母猪繁殖性能分子育种技术的应用

母猪繁殖性能分子育种技术的应用123繁殖性能分子育种方法繁殖性能候选基因介绍报告提纲繁殖性能分子育种应用效果4繁殖性能分子育种经济效益分析201一、繁殖性能分子育种方法3猪总产仔数、产活仔数、出生窝重及断奶窝重是母猪重要的繁殖性状，与众多调控基因有关。由于繁殖性状的遗传力较低，常规育种方法的选育效果并不理想。44繁殖性能分子育种方法1基因组选择（Genomicselection,GS）全基因组关联分析（Genomewideassociationstudy,GWAS）2标记辅助选择（marker—assistedselection，MAS)355GWAS分析GS分析是一种利用覆盖全基因组的高密度标记进行选择育种的新方法，可通过早期选择缩短世代间隔，提高育种值估计准确性等加快遗传进展，尤其对低遗传力、难测定的复杂性状具有较好的预测效果，真正实现了基因组技术指导育种实践。对多个个体在全基因组范围的遗传变异（标记）多态性进行检测，获得基因型，进而将基因型与可观测的性状，即表型，进行群体水平的统计学分析，根据统计量或显著性p值筛选出最有可能影响该性状的遗传变异（标记），挖掘与性状变异相关的基因。6MAS分析标记辅助选择(markerassistedselection,MAS)育种，利用遗传标记，将部分功能验证的候选标记联合BLUP计算育种值，这样不仅可以提高育种值估计的准确性，而且可以在能够获得DNA时进行早期选择，缩短世代间隔，加快遗传进展。701二、繁殖性能候选基因介绍8猪总产仔数和产活仔数等繁殖性状的主效基因：促卵泡激素受体05（follicle

stimulatinghormone

receptor，FSHR

）促黄体素β亚基(Luteinizing

hormonesubunitβ,

LHβ)04催乳素受体(prolactinreceptor,

PRLR)03卵泡刺激素β亚基(Follicle-stimulatinghormoneβ,

FSHβ)02雌激素受体(Estrogenre-ceptor,ESR)019雌激素受体(Estrogenre-ceptor,ESR)雌激素(Estrogen)是生物体中具有多种重要生理功能的脂溶性类固醇激素，主要由卵巢细胞分泌。发现ESR基因是猪产仔性状的主效基因，同时发现B等位基因与高产仔数显著正相关。目前，ESR基因已经被认定为影响猪繁殖性状的一个候选基因，并在猪育种中得到应用，为提高母猪产仔性能做出了巨大贡献。ESR1010卵泡刺激素β亚基(Follicle-stimulatinghormoneβ,FSHβ)猪卵泡刺激素(Follicle-stimulatingFSHβhormone,FSH)是由垂体前叶产生的一种调控卵泡发育的糖蛋白，包括α和β亚基。FSHβ基因全长33514bp，包含3个外显子和2个内含子，它是猪产仔数的主效基因。对山东地方和培育猪种以及国外引进猪种共８个猪种进行了研究，发现FSHβ的有利基因为B等位基因，有利于提高母猪的繁殖性能。1111催乳素受体(prolactinreceptor,PRLR)PRLR属于催乳素受体超家族，存在于哺乳动物的组织和生殖器官中。猪催乳素受体基因能识别并结合催乳素(Prolactin,PRL)，促进胚胎着床、发育和分化，刺激乳汁生成以及维持妊娠和泌乳过程，从而调控性腺功能和繁殖行为。PRLR1212促黄体素β亚基(Luteinizinghormonesubunitβ,LHβ)LHβ促黄体素(Luteinizinghormone,LH)又称黄体生成素，是脑腺垂体碱性细胞分泌合成的一种糖蛋白激素，由促性腺激素刺激释放。猪的LHβ基因的研究较少，并认为在猪的群体中，该基因的保守性较强。1313促卵泡激素受体（folliclestimulatinghormonereceptor，FSHR）FSHR属于G蛋白偶联受体的超家族，起介导FSHRFSH的作用。FSHR基因是繁殖性能的重要基因，在动物的繁殖中起关键作用。研究发现FSHR基因的错义突变位点与初产母猪背膘损失有显著关联，推断FSHR基因为母猪背膘损失候选基因，调节猪背膘沉积。1414繁殖性能候选基因介绍这些候选基因具有因果突变，与猪的总产仔数和产活仔数等繁殖性状显著或极显著相关。适合作为基因标志，应用于总产仔数和产活仔数的分子育种中。加快猪产仔数和产活仔数等繁殖性能的遗传改良进程。将ESR、FSHβ、PRLR、LHβ和FSHR基因联合关联分析，比单个基因提高繁殖性能效果更加明显。将作为法系长白猪品种或品系选育的候选基因进行关联分析，可以对繁殖性状尤其是产仔数性状等主要经济性状进行早期选择，从而培育出具有高繁殖力的新品系，增加养猪业的经济效益。151501三、繁殖性能分子育种应用效果介绍（广西首牧种猪育种有限公司的分子育种应用为例）16分析流程采集数据主要试剂采集样品数据分析基因分型DNA的提取1717采集数据样品号、耳号、公母、胎次、总产仔数、产活仔数、健仔数、弱仔数、死胎、木乃伊胎、乳头数(左)、乳头数(右)、年龄和系谱等数据均由广西首牧种猪有限公司提供。采集样品实验猪为法系长白猪，384头，均由广西首牧种猪育种有限公司提供。取法系长白猪耳组织样品，在实验室中浸泡于75%酒精，于-20℃环境保存。基

