.45 | 24.57 | 0.15 |
蛋壳重Eggshell weight (g) | 208 | 22.87 | 3.17 | 32.88 | 14.58 | 0.14 |
蛋壳厚度Eggshell width (cm) | 208 | 0.42 | 0.06 | 0.56 | 0.26 | 0.14 |
蛋黄重量 Egg yolk weight (g) | 208 | 41.20 | 6.73 | 62.75 | 27.60 | 0.16 |
表3
筛选与蛋品质性状显著相关的SNPs表"
表型 Traits | SNP | 染色体 Chromosome | 位置 Position | 等位基因 Genotype | P 值 P value | 基因 Gene symbol |
---|---|---|---|---|---|---|
蛋重 Egg weight | chr29:3653854 | 29 | 3653854 | G/A | 6.98×10-09** | PAPPA |
蛋重 Egg weight | chr15:24022773 | 15 | 24022773 | G/T | 3.04×10-08* | ADA2C |
蛋重 Egg weight | chr29:3648283 | 29 | 3648283 | T/C | 3.98×10-08* | SGCE |
蛋重 Egg weight | chr12:32856792 | 12 | 32856792 | G/C | 4.00×10-08* | TXNL1 |
蛋形指数 Egg shape index | chr4:20222331 | 4 | 20222331 | A/T | 5.76×10-09** | BCOR |
蛋形指数 Egg shape index | chr4:20222337 | 4 | 20222337 | G/T | 5.76×10-09** | BCOR |
蛋形指数 Egg shape index | chr4:20186649 | 4 | 20186649 | C/G | 8.11×10-09** | BCOR |
蛋形指数 Egg shape index | chr15:14494772 | 15 | 14494772 | A/G | 2.39×10-08* | M1IP1 |
蛋形指数 Egg shape index | chr9:32698552 | 9 | 32698552 | T/A | 3.32×10-08* | GLRX3 |
蛋形指数 Egg shape index | chr15:14497223 | 15 | 14497223 | T/C | 4.48×10-08* | DHX15 |
蛋形指数 Egg shape index | chr15:20262147 | 15 | 20262147 | T/G | 4.60×10-08* | TBC1D14 |
蛋形指数 Egg shape index | chr15:14786356 | 15 | 14786356 | C/A | 5.15×10-08* | DHX15 |
蛋形指数 Egg shape index | chr15:14494538 | 15 | 14494538 | A/G | 6.81×10-08* | DHX15 |
蛋形指数 Egg shape index | chr9:32698542 | 9 | 32698542 | C/G | 9.67×10-08* | DHX15 |
蛋壳强度 Eggshell strength | chr1:444834 | 1 | 444834 | G/A | 5.70×10-09** | DTNB |
蛋壳强度 Eggshell strength | chr1:1466542 | 1 | 1466542 | A/T | 2.27×10-08* | EPT1 |
蛋壳强度 Eggshell strength | chr1:1467878 | 1 | 1467878 | T/C | 5.45×10-08* | EPT1 |
蛋壳强度 Eggshell strength | chr5:429465 | 5 | 429465 | G/A | 6.09×10-08* | NFAC1 |
蛋壳强度 Eggshell strength | chr5:429561 | 5 | 429561 | G/A | 6.24×10-08* | NFAC1 |
蛋壳强度 Eggshell strength | chr5:429586 | 5 | 429586 | G/A | 1.89×10-08* | NFAC1 |
蛋壳强度 Eggshell strength | chr5:20299054 | 5 | 20299054 | T/C | 3.04×10-08* | DC1I1 |
蛋壳强度 Eggshell strength | chr5:20324779 | 5 | 20324779 | T/A | 2.93×10-08* | DC1I1 |
蛋壳强度 Eggshell strength | chr5:20325470 | 5 | 20325470 | C/T | 3.72×10-08* | DC1I1 |
蛋壳强度 Eggshell strength | chr18:6281804 | 18 | 6281804 | A/G | 1.53×10-08* | BSN |
