一种影响猪个体中脂肪酸组成的SNP标记

一种影响猪个体中脂肪酸组成的snp标记
技术领域
1.本发明提供了一种影响猪个体中脂肪酸组成的snp标记。


背景技术：

2.生猪养殖作为畜牧业的重要产业之一，为人类的粮食需求提供了保障。据报道，全世界猪肉的消费总量约占所有肉产品的三分之一。猪肉中不仅富含大量的优质蛋白，也为人体提供多种必需氨基酸、脂肪酸、丰富的微量元素等营养物质。
3.猪肉中含有大量的脂肪组织，是机体获得主要能量的重要来源之一。脂肪除了参与机体的免疫机制、保护器官外，还参与机体的生长代谢过程。脂肪组织主要由脂肪酸和甘油组成。脂肪酸是一类长链羧酸物质，是动物细胞的重要组成成分。脂肪酸包含饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸(包括单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸)，且脂肪酸组成与猪肉的营养价值和味道密切相关。近年来，随着生活水平的不断提高，全世界人民对肉品质的消费需求越来越高。然而，猪肉中饱和脂肪酸c14:0、c16:0等是导致人类冠心病和动脉粥样硬化等心血管疾病的重要因素。因此，这些饱和脂肪酸被人界定为“坏”的脂肪酸。
4.研究表明，单不饱和脂肪酸c18:1n9与猪肉的风味呈正相关，且对人类健康有益。此外，c18:1n9在猪肉脂肪酸中的占比最高，平均约为45％，其中，西班牙伊比利亚黑猪中的c18:1n9可达到55％左右，是世界上风味最好的猪肉，一只猪火腿可以卖到上万元。c14:0和c16:0两种脂肪酸会诱发人类疾病，其在猪肉中有一定的含量。因此，适当提高猪肉脂肪酸中c18:1n9的含量，可以提供猪肉的风味，且对人类健康有益；降低“坏”脂肪酸c14:0和c16:0的含量，可以有效地缓解各种诱发人类疾病的风险。国内外研究小组发现，主要脂肪酸组成性状的遗传力在0.3-0.7之间，属于中等遗传力性状。由于脂肪酸性状的测定成本高，费时费力，且需要屠宰后取样测定，利用传统基于家系信息的遗传育种技术来改良脂肪酸效率不高。
5.因此，为了更好地平衡脂肪酸组成，生产出健康优质的猪肉，探索出影响优质脂肪酸如c18:1n9含量位点的标记并对育种群体加以改良，对生猪养殖业的生产和经济效益有着重要的意义。