因分型从Ensemble软件中获得FSHR、LHβ基因的SNP位点，以猪的DNA为模板，扩增并测序确定SNP分型。利用飞行质谱方法获得法系长白猪群体的基因分型。DNA的提取用

d

d

H

2

O

溶

解

，

利

用NanoDrop2000核酸定量仪测定每头猪耳样DNA的浓度，合格的耳样DNA浓度稀释至200ng/uL，放-20℃冰箱备用。18数据分析2、质谱检测DNA样品，检测出SNP所有的突变位点。3、计算各群体中该位点的基因频率和基因型频率，并进行Hardy-Weinberg平衡检测。4、利用Haploview

4.2软件分析这些突变位点的单倍型。1919MTDFREML主要流程2020一、繁殖相关性状的表型分析分析结果二、SNP的基因型频率分析三、FSHR基因和LHβ基因中的3个SNPs与繁殖性状的关联研究2121一、繁殖相关性状的表型分析法系长白猪繁殖相关性状的遗传力在0.11-0.16之间。分析变异系数可知数据的离散程度，右侧乳头数变异系数最小，弱仔数变异系数较大，而木乃伊胎的变异系数最大。繁殖相关性状的描述性统计平均值±标准差

最大值最小值Min变异系数CV%性状Trait遗传力h2Mean±SDMax总产仔数(头)13.15±2.9821.002.000.0022.63%25.62%TNB产活仔数(头)12.03±3.0810.93±2.7719.0018.00NBA健仔数(头)Numberofhealthy弱仔数(头)Numberofweak畸形数(头)Numberofmalformation死胎数(头)Stillbirth0.000.000.0025.31%0.84±0.880.29±0.614.005.000.86±1.020.23±0.5610.004.000.000.00木乃伊胎(头)Mummify乳头数(左)(个)Numberofnipples(left)7.95±0.698.06±0.6810.0010.006.007.008.67%8.38%22乳头数(右)(个)Numberofnipples(right)22二、SNP的基因型频率分析FSHR基因内SNP统计CDS区转录位置TranscriptionpositionofCDS染色体Chromosome突变类型Mutationtype基因Gene位置Position位点信息SNP336917506089177361054267657G>AC>TG>Tc.532c.1166c.314错义突变错义突变错义突变FSHRLHβ通过Ensemble软件比对分析突变位置，确定SNPs位点位置(外显子)。获得FSHR和LHβ基因内SNPs。发现FSHR基因的SNPs位点为FSHR