蛋壳强度 Eggshell strength | chr19:1292936 | 19 | 1292936 | T/C | 1.38×10-08* | NOX5 |
蛋壳强度 Eggshell strength | chr37:3102113 | 37 | 3102113 | A/G | 7.03×10-08* | KANL1 |
蛋壳重Eggshell weight | chr18:8947937 | 18 | 8947937 | T/C | 1.35×10-09* | K1257 |
蛋壳重Eggshell weight | chr6:21095706 | 6 | 21095706 | C/T | 1.81×10-08* | CP4V2 |
蛋壳重Eggshell weight | chr10:33758926 | 10 | 33758926 | A/G | 2.05×10-08* | KI16B |
蛋壳重Eggshell weight | chr10:33758927 | 10 | 33758927 | A/G | 2.05×10-08* | KI16B |
蛋壳重Eggshell weight | chr1:11330934 | 1 | 11330934 | A/G | 3.29×10-08* | TRIB2 |
蛋壳重Eggshell weight | chr4:36821594 | 4 | 36821594 | A/G | 8.42×10-08* | GBRB3 |
蛋壳重Eggshell weight | chr33:1028855 | 33 | 1028855 | T/C | 9.79×10-08* | K1522 |
蛋壳厚度Eggshell width | chr18:18353514 | 18 | 18353514 | T/C | 3.54×10-09* | PP4R2 |
蛋壳厚度Eggshell width | chr18:18353504 | 18 | 18353504 | C/T | 4.94×10-08* | PP4R2 |
蛋壳厚度Eggshell width | chr18:18353509 | 18 | 18353509 | G/A | 4.94×10-08* | PP4R2 |
蛋壳厚度Eggshell width | chr18:18353511 | 18 | 18353511 | A/G | 4.94×10-08* | PP4R2 |
蛋壳厚度Eggshell width | chr18:18353515 | 18 | 18353515 | C/G | 4.94×10-08* | PP4R2 |
蛋黄重量 Egg yolk weight | chr1:36803702 | 1 | 36803702 | C/T | 4.53×10-08* | ASCC3 |
蛋黄重量 Egg yolk weight | chr1:36829464 | 1 | 36829464 | A/G | 3.46×10-08* | ASCC3 |
蛋黄重量 Egg yolk weight | chr1:37042051 | 1 | 37042051 | G/A | 9.08×10-08* | GRIK2 |
蛋黄重量 Egg yolk weight | chr1:37047532 | 1 | 37047532 | C/T | 7.13×10-08* | GRIK2 |
蛋黄重量 Egg yolk weight | chr1:37246474 | 1 | 37246474 | G/C | 3.68×10-08* | GRIK2 |
蛋黄重量 Egg yolk weight | chr1:37262254 | 1 | 37262254 | C/T | 5.03×10-08* | GRIK2 |
蛋黄重量 Egg yolk weight | chr1:37282181 | 1 | 37282181 | G/A | 2.87×10-09* | GRIK2 |
蛋黄重量 Egg yolk weight | chr1:37295041 | 1 | 37295041 | A/G | 9.54×10-08* | GRIK2 |
蛋黄重量 Egg yolk weight | chr11:26886902 | 11 | 26886902 | C/T | 6.17×10-08* | ELOC |
蛋黄重量 Egg yolk weight | chr34:3206857 | 34 | 3206857 | A/G | 9.35×10-08* | SOX13 |
表4
部分SNPs的基因型对鹅6个蛋品质性状的影响"
性状 Traits | 最小二乘均值±标准差 Least-squares means ± Standard deviation (Genotype) | P值 P value | ||
---|---|---|---|---|
蛋重 Egg weight (g) | ||||
chr29:3653854 | 133.50±1.45a(AA) | 119.76±2.87b(AG) | 121.92±6.79b(GG) | <.0001 |
chr15:24022773 | 133.21±1.44a(GG) | 124.91±2.38b(GT) | 133.35±1.07a(TT) | <.0001 |