技术实现要素：

6.本发明之一提供了一种猪的snp标记，所述snp标记位于seq id no.1上的从5’端起的第301位点，对应于11.1版本国际猪基因组的8号染色体上的从5’端起的第112034471位点，为g或a。
7.本发明之二提供了本发明之一中所述的snp标记在确定猪或猪肉中脂肪酸组成中的应用。
8.在一个具体实施方式中，所述的snp标记为a时相比于所述的snp标记为g时，对所述脂肪酸产生至少一种如下性状的影响：
9.1)所述脂肪酸中的c18:1n9的含量提高；
10.2)所述脂肪酸中的mufa的含量提高；
11.3)c18:1n9/c16:1n7比值增大；
12.4)所述脂肪酸中的c14:0的含量降低；
13.5)所述脂肪酸中的c16:0的含量降低；
14.6)所述脂肪酸中的c16:1n7的含量降低；
15.7)所述脂肪酸中的sfa的含量降低。
16.在一个具体实施方式中，所述的snp标记为g时相比于所述的snp标记为a时，对所述脂肪酸产生至少一种如下性状的影响：
17.i)所述脂肪酸中的c18:1n9的含量降低；
18.ii)所述脂肪酸中的mufa的含量降低；
19.iii)c18:1n9/c16:1n7比值减小；
20.iv)所述脂肪酸中的c14:0的含量提高；
21.v)所述脂肪酸中的c16:0的含量提高；
22.vi)所述脂肪酸中的c16:1n7的含量提高；
23.vii)所述脂肪酸中的sfa的含量提高。
24.本发明之三提供了一种猪的遗传改良的方法，所述方法包括：确定种猪核心群中的种猪的如本发明之一中所述的snp标记，并根据所述snp标记做出相应的选择：
25.在所述种猪核心群中选择在所述seq id no.1上的从5’端起的第301位点为g/a和a/a基因型的种猪个体，淘汰在该位点为g/g基因型的种猪个体，以逐代提高该位点的等位基因a的频率。
26.在一个具体实施方式中，在所述种猪核心群中选择在所述seq id no.1上的从5’端起的第301位点为a/a基因型的种猪个体，淘汰在该位点为g/a和g/g基因型的种猪个体，以逐代提高该位点的等位基因a的频率。
27.在一个具体实施方式中，利用分析所述种猪的核酸的序列来确定所述种猪的如本发明之一中所述的snp标记，其中所述核酸的序列如seq id no.1所示。
28.本发明之四提供了一种确定猪肉质性状优劣的方法，所述方法包括：确定所述猪的如本发明之一中所述的snp标记，并根据所述snp标记确定所述猪肉质性状：
29.所述猪肉质性状从优到劣，以所述seq id no.1上的从5’端起的第301位点的基因型排序依次为：a/a基因型、g/a基因型和g/g基因型。
30.本发明之五提供了一种改善猪肉品质的猪新品系和/或猪新品种建立的方法，其包括如下步骤：对于如本发明之一中所述snp标记的基因型为，通过定点突变将其中的g/a或g/g突变为a/a基因型。
31.在一个具体实施方式中，利用转基因的方法或基因编辑的方法进行突变。
32.在一个具体实施方式中，利用crispr/cas9的基因编辑方法进行突变。
33.本发明的有益效果：
34.本发明的snp标记8_112034471与脂肪酸组成性状显著相关，因此可以通过本发明的snp标记对猪群该位点进行判型，并通过该snp标记对猪群进行与脂肪酸组成相关的遗传改良。
35.通过改良8_112034471snp位点，提高该位点等位基因a的频率，降低等位基因g的
频率，可以提高脂肪酸中的c18:1n9和mufa的含量；增大c18:1n9/c16:1n7比值；降低脂肪酸中c14:0、c16:0、c16:1n7和sfa的含量。这不仅有利于提高肉质的风味，还可以降低人患心脑管疾病的风险，有益于人类健康。
附图说明
36.图1显示了嵌合f6的gwas分析中c18:1n9/c16:1n7比值的曼哈顿图(manhattanplot)。其中，x轴为snp位点在染色体上的位置，y轴为snp位点对应的-log
10
(p值))。
37.图2显示了最显著位点112034471的不同基因型分别在f6群体脂肪酸组成性状中百分含量的箱线图(box plot)。其中，x轴表示该snp位点的基因型，y轴表示个体的脂肪酸组成的表型值，箱线图上方数字代表猪群中每种基因型的个体数(其中，c18:1n9/c16:1n7比值性状剔除了一个表型异常值。cov0代表协变量，包括性别、屠宰日龄和屠宰批次)。
具体实施方式
38.下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明实施例仅为示例性的说明，该实施方式无论在任何情况下均不构成对本发明的限定。
39.本发明中使用的嵌合家系f6猪群是由4种西方商业品种猪(杜洛克，大白，长白，皮特兰)和4种中国地方品种猪(二花脸，莱芜，巴马香，藏猪)经过多个世代杂交产生的后代。
40.实施例1
41.1.猪的全基因组重测序数据的获得、质控及判型
42.从f6群体中随机选取797头，分别采集每个个体一小块肌肉组织样，并以标准酚氯仿方法提取得到其每个个体的基因组dna，将所提取的基因组dna溶解于te缓冲液中。用nanodrop-nd1000分光光度计检测所提取的基因组dna质量，当a260/280比值在1.8-2.0，a260/230比值在1.7-1.9左右时达到质量标准。
43.将符合标准的dna样品的浓度稀释至50ng/μl，利用illumina公司的hiseqxten测序仪平台对每份dna样品进行低深度重测序(平均测序深度约为7.8x)，所得的全部双端读长(read)使用bwa软件比对至11.1版本的国际猪基因组，然后依次使用samtools，platypus以及beagle等软件得到每个个体的基因型数据。使用plink1.9对获得的基因型数据进行质量控制，剔除次等位基因频率(minor allele frequency，maf)《0.03，家系孟德尔错误率高于0.1的个体，最后确定f6群体中有29441528个snp。
44.2.gcms定量测定猪肉中的脂肪酸含量