c.532G>A和FSHR

c.1166C>T，LHβ基因的SNP位点为LHβ

c.314G>T。2323二、SNP的基因型频率分析384头法系长白猪FSHR基因和LHβ基因的SNPs多肽信息多态信息含量(PIC)有效等位基因数(Ne)个体数量Num基因型频率Genotypefrequency等位基因频率Allelefrequency理论个体数Theoreticalnumber卡方检验(χ2)杂合度(He)SNP(bp)FSHRc.532GGGA0.34CTAAGCGATTGGGA161CT112GT23AA33.940.890.370.500.312.00G>A3233603620.35CC0.31TT8775TT13TT0FSHRc.116CC235GG3380.261.456C>T0.66GG0.950.30GT0.04TTLHβc.31484.400.060.061.07G>T0.030.02FSHR

c.532

G>A位点的等位基因频率G为52%，A为48%；FSHR

c.1166C>T位点的等位基因频率C为81%，T为19%；LHβ

c.314G>T位点的等位基因频率G为97%，T为3%。24三、FSHR基因和LHβ基因中的3个SNPs与繁殖性状的关联研究FSHR

c.532

G>A、FSHR

c.1166

C>T和123LHβ

c.314

G>T位点关联分析FSHR

c.532

G>A、FSHR

c.1166

C>T位点联合关联分析FSHR

c.532

G>A、FSHR

c.1166

C>T和LHβ

c.314

G>T位点联合关联分析25三、FSHR基因和LHβ基因中的3个SNPs与繁殖性状的关联研究基因FSHRc.532G>A基因型与生长发育性状的关联分析表型GAEBVGA性状TraitsAAGG113AAGG101109100103107总产仔数(头)TNB产活仔数(头)NBA健仔数(头)Number

ofhealthy弱仔数(头)Number

ofweak12.41±3.22a11.27±3.19a-0.00±0.410.00±0.400.11±0.380.11±0.390.09±0.390.07±0.3910.34±3.040.67±0.82a0.25±0.6911.11±2.6610.97±2.770.02±0.86-0.01±0.29a-0.01±0.090.20±0.720.13±0.74畸形数(头)Number

ofmalformation0.24±0.420.35±0.72-0.01±0.06-0.01±0.07死胎数(头)Stillbirth0.87±1.030.26±0.590.88±0.850.26±0.650.96±1.240.19±0.48-0.01±0.100.01±0.08-0.00±0.080.01±0.090.01±0.10-0.01±0.09木乃伊胎数(头)Mummify乳头数(左)(个)Numberof

nipples(left)乳头数(右)(个)Numberof

nipples(right)7.85±0.637.85±0.54a8.01±0.718.00±0.74-0.00±0.15-0.04±0.16a0.04±0.180.02±0.16GA型和GG型个体的总产仔数、产活仔数及乳头数(右)的表型值显著高于AA型个体，GG型个体的弱仔数的表型值显著高于AA型和GA型个体。GG型个体弱仔数的EBV值显著高于AA型和26GA型个体，GA型和GG型个体乳头数(右)的EBV值显著高于AA型个体。26三、FSHR基因和LHβ基因中的3个SNPs与繁殖性状的关联研究FSHRc.1166C>T基因型与生长发育性状的关联分析表型CT106EBVCT99性状TraitsCC238TT16CC226TT16总产仔数(头)TNB13.16

2.9213.14

3.120.05

0.38a±0.07

0.39a±±±产活仔数(头)NBA健仔数(头)Number

ofhealthy12.07

3.0712.03

3.120.06

0.380.06

0.380.18

0.45±±±±±10.92±2.7510.97±2.860.11±0.750.13±0.780.39±0.98弱仔数(头)Number

ofweak0.90±0.91b0.28±0.670.75±0.84ab0.29±0.480.06±0.31b-0.02±0.08-0.02±0.32b-0.01±0.06畸形数(头)Number

of0.18±0.280.00±0.06malformation死胎数(头)Stillbirth木乃伊胎数0.86

1.11a0.83

0.77a-0.01

0.10a0.00

0.08ab±±±±0.19±0.510.28±0.660.42±0.597.94±0.57-0.01±0.080.02±0.100.03±0.080.03±0.14(头)Mummify乳头数(左)(个)Numberof

nipples(left)7.99±0.708.11±0.727.87±0.667.98±0.570.02±0.160.03±0.200.01±0.180.00±0.20乳头数(右)(个)Numberof

