鉴定水牛产奶性状候选基因标记的方法及应用技术

本发明专利技术涉及分子标记技术领域，本发明专利技术公开了与水牛产奶性状相关候选基因分子标记的鉴定方法，该方法具体步骤为：(1)用dd

【技术实现步骤摘要】
鉴定水牛产奶性状候选基因标记的方法及应用


[0001]本专利技术涉及生物
，具体涉及鉴定水牛产奶性状候选基因标记的方法及应用。

技术介绍

[0002]水牛是我国南方地区重要的特色奶用畜种，具有奶质优良，营养丰富，具有“奶中之王”值美称，深受消费者的喜爱。水牛可分为河流型和沼泽型水牛两个亚种，其中河流型水牛以乳肉兼用为主，是高产水牛群体的代表，而沼泽型水牛以役用为主，是低产水牛群体的代表。然而，较低的产奶性能已成为了影响水牛产业发展的重大科学问题。挖掘与影响水牛产奶性状相关致因基因已成为当前水牛科学研究的热点，对提高水牛的产奶性能具有重要的意义。
[0003]在自然和人工的干预下，选择通常视为生物群体在世代传递过程中，某种基因型个体的比例发生变化的群体遗传学现象。选择信号则是选择作用在基因组上留下的明显特征，对物种的适应性具有重要的意义。因此，通过选择信号分析可以鉴定出物种中与目标性状相关的在基因组上留下的印记。基于这一原理，选择信号分析已成为家畜重要经济性状遗传解析的手段。当前选择信号检测方法主要基于研究群体的基因频率估计值以及与其相关的统计量进行基因组选择信号的推断，而复杂的群体背景可能对选择信号的推断造成影响(马云龙，2015)，从而产生较多的假阳性。地理隔离是群体分化的重要因素，群体间的基因型频率差异则是促进群体分化的内在因素。选择作用能够加速群体分化，这种作用在同种不同亚群间等位基因同时受到选择压力时极为明显。当前，Fst和XP-CLR法均属于适合群体分化研究的选择信号分析策略，而Fst的工作原理时比较两个亚群体间的Pi值和亚群体内的Pi值的差异，XP-CLR法则利用了两个群体之间的多基因座等位基因频率差异建立模型，使用布朗运动来模拟中性下的遗传漂移，并使用确定性模型来近似地对附近的单核苷酸多态性(SNPs)进行选择性扫描。显然，选择信号技术侧重于从DNA水平鉴定出与目标性状相关的基因。
[0004]比较转录组策略则是另外一种挖掘畜种重要经济性状相关基因的手段。该策略主要利用了基因表达在不同物种，不同组织和不同生理状态下存在差异表达的原理，可鉴定出影响目标性状相关的候选基因。比较转录组则是注重基因序列层面的变化，注重不同物种间基因的进化学关系、分歧时间和表达的比较等。显然，该技术则从mRNA水平鉴定候选基因，是一种快速、全面解析不同品系，不同亚种进化关系以及特定组织表达情况和关系的生物学方法，以期从序列水平和基因表达水平发掘。
[0005]鉴于此，本专利技术整合了选择信号分析和比较转录组策略的各自优势，对水牛产奶性状相关基因的进行挖掘，可大大提高候选基因鉴定的可靠性。同时，可整合标记-性状关联分析方法鉴定出候选基因中影响产奶性状的分子标记，为今后水牛的分子育种提供了有效的技术支撑。

