利用GWAS研究母猪繁殖性状的进展

宋志芳＊，石 岗

（河北农业大学动物科技学院，河北 保定 071000）

1 GWAS的一般流程

使用GWAS首要考虑的问题是选择性状。尽量选择测量方法简单、准确性高且遗传力高的性状，否则会降低关联的精确度。利用GWAS研究SNP与疾病或者复杂性状的关联过程较复杂，一般流程如下：1）确定研究群体和样本，测量和统计表型数据；2）利用DNA基因组试剂盒提取DNA，进行质检后，利用SNP基因芯片进行基因分型，储存所有样本的SNP基因分型数据；3）质量控制原始芯片数据，剔除不符合质控标准的个体和SNPs；4）利用相关分析软件和方法并采用最佳的统计模型对质控后的SNP和目标性状的表型数据进行关联分析；5）根据分析结果筛选能达到染色体水平和全基因组水平显著差异的SNPs位点；6）对所有显著SNPs位点进行功能验证和基因注释；7）再采用独立样本重复验证这些SNPs是否对疾病或者性状有显著影响。

2 利用GWAS对母猪繁殖性状的研究

2.1 产仔数

产仔数包括总产仔数和产活仔数两个指标，在养猪生产中，产仔数少是困扰养猪者的难题之一，品种、母猪年龄和胎次及饲料营养不合理等因素都会导致母猪的产仔数少，降低经济效益。一方面，可以在生产环节注重母猪的营养调控和控制环境等，科学饲养。另一方面，可以从分子育种角度，找到影响母猪的基因和分子标记，通过分子育种达到增加母猪产仔数的目的。前人通过研究发现影响

猪产仔数的基因主要有ESR、FSHβ、OPN、RARG、RBP4、PRLR、MTNRIA和 NCOA1等。当然，死胎数与窝产活仔数直接相关。利用Illumina Porcine 60K SNP芯片技术已检测到与死胎数相关的基因，分别是ADAMTS9、N U B P L、L O C 100518697、COL19A1和DPP10。谢健[1]利用Illumina Porcine 60K SNP芯片对98头从江香猪的产仔数性状采用混合线性模型进行关联分析，结果发现了 INRA0005754、ALGA0060197和ALGA0071919等25个SNP位点和ALGA0012897等7个潜在显著SNP位点与从江香猪产仔数显著相关，大多位于SSC2和SSC9上，并且发现 FSHβ、ZEBI、PDIA4、MARCKS、HDAC2、CDC42、FSHB和PRSS21等基因都与动物繁殖性能有关，可能是影响香猪繁殖性状的候选基因。王洋[2]采用AS-PCR方法进行8个候选SNP位点的基因型与香猪繁殖性状的关联分析，结果发现MARC0031843与INRA0026400位点与香猪产仔数有一定的关系， 可以作为香猪产仔数的分子标记。Cassady等[3]发现影响猪产活仔数的QTLs位于 SSC4、SSC7、SSC11、SSC12、SSC14和 SSC17上。Liu等[4]运用基于SNP的GWAS方法对商品猪的产仔数进行分析，结果发现与窝总产仔数显著相关的SNPs定位 在 SSC1、SSC2、SSC3、SSC7、SSC13、SSC16和SSC18上，同时与窝产活仔数显著相关的SNPs定位在 SSC1、SSC3、SSC4、SSC13、SSC16上。SNP定位结果存在差异可能与被研究猪种、样本量和采用混合线性模型等因素有关。

2.2 初生重和初生窝重

在过去的几十年里，窝产仔数被认为是评估母猪生产力的最重要指标，而且对大多数商品猪而言是最容易获得较大遗传进展的性状[5-8]。但是由于仔猪断奶前的死亡率较高，因此评估母猪生产力的更佳指标是断奶时的总产活仔数，并且已经证明初生重是影响仔猪存活率的一个基本因素[9]。仔猪出生重（BW）和初生窝重（LWB）同样与猪场经济效益有很大的正相关关系，即BW和LWB小会降低猪场收益，还会带来许多不良影响，并且BW显著影响其生长速度、屠宰日龄和育成率。利用GWAS方法研究猪BW和LWB性状的有关文献报道很少。Xuemin Wang等[10]对82头母猪第一胎次的仔猪BW的变异进行GWAS分析，最后发现了266个在基因组水平显著的SNPs，主要富集在 SSC1、SSC7、SSC13、SSC14、SSC15和 SSC18上， 并 在SSC7上确定了候选染色体区域。Knott等[11]发现影响猪BW的QTLs位 于 SSC1、SSC12和 SSC13上，进一步研究发现GLP1R、AACS、APOB、OSBPL10和 LRP1B可 能是影响BW的候选基因。梁跃[12]采用混合线性模型分别对VDUP1、DUSP4、TRIM29、 IGJ、LGALS9、AP3D1和ABCFl这7个基因的SNP与广东长白猪的BW进行了关联分析，发现后4个基因的SNP基因型显著影响BW。Pingxian Wu等[13]采用基于序列基因分型的ssGWAS对532猪的2112头仔猪的LWB在5%全基因组水平上进行关联分析，发现了20个与之相关的SNP位点，其中定位在SSC2、SSC5、SSC9和SSC13上的5个SNPs是新发现的位点，经过基因注释发现SLC36A4和 INTU基因参与细胞生长、细胞发生和发育，与LWB有关。虽然已经在猪基因组确定了显著SNP位点和16506个QTLs，但只有21个QTLs与LWB有关，也很少研究报道LWB的遗传结构，只有几个SNP位点和一个候选基因MAGEL2与LWB有关。