nipples(right)8.00±0.630.03±0.20TT型个体的总产仔数无论是表型值还是EBV值(P<0.05)均高于CC型和CT型个体。TT型纯合个体的弱仔数的表型值和EBV均低于CC型(P<0.05)和CT型个体。TT型个体死胎数表型值均显著高于27CC型和CT型，而在EBV中TT型个体死胎数高于CC型和CT型。27三、FSHR基因和LHβ基因中的3个SNPs与繁殖性状的关联研究基因LHβc.314G>T基因型与生长发育性状的关联分析表型GG344EBVGG325性状TraitsTT6GT12TT6GT12总产仔数(头)TNB产活仔数(头)NBA健仔数(头)Numberof

healthy弱仔数(头)Numberof

weak11.20±2.47a10.75±2.5913.14±3.04ab12.00±3.15-0.20±0.25a-0.21±0.32a0.06±0.39ab0.06±0.39ab13.14±1.8911.68±2.2810.03±2.440.42±0.39a10.91±2.830.83±0.89ab-0.32±0.61a-0.15±0.12a0.13±0.77ab0.03±0.31ab畸形数(头)Numberof

malformation死胎数(头)Stillbirth木乃伊胎数0.31±0.600.44±0.580.00±0.000.28±0.610.88±1.040.23±0.570.24±0.580.76±0.800.14±0.270.01±0.090.03±0.12-0.02±0.06-0.01±0.07-0.00±0.090.00±0.09-0.02±0.06-0.02±0.090.03±0.07(头)Mummify乳头数(左)(个)Number

of7.50±0.55a7.95±0.68ab-0.03±0.150.02±0.160.08±0.15nipples(left)乳头数(右)(个)Number

ofnipples(right)7.67±0.82a8.07±0.67ab-0.11±0.18a0.02±0.19abGT型个体总产仔数、弱仔数、乳头数(左)及乳头数(右)的表型值均高于TT型和GG型个体。而EBV值中，GT型个体总产仔数、产活仔数、健仔数、弱仔数及乳头数(右)均高于TT型和GG型个体。三、FSHR基因和LHβ基因中的3个SNPs与繁殖性状的关联研究FSHRc.532G>A、FSHRc.1166C>T位点和法系长白猪繁殖性状表型值的联合关联分析AA+CC49AA+CT39AA+TT12GA+CC54GA+CT52GA+TT3GG+CC108GG+CT4FSHR

c.532

G>AFSHR

c.1166

C>T总产仔数(头)TNB产活仔数(头)NBA12.29±3.10a

12.57±3.31a

12.76±3.52a

13.00±2.87a

13.37±3.15ab11.31±2.96

11.39±3.32

10.99±3.88

11.89±3.08

12.28±3.1613.60±2.89ab12.35±3.2113.21±2.10ab11.75±2.53健仔数(头)Number

ofhealthy10.36±2.81a

10.41±3.26a

10.24±3.50a

10.88±2.64ab

11.21±2.72ab10.98±2.79ab1.12±1.03b10.08±2.01a0.92±0.83ab弱仔数(头)Number

of0.63±0.67a0.77±0.96ab0.57±0.91ab0.85±0.84ab0.72±0.77ab0.17±0.29aweak畸形数(头)Number

ofmalformation0.32±0.940.73±1.110.25±0.520.19±0.310.91±0.820.25±0.680.18±0.281.39±1.220.39±0.610.15±0.300.94±0.880.16±0.600.33±0.500.76±0.740.33±0.690.22±0.391.61±1.670.67±0.580.34±0.710.96±1.260.19±0.450.75±1.190.96±1.000.50±1.00死胎数(头)Stillbirth木乃伊胎数(头)Mummify乳头数(左)(个)Numberof

nipples(left)7.80±0.647.82±0.537.89±0.617.87±0.537.92±0.677.92±0.678.16±0.678.12±0.747.86±0.748.06±0.598.00±0.008.00±0.748.21±0.768.00±0.82乳头数(右)(个)Numberof

nipples(right)8.33±0.588.25±0.502929三、FSHR基因和LHβ基因中的3个SNPs与繁殖性状的关联研究30FSHRc.532G>A和FSHRc.1166C>T位点与法系长白猪繁殖性状估计育种值(EBV)的联合关联分析AA+CC49AA+CT38AA+TT12GA+CC51GA+CT49GA+TT3GG+CC102GG+CT4FSHR

