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猪基因组信息资源的 整合与利用

猪基因组信息资源的 整合与利用. 亓小红 天津农学院. 猪是人类最早驯化的家畜之一，作为世界的一个重要畜种，在地球上的分布很广。 世界范围内的猪肉消费量占红肉消费量的 43%(Rothscild and Ruvinsky,1998) 。 在我国肉类消费中，猪肉所占比例 67%(FAO, 2001) 。 研究人类疾病理想的实验动物模型和人类器官移植的供体。. 育种任务. 胴体品质好 肉质好 生长快 饲料消耗低 繁殖率高 抗病. 群体遗传学和数量遗传学理论的指导。

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猪基因组信息资源的 整合与利用

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  1. 猪基因组信息资源的整合与利用 亓小红 天津农学院

  2. 猪是人类最早驯化的家畜之一，作为世界的一个重要畜种，在地球上的分布很广。猪是人类最早驯化的家畜之一，作为世界的一个重要畜种，在地球上的分布很广。 • 世界范围内的猪肉消费量占红肉消费量的43%(Rothscild and Ruvinsky,1998)。 • 在我国肉类消费中，猪肉所占比例67%(FAO, 2001)。 • 研究人类疾病理想的实验动物模型和人类器官移植的供体。

  3. 育种任务 • 胴体品质好 • 肉质好 • 生长快 • 饲料消耗低 • 繁殖率高 • 抗病

  4. 群体遗传学和数量遗传学理论的指导。 • 以BLUP为代表的育种方法依据生产性状的表型和系谱记录的成绩，对个体的育种值进行估计。 • 通过选择和杂交极大的提高了猪的生产效率和产品质量。

  5. 遗传力较低 • 表型测量困难、成本高 • 有些性状还没有找到指示性状 • 限性性状 • 应用常规选择难以进行。 • 利用基因组学信息，不但能改进这些性 状，并能揭开“黑箱”中的秘密。

  6. 猪基因组信息数据库 • 猪连锁图谱(Linkage Map） • 猪物理图谱(Physical Map） • 猪QTL数据库（PigQTLdb） • 比较图谱(Comparative Map) • 猪EST数据库 • 猪SNP数据库

  7. Linkage Maps • Archibald 等,1995; Rohrer等,1996发表了两个著名的连锁图谱。 • 一些新的基因标记如微卫星、AFLP、SNP等不断的得到鉴别和定位 。 • 目前，连锁图谱已超过5000个标记。

  8. Loci / Markers • Publications / Authors • Clones • Libraries • Database Statistics

  9. SW2073 • Primer InformationForward primer:ATTTGCATAATAGCCTTATCCCTAC Reverse primer:CAATTTTATATGCACAGATTTATTTAAAG • PCR product size:133-148 (bp), Sus scrofa • GenBank Accession:AF253788

  10. Physical Maps • 放射杂交图谱目前已有4000多个标记，包括大量微卫星，EST标记。 • 这些标记大多与人类同源，可用于比较图谱分析，这将加快基因的鉴别速度

  11. Drawings of genes and markers mapped on pig chromosome • List of genes mapped on pig map • List of genetic markers mapped on pig map

  12. Comparative maps • The Comparative Map: Pigs and Humans– INRA(Inland Northwest Research Alliance ) • The Comparative Map: Pigs and Mouse - Japan • The Mammalian Comparative Map - Jackson Lab • The HomoloGene Database - NCBI

  13. 猪EST数据库 • 98988条序列 • 基因定位 • 基因表达谱分析 • 全长cDNA与基因组序列比较,可得到内含子与外显子的有关信息.这对从DNA水平解决一些问题很有帮助.

  14. 猪SNP数据库(NEW) • Allele • Chromosome • Base Position • Function • Gene Name • Protein • Heterozygosity

  15. QTL扫描-- PigQTLdb • 借助基因图谱资源，建立资源家系，通过QTL扫描，已经鉴别出影响猪重要经济性状的许多QTL。 • 猪QTL数据库收集了近10年所发表的所有的猪QTL数据。截止目前，该数据库共收集了86种杂志发表的235个性状的1129个QTL。

  16. 与生长、胴体品质、肉质有关的的QTL几乎位于所有的染色体上。与生长、胴体品质、肉质有关的的QTL几乎位于所有的染色体上。 • 控制繁殖性状的QTL则位于几条染色体上。 • 由于疾病性状难于获取，有关免疫反应和疾病抗性QTL则较少。从基因的表达入手，更有可能获取疾病抗性基因。

  17. QTL on Pig Chromosome 1 Legend: Red QTL lines represent for significant and light blue QTL lines for suggestive levels. Green dots shows the position of QTL peaks.QTL\标记信息均可得到

  18. Number of QTL by chromosomes Click on each link to go to each chromosome for QTL on it.

  19. Number of QTL by trait types Click on each trait name to find QTL for it

  20. Number of QTL by trait classes Click on each trait class assiciated QTL

  21. 尽管有大量的对家畜QTL检测的报道，大多数是利用品种或品系间的实验杂交群体进行的。这些研究在不同品种间得到的结果不同，也就不能用于不同品种的选择。但提供了在品种内分离的QTL的LD标记，可用于位置候选基因分析。尽管有大量的对家畜QTL检测的报道，大多数是利用品种或品系间的实验杂交群体进行的。这些研究在不同品种间得到的结果不同，也就不能用于不同品种的选择。但提供了在品种内分离的QTL的LD标记，可用于位置候选基因分析。