技术实现思路

[0006]本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种与水牛产奶性状相关候选基因分子标记的鉴定方法，即通过基于Fst和XP-CLR的选择信号分析策略共同鉴定出与水牛产奶性状相关的候选基因，进而利用比较转录组策略辅助验证候选基因与产奶性状的关联性，接着利用标记-性状关联分析方法鉴定出候选基因中影响水牛产奶性状的分子标记，为选育具有优良性状的水牛品种提供技术支撑。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]与水牛产奶性状相关的SNP分子标记，所述水牛产奶性状具体是指奶中的乳蛋白率，所述与奶中的乳蛋白率相关的分子遗传标记位于第20号染色体的第54621870核酸位点，该位点的碱基为G或T，对应位于核酸序列表SEQ ID NO.1的第51位核酸位点。
[0009]一种应用如上所述的SNP分子标记在选育或辅助选育与水牛产奶性状相关的水牛品种或品系的用途，具体是选育或辅助选育奶中的乳蛋白率高/低的水牛。
[0010]一种应用如上所述的SNP分子标记选育或辅助选育与水牛产奶性状相关的水牛品种或品系的方法，具体步骤为：提取水牛DNA，检测水牛的第20号染色体的第54621870位核苷酸，检测出第54621870位核苷酸的序列为G或T，确定待测水牛的基因型是GG或TT型，根据需要选择GG或TT型基因的水牛进行下一步选种和/或育种；所述TT型基因水牛的奶中的乳蛋白率高于GG型基因水牛。
[0011]进一步说明，所述水牛产奶性状的相关候选基因为SCLO3A1基因。
[0012]一种鉴定如上所述候选基因分子标记的方法，具体步骤为：
[0013](1)针对45头水牛个体dd-RAD数据，用GATK软件进行SNP基因型分析，在此基础上用Beagle v5.0软件进行基因型填充，然后用plink2.0软件进行质控，质控标准为：SNP检出率<90％，个体检出率<95％，最小等位基因频率<0.02以及哈迪-温伯格平衡的p值<10-6
；此外，染色体未知或重复的SNPs也被去除；最后，共有45头水牛个体157523SNPs通过质控，并用于后续的分析；
[0014](2)用R语言hierfstat包计算水牛群体的观测杂合度、期望杂合度、等位基因丰度；用自编的脚本计算水牛群体多态性信息含量；用GCTA v1.93.2beta软件进行河流型和沼泽型水牛群体的主成分分析；用MEGA-X软件构建河流型和沼泽型水牛群体的进化树，再用Admixture 1.3.0软件分析这两个群体的群体结构；
[0015](3)基于选择信号分析鉴定出与产奶性状相关的候选基因：
[0016]1)Fst法：用VCFtools v0.1.16软件计算两组中每个SNP的期望Fst值；
[0017]2)XP-CLR法：用XP-CLR v1.1.1软件检测两组中的选择信号；
[0018]3)候选基因的筛选：用TBtools v1.051软件确定基于Fst和XP-CLR法共同筛选的选择信号，即为最后认定的选择信号，位于该区域的基因视为候选基因；
[0019](4)基于比较转录组策略辅助验证与产奶性状相关的候选基因：
[0020]S1、OAT基因家族成员鉴定：从公共数据库下载人、奶牛、河流型水牛、沼泽型水牛、山羊、绵羊和马等哺乳动物基因组序列；以已知的OAT基因蛋白序列为起点，用HMMER和BLAST法鉴定上述物种中OAT基因蛋白序列，用于后续分析；
[0021]S2、OAT基因家族基因复制分析：针对河流型和沼泽型水牛OAT蛋白序列，用TBtools进行OAT蛋白序列的染色体定位、基因复制分析、共线性分析、Ka/Ks以及歧化时间
等；
[0022]S3、转录组数据下载：从公共数据库下载河流型和沼泽型水牛不同组织的转录组数据，同时水牛乳样转录组数据也被下载，用探究OAT基因在不同泌乳期的表达分析；
[0023]S4、基因表达分析：用TrimGalore v0.6.6软件对原始数据进行质控，用HISAT v2.2.1软件对质控后的数据进行水牛参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.与水牛产奶性状相关的SNP分子标记，其特征在于：所述水牛产奶性状具体是指奶中的乳蛋白率，所述与奶中的乳蛋白率相关的分子遗传标记位于第20号染色体的第54621870核酸位点，该位点的碱基为G或T，对应位于核酸序列表SEQ ID NO.1的第51位核酸位点。2.一种应用权利要求1所述的SNP分子标记在选育或辅助选育与水牛产奶性状相关的水牛品种或品系的用途，具体是选育或辅助选育奶中的乳蛋白率高/低的水牛。3.一种应用权利要求1所述的SNP分子标记选育或辅助选育与水牛产奶性状相关的水牛品种或品系的方法，其特征在于：具体步骤为：提取水牛基因组DNA，检测水牛的第20号染色体的第54621870位核苷酸，检测出第54621870位核苷酸的序列为G或T，确定待测水牛的基因型是GG或TT型，根据需要选择GG或TT型基因的水牛进行下一步选种和/或育种；所述TT型基因水牛的奶中的乳蛋白率高于GG型基因水牛。4.根据权利要求1所述的SNP分子标记，其特征在于，所述水牛产奶性状的相关候选基因为SCLO3A1基因。5.一种鉴定如权利要求4所述候选基因的分子标记的方法，其特征在于：具体步骤为：(1)针对45头水牛dd-RAD数据，用GATK软件进行SNP基因型分析，在此基础上用Beagle v5.0软件进行基因型填充，然后用plink2.0软件进行质控，质控标准为：SNP检出率<90％，个体检出率<95％，最小等位基因频率<0.02以及哈迪-温伯格平衡的p值<10-6
；此外，染色体未知或重复的SNPs也被去除；最后，共有45头水牛个体157523SNPs通过质控，并用于后续的分析；(2)用R语言hierfstat包计算水牛群体的观测杂合度、期望杂合度、等位基因丰度；用自编的脚本计算水牛群体多态性信息含量；用GCTA v1.93.2beta软件进行河流型和沼泽型水牛群体的主成分分析；用MEGA-X软件构建河流型和沼泽型水牛群体的进化树，再用Admixture 1.3.0软件分析这两个群体的群体结构；结果表明，这45头水牛个体可分为两组，即河流型组和沼泽型组；(3)基于选择信号分析鉴定出与产奶性状相关的候选基因：1)Fst法：用VCFtools v0.1.16软件计算两组中每个SNP的期望Fst值；2)XP-CLR法：用XP-CLR v1.1.1软件检测两组中每个SNP的XP-CLR值；3)候选基因的筛选：用TBtools v1.051软件确定基于Fst和XP-CLR法共同筛选的选择信号，即为最后认定的选择信号，位于该区域的基因视为候选基因；(4)基于比较转录组策略辅助验证与产奶性状相关的候选基因：S1、OAT基因家族成员鉴定：从公共数据库下载人、奶牛、河流型水牛、沼泽型水牛、山羊、绵羊和马等哺乳动物基因组序列；以已知的OAT基因蛋白序列为起点，用HMMER和BLAST法鉴定上述物种中OAT基因蛋白序列，用于后续分析；S2、OAT基因家族基因复制分析：针对河流型和沼泽型水牛OAT蛋白序列，用TBtools进行OAT蛋白序列的染色体定位、基因复制分...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓廷贤，陆杏蓉，段安琴，马小娅，梁莎莎，
申请(专利权)人：广西壮族自治区水牛研究所，
类型：发明
国别省市：