2.3 断奶重和断奶窝重

仔猪断奶重能直接影响后来的生长发育，与猪只出栏时间有关，因此最大限度地增加仔猪断奶重和断奶窝重能够提高猪场的经济收益。仔猪断奶重的大小与窝总产仔数、母猪泌乳力、开食早晚和饲料营养等因素有关。鲜有利用GWAS发现与断奶重和断奶窝重的报道，但国内外有一些研究报道了与这两性状相关的QTLs。Bidanel[14]和Sanchez等[15]分别以大白猪×梅山猪构建的F2资源群体回交家系为研究对象，在SSC7和SSC2上定位到了与仔猪28日龄断奶重的QTL；Guo等[16]分别在SSC1和SCC17上各定位到了一个在基因组水平显著影响仔猪断奶重的QTL。还有其他一些研究将在基因组显著水平影响仔猪断奶重的QTL定位在SSC4、SSC9、SSC15 和 SSC18[17]。 何 余湧等[18]在SSC4和SSC15上新定位到了影响仔猪断奶重的QTL，并在SSC2和SSC5上定位到的QTL区域内检索到了与仔猪断奶重相关的5个位置候选基因：CYP2P1、COPB1、PDE3B、NOP2和 GDF3，填补了之前没有关于仔猪断奶体重候选基因报道的空白。Dinesh等[100]利用60K标记信息研究约克夏母猪的哺乳期性状，在SSC2上一段1Mb区域内发现了改善断奶窝重的分子标记。综上所述，为了增加研究结果的准确性，找到影响断奶重和断奶窝重的遗传标记、候选基因，还需要以不同猪种为试验动物不断进行研究，丰富与性状相关的分子标记数据库，或者深入探讨已发现的分子标记对断奶重和断奶窝重的作用效应以及作用机制。

2.4 乳头数

乳头数也是母猪重要的繁殖性状，影响着猪场的经济效益。如果母猪的窝产仔数多，就希望通过增加乳头数来提高母猪哺乳仔猪的能力。因此，在养猪生产中，要注意保护好母猪乳头，避免出现乳腺炎等疾病，提高母猪的泌乳力。国内外已经报道了很多与乳头数关联的QTLs，除了Y和18号染色体外，在其他所有染色体上都有QTLs分布，QTLs的在染色体上的定位位置会因研究猪品种的不同而不同[19-21]。Lee等[22]利用GWAS方法研究SNPs与猪乳头数的关联，在SSC7上共发现38个与乳头数在基因组水平显著相关的 SNPs。Arakawa A等[23]采用GWAS方法在1024头纯种杜洛克群体中检测与乳头数相关的QTL区域，使用Bayes C方法共发现了18个影响乳头数的QTL，其中9个是新发现的QTL。

利用GWAS研究母猪的相关繁殖性状，丰富了母猪繁殖性状的研究，并且越来越多的SNPs位点、基因和QTLs被发现，这些分子标记的发现有助于人们利用标记辅助选择等分子育种手段进行育种，提高母猪的繁殖性能。

3 小结

通过GWAS发现与母猪繁殖性状相关的SNPs位点，以及通过基因注释，是否能挖掘相关的候选基因，对已发现相关基因进行高级分子生物学分析以及验证已经成为一种成熟的方法，且利用这种方法取得了很多研究进展。但是我们在看到研究进展的同时，应该客观、谨慎地看待GWAS方法，克服GWAS本身存在的不足，发挥GWAS的优势。在利用GWAS时，要根据科研目标、研究对象和研究样本等确定最佳的GWAS关联模型，确保所筛选位点的准确性和科学性。