  22. 候选基因分析 • 当QTL区域鉴别出来并精细定位后，位置候选基因分析即可进行。特别是应用位置候选基因分析QTN 。 • 有关候选基因的许多研究成果与生产性能记录相结合，已应用于MAS。由于遗传背景不同，候选基因效应可能不同。

  23. 生长肥育性状 • 猪垂体特异性转录因子1（the porcine pituitary-specific transcription factor ，PIT-1)与背膘和初生重有关。 • 氨肽酶N（Aminopeptidase N，AMPEPN）与生长速度有关。 • 黑色素皮质激素4受体（melanocortin 4 receptor ，MC4R)基因与饲料吸收、加快生长、降低背膘厚显著相关(Kim et al. 2000)。

  24. 肌肉品质 • 肉质有关的基因如HAL、RN基因已被广泛应用。 • 在汉普夏猪发现的RN基因，与低pH和肌肉中糖含量有关，定位于15号染色体，用DNA标记检测RN基因。后来发现RN是AMP激活蛋白激酶（AMP-activated protein kinases，PRKA) ，这个基因与人的糖尿病有关。 • 脂肪细胞脂肪酸结合蛋白基因（adipocyte fatty acid-binding protein (A-FABP) 与肌肉间的脂肪有关。 • 成肌素基因增加肌纤维数量。 • IGF2与肌肉发育程度有关。

  25. 繁殖性状 • 繁殖性状的候选基因有雌激素受体基因ESR，梅山猪增加窝产仔数1.15头，长白猪增加窝产仔数 0.42头。 • 视黄酸受体γ（retinoic acid receptor gamma，RARG) 。 • 褪黑素受体1A（melatonin receptor 1A ，MTNRIA) • 卵泡刺激素β（ follicle stimulating hormone beta ，FSHB) 。 • 催乳素受体（prolactin receptor ，PRLR) 。 • 视黄醛结合蛋白4（retinol binding protein 4，RBP4) 。 • 猪睾丸特异磷酸甘油酸激酶（ phosphoglycerate kinase 2 ，PGK2) 基因多态性与公猪能育性有关。

  26. 毛色基因 • KIT白毛有关 (已申请专利 ) 。 • 黑色素皮质激素1受体（melanocortin 4 receptor ，MC1R)红色和黑色有关。 • 用于生产白毛色猪,改善外观品质。

  27. 疾病抗性 • 自然抗性相关巨噬蛋白（NRAMP），它提供对细胞间病原菌的抗性 。 • 两个α（1，2）-岩藻糖基转移酶基因(FUT1和FUT2)同F18受体座紧密连锁。 • K88acR精细定位于13号染色体。这一区域与人3号染色体同源。两个与猪的E. coli F4ab/ac腹泻有关的候选基因已经找到。 • SLA不同单倍型与多种疾病抗性有关。

  28. 序列分析 • 猪的染色体数2n=38，基因组大小约3×10-9bp，与人类基因组接近。 • 在人类基因组计划的带动和影响下，许多模式生物的大规模DNA测序（包括基因组和cDNA)工作正在进行或已经完成。 • 目前，猪的大规模EST测序和猪基因组计划正在进行。 • 通过基因组计划的实施，将有更多的与猪的重要经济性状有关的的染色体区域及基因被找到。 • 大规模EST测序将对比较图谱分析、候选基因的发现及基因表达分析产生巨大影响。

  29. 功能基因组分析 • Northern分析 • DDRT-PCR技术 • 定量PCR技术 • 基因芯片分析 • 通过功能基因组分析，更好地了解猪转录本的结构和功能。

  30. 分子育种 • MAS (GAS) • 分子遗传信息在遗传改进中的应用涉及到对分子值的选择。分子值可以是基于特定基因座位或基因型的有或无，也可以基于标记或QTL效应的估计。 • 阶段选择：先对候选基因的MS进行选择，再对表型或EBV进行选择。 • 指数选择：结合MS和表型或EBV的指数，I=b1MS+b2EBV 。

  31. 一些针对单基因的选择在分子遗传时期之前就已进行，包括对可观察到的遗传缺陷和表观性状的选择。一些针对单基因的选择在分子遗传时期之前就已进行，包括对可观察到的遗传缺陷和表观性状的选择。 • Plastow 等 (2003)报道应用15个标记对猪的繁殖、饲料吸收、生长、身体组成、肉质的选择。

  32. 需要指出的是，基因组学并不是要完全代替数量遗传学在育种中的的作用。需要指出的是，基因组学并不是要完全代替数量遗传学在育种中的的作用。 • 不论是表型选择,指数选择,还是MAS本身并无优劣之分,关键是解决的问题。

  33. 当前的任务 • 信息资源的整合。 • 原创性工作,申请专利。 • 种质资源的保护。 • 分子育种工作的实施。

  34. 总 结 • 猪基因组图谱已得到极大发展。 • 利用QTL扫描和候选基因分析，已鉴别出一些与猪的重要经济性状有关的重要的染色体区域及基因。 • 分子遗传学的发展，我们又有了新的研究工具，如基因阵列分析、生物信息学、比较基因组学用于发现新的候选基因并认识这些基因的功能。

  35. 猪基因组计划已启动并在实施之中，随着猪基因组测序的的完成，将有更多的基因被找到，并有可能从整体上研究各个基因的相互关系。猪基因组计划已启动并在实施之中，随着猪基因组测序的的完成，将有更多的基因被找到，并有可能从整体上研究各个基因的相互关系。 • 越来越多的分子遗传资源摆在我们面前，利用MAS，结合基因或标记和常规生产性能信息，可以极大地改进养猪业重要的经济性状。

  36. 谢谢大家! 欢迎大家到天津农学院指导工作!

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