45.猪肉脂肪酸组成由饱和脂肪酸(sfa)，单不饱和脂肪酸(mufa)和多不饱和脂肪酸(pufa)共同组成。
46.由于本发明专注于确定猪肉中的脂肪酸组成表型，因此基于脂肪酸的生化反应及油脂在极性溶剂中易于分离的特性，将脂肪酸的皂化和甲酯化反应得到的脂肪酸衍生物脂肪酸甲酯提取出来，通过气相色谱(以下简称“gcms”)仪对分离得到的脂肪酸甲酯进行定性，并根据峰面积归一化法通过脂肪酸-脂肪酸甲酯分子量系数换算后得到每种脂肪酸的百分含量。具体检验标准见《食品安全国家标准食品中脂肪酸的测定gb5009.168—2016》。
47.f6群体中797头猪的猪背最长肌脂肪酸提取液的详细制备方法见文章《folch,j.,
lees,m.,sloane stanley,g.h.,1957.a simple method for the isolation and purification of total lipides from animal tissues.j.biol.chem.226(1),497
–
509.》。使用10g猪肉提取得到4ml的提取液。
48.利用gcms检测每个个体(n＝797)的猪背最长肌提取液中脂肪酸组成含量(％)，得到7种脂肪酸组成表型的描述性统计结果如下，见表1。由表1可知，猪肉中sfa和mufa约占总体的88.37％，其中，c16:0在sfa中占比最多；c18:1n9在mufa中占比最多。
49.表1.f6群体脂肪酸组成表型的描述性统计结果
[0050][0051]
注：mufa(monounsaturated fatty acids)为单不饱和脂肪酸，包括c14:1n5、c16:1n7、c17:1n7、c18:1n9和c20:1n9；sfa(saturated fatty acid)为饱和脂肪酸，包括c14:0、c16:0、c17:0、c18:0和c20:0。
[0052]
3.全基因组关联(gwas)分析
[0053]
利用gemma(genome-wide efficient mixed model association algorithm，版本号0.98.1)软件中的混合线性模型，将二代重测序技术所得的f6群体的snp标记信息和对应的797个个体的脂肪酸组成性状进行gwas分析，表达式如下：y＝xa+qb+u+e；u～mvnn(0,βt-1
k),e～mvnn(0,t-1
e)。其中y表示所有个体的表型值向量，x表示协变量矩阵，a表示包含截距的相应的系数向量，q表示snp的基因型向量，b表示snp的影响效应，u表示随机效应向量，e表示误差向量，β代表两种方差的比例，t-1
表示残差的方差，k表示亲缘矩阵，e表示单位矩阵，mvnn表示多元正态分布。
[0054]
f6群体中优质脂肪酸c18:1n9/c16:1n7比值性状的gwas分析结果见图1。由图1可知，影响猪优质脂肪酸c18:1n9/c16:1n7比值性状最显著的位点落在8号色体上。
[0055]
本发明仅关注8号染色体的-log p值最高点对应物理位置112034471的情况，该snp位点位于如seq id no.1上的从5’端起的第301位点。f6群体脂肪酸组成性状在该snp位点的基本遗传学参数信息见表2。
[0056]
从表2的结果可知，8_112034471snp对c18:1n9/c16:1n7比值的影响最显著且效应值最大，对sfa的影响最小且效应值最小。
[0057]
表2.f6群体snp位点的基本遗传学参数信息
[0058][0059]
使用plink软件对f6群体中的797头每个个体在8_112034471snp位点处的基因型从测序文件中提取出来，统计好每种基因型的个体数后，并将这些个体的基因型与其相应的脂肪酸组成一一对应，然后使用r语言中的multcomp包对不同基因型下表型分布的差异性情况进行统计，结果见图2和表3，其中，p值由方差检验所得。
[0060]
由图2和表3可知，相对于g，a基因型可以提高c18:1n9、c18:1n9/c16:1n7比值和mufa的含量，降低c14:0、c16:0、c16:1n7和sfa的含量。其中，c16:1n7含量的降低和c18:1n9的提高是c16:1n7转化为c18:1n9的结果。以上结果说明基于该位点可以改良猪肉中脂肪酸的组成，在降低c14:0、c16:0、c16:1n7和sfa的同时，可以提高c18:1n9、c18:1n9/c16:1n7比值和mufa的含量，这不仅可以改善猪肉的风味，同时也可以降低患心脑血管疾病的风险。因此，该位点的三种基因型对脂肪酸组成的优劣排序为a/a》a/g》g/g。
[0061]
表3.snp位点8_112034471对f6的猪个体脂肪酸组成性状的影响效应
[0062][0063]
4.snp位点能解释的表型变异大小
[0064]
遗传力(heritability)是数量遗传学中最重要的一个基本遗传参数，可划分为广义遗传力、狭义遗传力和实现遗传力。在育种过程中的遗传力一般指狭义遗传力(h2)，它是指数量性状育种值方差占表型方差的比例，是剔除了显性效应和上位效应后的加性效应部分，在世代传递过程中是可以稳定遗传的。
[0065]
由于本发明采用了加性效应模型对脂肪酸组成性状进行了gwas分析，因此snp位点能解释的表型变异(phenotypic variance explained,pve)大小即为该标记解释的h2的大小。f6群体脂肪酸组成性状在该snp位点解释的pve详细信息见表4。
[0066]
由表4可知，该位点可以解释最显著的表型为c18:1n9/c16:1n7比值。
[0067]
表4.显著snp位点8_112034471对脂肪酸组成性状解释的表型变异大小
[0068][0069]
虽然本发明已经参照具体实施方式进行了描述，但是本领域的技术人员应该理解在没有脱离本发明的真正的精神和范围的情况下，可以进行的各种改变。此外，可以对本发明的主体、精神和范围进行多种改变以适应特定的情形、材料、材料组合物和方法。所有的这些改变均包括在本发明的权利要求的范围内。