chr12:32856792 | 133.53±1.05a(CC) | 118.54±3.11b(CG) | 74.94±10.08c(GG) | <.0001 |
蛋形指数 Egg shape index | ||||
chr15:20262147 | 1.45±0.0047a(GG) | 1.42±0.0094b(GT) | 1.37±0.0347b(TT) | 0.0013 |
蛋壳强度 Eggshell strength (g/cm3) | ||||
chr1:444834 | 68.85±0.74a(AA) | 62.74±1.23b(GA) | 53.69±4.53b(GG) | <.0001 |
chr18:6281804 | 68.41±0.65a(GG) | 56.53±1.76b(GA) | <.0001 | |
chr1:1466542 | 53.13±3.69c(AA) | 63.41±1.24b(AT) | 68.83±0.74a(TT) | <.0001 |
chr5:20299054 | 68.60±0.71a(CC) | 60.79±1.40b(CT) | 64.00±60.43ab(TT) | <.0001 |
chr1:1467878 | 68.75±0.70a(CC) | 61.60±1.42b(CT) | 54.85±3.66c(TT) | <.0001 |
蛋壳重量Eggshell weight (g) | ||||
chr1:11330934 | 24.45±0.55a(AA) | 23.44±2.07ab(GA) | 22.67±0.22b(GG) | 0.0123 |
蛋壳厚度Eggshell width (mm) | ||||
chr18:18353514 | 0.43±0.0039a(CC) | 0.38±0.01b(CT) | 0.38±0.0267b(TT) | 0.0001 |
蛋黄重量 Egg yolk weight (g) | ||||
chr1:36829464 | 44.92±1.79a(AA) | 43.70±0.79a(GA) | 39.48±0.54b(GG) | <.0001 |
chr34:3206857 | 48.58±3.61a(AA) | 44.11±1.61b(GA) | 40.27±0.49c(GG) | 0.0077 |
[1] |
侯水生, 刘灵芝. 2022年水禽产业现状、未来发展趋势与建议. 中国畜牧杂志, 2023, 59(3): 274-280.
|
|
|
[2] |
王一冰, 陈芳, 苟钟勇, 李龙, 林厦菁, 张盛, 蒋守群. 快大型黄羽肉种鸡VD3需要量研究. 中国农业科学, 2021, 54(16): 3549-3560.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.16.016 |
|
|
[3] |
doi: 10.1038/s41598-021-82313-1 pmid: 33514842 |
[4] |
doi: 10.1111/jpn.13240 pmid: 31691404 |
[5] |
doi: 10.3382/ps/pez259 pmid: 31287885 |
[6] |
doi: 10.3389/fvets.2020.545359 |
[7] |
doi: 10.1016/j.aninu.2017.03.001 pmid: 29767091 |
[8] |
doi: 10.1038/srep36223 pmid: 27845353 |
[9] |
doi: 10.1038/s41467-021-26272-1 pmid: 34635656 |
[10] |
doi: S0032-5791(20)30086-9 pmid: 32359570 |
[11] |
doi: 10.1038/s41598-018-29162-7 pmid: 30018363 |
[12] |
doi: 10.3389/fgene.2021.602583 |
[13] |
doi: 10.1093/bioinformatics/btp698 pmid: 20080505 |
[14] |
doi: 10.1101/gr.107524.110 pmid: 20644199 |
[15] |
doi: 10.1086/519795 |
[16] |
doi: 10.1038/ng.2310 pmid: 22706312 |
[17] |
doi: 10.12688/f1000research.8733.1 pmid: 27347381 |
[18] |
|
[19] |
doi: 10.1093/nar/gkq603 |
[20] |
doi: 10.1038/s41467-019-09234-6 pmid: 30944313 |
[21] |
doi: 10.17221/46/2015-CJAS |
[22] |
doi: 10.1016/j.psj.2020.09.049 pmid: 33248637 |
[23] |
doi: 10.1186/s12863-020-0820-2 pmid: 32046634 |
[24] |
|
[25] |
|
[26] |
doi: 10.1242/jeb.169433 |
[27] |
pmid: 17249697 |
[28] |