c.532

G>AFSHR

c.1166

C>T总产仔数(头)TNB产活仔数(头)NBA0.03±0.39a0.01±0.39a0.03±0.81a0.01±0.41a-0.03±0.38a-0.20±0.89a0.17±0.48a0.10±0.49a0.16±1.04a0.07±0.36a0.09±0.40a0.13±0.70a0.12±0.39a0.12±0.39a0.23±0.73a0.08±0.39a0.08±0.39a0.13±0.75a0.06±0.39a-0.02±0.31a-0.18±0.52a健仔数(头)Number

ofhealthy弱仔数(头)Number

of0.01±0.24b0.00±0.35b-0.12±0.25ab0.06±0.28b-0.03±0.31ab0.11±0.35b0.06±0.30bweak畸形数(头)Number

ofmalformation-0.01±0.12-0.03±0.10-0.00±0.07-0.02±0.040.02±0.090.01±0.100.00±0.050.04±0.120.04±0.07-0.02±0.050.00±0.09-0.01±0.09-0.00±0.07-0.01±0.070.03±0.100.04±0.070.02±0.150.04±0.10-0.02±0.070.01±0.10-0.01±0.090.03±0.110.02±0.060.08±0.17死胎数(头)Stillbirth木乃伊胎数(头)Mummify乳头数(左)(个)Number

ofnipples(left)乳头数(右)(个)Number

ofnipples(right)-0.03±0.13-0.05±0.13a0.02±0.170.03±0.160.06±0.170.01±0.180.01±0.21a0.07±0.070.03±0.160.02±0.21-0.02±0.18a-0.01±0.20a0.04±0.20ab0.06±0.21ab0.11±0.23ab30三、FSHR基因和LHβ基因中的3个SNPs与繁殖性状的关联研究GATT型个体总产仔数和健仔表型值数的表型值都高于其他几种组合；GGTT型为1个个体，总产仔数为16头，产活仔数14.5头，健仔数14头，均处于较高水平，GATT型和GGTT型更具优势。EBV值GATT型个体总产仔数、产活仔数及健仔数的EBV值均显著高于其他所有组合；GGTT型为1个个体，总产仔数、产活仔数和健仔数的估计育种值也相对较高，分别为0.37、0.19、0.96。3131三、FSHR基因和LHβ基因中的3个SNPs与繁殖性状的关联研究FSHRc.532G>A、FSHRc.1166C>T和LHβc.314G>T位点与法系长白猪繁殖性状表型值的联合关联分析AA+CC+GG

AA+CT+GG

AA+TT+GG

GA+CC+GG

GA+CT+GG

GA+TT+GG

GG+CC+GG

GG+CT+GG

GA+CT+GT

GG+CC+GT46371251483104433总产仔数(头)TNB

12.21

3.18

12.43

3.33

12.76

3.52

13.01

2.96

13.40

3.1513.60

2.92

13.21

2.10

14.50

2.65

14.67

1.53±±±±±±±±±产活仔数(头)NBA

11.20

3.02

11.21

3.29

10.99

3.88

11.87

3.17

12.26

3.13±

±

±

±12.38

3.26

11.75

2.53

14.33

2.47

12.00

0.88±±±±±健仔数(头)Number

ofhealthy10.25

2.84

10.19

3.18

10.24

3.50

10.89

2.71

11.25

2.67±±±±±±

±

±

±11.01

2.83

10.08

2.01

12.17

2.75

10.17

1.61弱仔数(头)Number

ofweak±

±

±

±

±

±

±

±

±

±0.64

0.69a

0.80

0.98a

0.57

0.91a

0.83

0.82a

0.64

0.70a

0.17

0.29a

1.13

1.04ab

0.92

0.83a

2.00

0.87b

1.05

0.63ab畸形数(头)Number

ofmalformation死胎数0.31

0.960.20

0.320.18

0.280.16

0.310.34

0.520.22

0.390.33

0.700.75

1.190.17

0.29±0.78

1.07±±±±±±±±±0.75±1.14ab

0.94±0.83ab

1.39±1.22ab

0.96±0.90ab

0.79±0.75ab

1.61±1.67b

0.94±1.27ab

0.96±1.00ab

0.17±0.29a

1.89±0.19b0.26±0.53

0.26±0.70

0.39±0.61

0.17±0.62

0.35±0.71

0.67±0.58

0.18±0.46

0.50±1.00

0.00±0.00

0.44±0.39(头)Stillbirth木乃伊胎数(头)Mummify乳头数(左)(个)Numberof

nipples(left)7.78

0.63±7.92

0.60±7.92

0.67±8.15

0.68±7.87

0.76±8.00

0.00±8.00

0.73±8.00

0.82±7.67

0.58±±8.33

1.15乳头数(右)(个)Number

7.83

0.53a

7.89

0.52ab

7.92

0.67ab

8.13

0.73ab

8.02

0.58ab

8.33

0.58ab

8.20

0.73ab

8.25

0.50ab

8.67

0.58b

8.67

1.53b±±±±±±±±±±of

nipples(right)3232三、FSHR基因和LHβ基因中的3个SNPs与繁殖性状的关联研究FSHRc.532G>A、FSHRc.1166C>T和LHβc.314G>T位点和法系长白猪繁殖性状估计育种值(EBV)的联合关联分析AA+CC+GG

AA+CT+GGAA+TT+GGGA+CC+GGGA+CT+GGGA+TT+GG

GG+CC+GGGG+CT+GGGA+CC+GTGA+CT+GTGG+CC+GT46361248453984333总产仔数(头)TNB-0.04±0.40a

-0.02±0.41a

0.17±0.48ab

0.07±0.37ab

0.12±0.40ab0.08±0.39ab

0.06±0.39ab

0.09±0.34ab

0.31±0.22ab0.29±0.08ab产活仔数---0.04±0.38a

0.10±0.49ab

0.08±0.40ab

0.12±0.39ab0.08±0.40ab0.13±0.35ab

0.32±0.09ab0.11±0.05ab0.10±0.56ab(头)NBA0.00

0.40±0.02

0.31ab±ab健仔数(头)Numberof

healthy弱仔数-0.01±0.83a

-0.06±0.87a

0.16±1.04ab

0.12±0.71ab

0.25±0.73ab0.13±0.76ab

-0.18

0.52

0.22±0.75ab

0.36±0.34ab±a(头)Numberof

weak0.02±0.24ab

0.01±0.36ab

0.12±0.25ab

0.06±0.27abc

0.06±0.30ab

-0.31±0.07a

0.11±0.36bc0.15±0.38bc0.45±0.15c-0.02±0.020.07±0.30abc0.03±0.110.06±0.30abc畸形数(头)Numberof-0.01±0.12

-0.02±0.040.00±0.05-0.02±0.050.00±0.070.04±0.07-0.02±0.07

0.03±0.11

-0.04±0.03malformation死胎数-0.03±0.10ab

0.02±0.08ab

0.04±0.12ab0.01±0.10ab

-0.01±0.07ab

0.02±0.15ab

0.01±0.10ab

0.02

0.06ab

-0.05±0.05a0.03±0.06ab0.04±0.080.08±0.05b0.05±0.05±(头)Stillbirth木乃伊胎数(头)Mummify乳头数(个)Number

ofnipples(left)乳头数(个)Numberofnipples(right)-0.00±0.07

0.01±0.10-0.03±0.13

0.01±0.170.04±0.070.03±0.16-0.01±0.090.07±0.170.03±0.100.01±0.190.04±0.100.07±0.07-0.01±0.09

0.08±0.170.02±0.110.03±0.170.03±0.160.02

0.21-0.01±0.070.22±0.09bc0.12±0.22±-0.05±0.13a

-0.02±0.18ab

-0.01±0.20ab0.04±0.20abc-0.01±0.21ab0.21±0.12bc0.06±0.19abc

0.11±0.23abc

-0.02±0.26ab0.27±0.42c33三、FSHR基因和LHβ基因中的3个SNPs与繁殖性状的关联研究FSHR

c.532

G>A、FSHR

c.1166C>T和LHβ

c.314G>T三个位点联合选择，优势的组合为GATTGG型，总产仔数的表型值与EBV值均较高。另外GGTTGG组合的个体数为1个，且此个体的总产仔数为16头，估计育种值高达0.37，也是配合效果