doi: 10.1007/s10815-019-01489-8 |
[29] |
doi: 10.1038/nature21039 |
[30] |
doi: 10.14348/molcells.2015.0066 pmid: 26194823 |
[31] |
pmid: 32192570 |
[32] |
doi: 10.1101/gad.348622.121 |
[33] |
doi: 10.3389/fendo.2022.867663 |
[34] |
|
[35] |
doi: 10.3325/cmj.2009.50.23 pmid: 19260141 |
[36] |
doi: 10.1371/journal.pgen.1008057 |
[37] |
doi: S0016-6480(17)30650-0 pmid: 30339806 |
[38] |
doi: 10.3382/ps/pey224 pmid: 29860415 |
[39] |
doi: 10.1242/dev.197459 |
[40] |
doi: 10.1016/j.cvex.2007.09.005 pmid: 18165138 |
[41] |
doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.142260 |
[1] | 谭力治, 赵毅强. 全基因组关联分析中混合模型的原理、优化与应用[J]. 中国农业科学, 2023, 56(9): 1617-1632. |
[2] | 王慧玲, 闫爱玲, 王晓玥, 刘振华, 任建成, 徐海英, 孙磊. 葡萄果粒质量相关性状全基因组关联分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(8): 1561-1573. |
[3] | 王脉, 董清峰, 高珅奥, 刘德政, 卢山, 乔朋放, 陈亮, 胡银岗. 小麦苗期根系性状的全基因组关联分析与优异位点挖掘[J]. 中国农业科学, 2023, 56(5): 801-820. |
[4] | 杨明路, 张海亮, 罗汉鹏, 黄锡霞, 张翰林, 章施施, 王炎, 刘林, 郭刚, 王雅春. 基于智能项圈系统荷斯坦牛发情相关指标的遗传参数估计及全基因组关联分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(5): 995-1006. |
[5] | 沈龙仙, 王丽婷, 何珂, 杜雪, 颜菲菲, 陈维虎, 吕耀平, 汪涵, 周晓龙, 赵阿勇. 褪黑素和烟酰胺单核苷酸对鹅骨骼肌卫星细胞增殖的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(2): 391-404. |
[6] | 于永超, 范文静, 刘明, 张强强, 赵鹏, 靳容, 王静, 朱晓亚, 唐忠厚. 甘薯苗期氮高效利用性状的GWAS分析及候选基因的筛选与验证[J]. 中国农业科学, 2023, 56(18): 3500-3510. |
[7] | 杨胜男, 程莉, 谈月霞, 朱延松, 江东. 宽皮柑橘褐斑病抗性的全基因组关联分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(18): 3642-3654. |
[8] | 王江浩, 王立伟, 张动敏, 郭瑞, 张全国, 李兴华, 魏剑锋, 宋炜, 王宝强, 李荣改. 基于分子标记技术玉米抗粗缩病种质资源的筛选与应用[J]. 中国农业科学, 2023, 56(10): 1838-1847. |
[9] | 邵震, 刁有祥. 规模化鹅场主要病毒核酸检测结果与分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(10): 2021-2034. |
[10] | 李周帅,董远,李婷,冯志前,段迎新,杨明羡,徐淑兔,张兴华,薛吉全. 基于杂交种群体的玉米产量及其配合力的全基因组关联分析[J]. 中国农业科学, 2022, 55(9): 1695-1709. |
[11] | 职蕾,者理,孙楠楠,杨阳,Dauren Serikbay,贾汉忠,胡银岗,陈亮. 小麦苗期铅耐受性的全基因组关联分析[J]. 中国农业科学, 2022, 55(6): 1064-1081. |
[12] | 逄洪波, 程露, 于茗兰, 陈强, 李玥莹, 吴隆坤, 王泽, 潘孝武, 郑晓明. 栽培稻芽期耐低温全基因组关联分析[J]. 中国农业科学, 2022, 55(21): 4091-4103. |
[13] | 谢晓宇, 王凯鸿, 秦晓晓, 王彩香, 史春辉, 宁新柱, 杨永林, 秦江鸿, 李朝周, 马麒, 宿俊吉. 陆地棉吐絮率的限制性两阶段多位点全基因组关联分析及候选基因预测[J]. 中国农业科学, 2022, 55(2): 248-264. |
[14] | 常立国,何坤辉,刘建超. 多环境下玉米保绿相关性状遗传位点的挖掘[J]. 中国农业科学, 2022, 55(16): 3071-3081. |
[15] | 李婷,董远,张君,冯志前,王亚鹏,郝引川,张兴华,薛吉全,徐淑兔. 玉米杂交种穗部性状的全基因组关联分析[J]. 中国农业科学, 2022, 55(13): 2485-2499. |
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