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一种预测畜禽数量性状显性遗传效应的方法及应用


技术摘要:
本发明公开了一种预测畜禽数量性状显性遗传效应的方法及应用,属于畜禽遗传选育技术领域。步骤如下:根据育种目标,确定亲本并测定相关性状表型数据;采集组织/血液样本,提取总RNA,获取全基因组水平的基因表达量并进行基因差异表达分析,获取与育种目标相关的差异表  全部
背景技术:
杂交技术在猪、牛、羊、鸡、鸭、鹅等畜禽动物遗传选育中得到广泛应用。  通过杂交 技术把杂交双亲的优良特性综合在一起,一方面可以用于新品种培育  (杂交育种),另一方 面是利用杂种后代产生的杂种优势提高生产效率用于商品  生产(杂交生产)。不论是杂交 育种还是杂交生产,都需要评估杂交后代所产生  的杂种优势。杂种优势是指杂种F1在体 型、生长率、繁殖力等方面优于亲本均  值的现象。在畜禽育种实践中,通常将两个具有某些 所需性状的不同纯种(系)  亲本进行正反杂交,通过测定杂种后代性状进而评估杂种优势 的大小及交配方  式(确定哪个作为父本哪个作为母本)。这种方法评估的杂种优势基于实 测值,  被广泛应用于畜禽育种中。然而,由于畜禽特别是牛、羊动物产犊数少、繁殖  周期 长、生长周期长等特点,利用这种方法评估杂种优势将需花费大量的人力、 财力等。 许多研究证实,显性效应是杂种优势产生的最主要因素之一。显性效应是  等位基 因间互相作用产生的效应,在数量性状上表现为杂交后代与杂交双亲某  一方具有相似的 性状表现。近十年来,越来越多的研究表明,杂交亲本与杂种  后代间的基因差异表达是造 成杂种优势的原因之一。基因表达水平是可遗传的,  可区分为加性效应(杂交后代基因表 达量与杂交亲本均值相似)、显性效应(杂  交后代基因表达量与杂交某一亲本相似)、超显 性效应(杂交后代基因表达量  超过杂交双亲)。其中基因表达的显性效应可分为父本显性 效应(杂种后代与  父本相似)和母本显性效应(杂种后代与母本相似),显性效应与杂种优 势形  成紧密相关。另一方面,印记基因是指在杂交后代中仅一方亲本来源的同源基  因表 达,而来自另一亲本的不表达,印记基因在杂种后代的表达模式表现为显  性效应。特定的 印记基因可表现为父本遗传或母本遗传的特性。
技术实现要素:
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种预测畜禽数量性状显性遗传效应的  方法 及应用。 为了解决上述问题,本案发明人经研究,得以提出本发明技术方案,具体  实施过 程如下: 1、一种预测畜禽数量性状显性遗传效应的方法,包括以下步骤: S1、根据育种目标,选择育种亲本,同条件饲喂,测定育种亲本目标相  关性状表型 数据; S2、根据育种目标,采集与育种目标性状相关联的亲本组织/血液样本; S3、提取亲本组织/血液样本中的总RNA,获取全基因组水平的基因表  达量; S4、对基因表达量进行基因差异表达分析,并对差异表达基因进行功能  富集分 3 CN 111613271 A 说 明 书 2/5 页 析,获取与育种目标性状相关的差异表达基因,以及在亲本间差异表  达印记基因和非印记 基因; S5、将差异表达印记基因与差异表达的非印记基因进行基因互作分析,  获取与目 标性状基因表达差异相关的差异表达印记基因; S6、根据育种目标和性状关联差异表达印记基因的遗传模式,来确定亲  本的交配 模式。 优选的,所述S3中,采用高通量二代测序技术(RNA-seq)对亲本的组织/  血液样本 进行全基因组水平的基因表达差异分析,获取全基因组水平的基因表  达量。 优选的,所述S4中,通过iDEP  90在线工具的DE  Seq2软件算法分析亲本 间的基因 差异表达。iDEP  90在线工具(http://bioinformatics.sdstate.edu/idep/)为  RNA-seq在 线分析工具之一。 优选的,所述S4中,通过iDEP  90和DAVID  6.8软件对差异表达基因进行  功能富集 分析。DAVID  6.8软件(https://david.ncifcrf.gov/)为基因GO分析软件。 优选的,所述S5中,通过STRING软件分析差异表达印记基因与差异表达  非印记基 因进行基因互作分析,获取与目标性状基因表达差异相关的差异表达 印记基因。STRING软 件(https://string-db.org/)为一个搜索已知蛋白质之间和预测 蛋白质之间相互作用的 数据库。它除了包含有实验数据、从PubMed摘要中文本  挖掘的结果和综合其他数据库数据 外,还有利用生物信息学的方法预测的结果。 2、上述预测畜禽数量性状显性遗传效应的方法在评估牛育种后代耐热性能 的显 性遗传效应中的应用。 本发明方法基于以下基础:1)基因表达的显性效应与杂种优势形成相关;  2)杂交 双亲的印记基因表达存在差异;3)印记基因与杂交双亲间差异表达基  因存在相关作用关 系。通过比较杂交双亲间的基因表达差异及已知印记基因的  表达差异,同时这些印记基因 与差异表达基因存在互作,那么,此印记基因将  与杂交双亲差异表达基因紧密互作并且在 杂交亲本中差异表达。根据该印记基  因表现为父本遗传还是母本遗传,用于确定:1)杂种 后代基因表达趋向与哪一  方亲本相似;2)根据育种需要确定杂交双亲纯种(系)的父本和 母本。因此,  本发明的预测畜禽数量性状显性遗传效应的方法,在育种实践中可根据具体 的  育种目标性状,通过基因表达差异分析预测采用哪两个纯系及哪种交配方式能  产生较 好的杂种优势,从而减少不必要的杂交组合配合力测定,减少育种复杂  度和降低育种成 本。 本发明的有益效果在于: 1)本发明提供的预测畜禽数量性状显性遗传效应的方法,根据育种目标性  状,对 亲本的全基因组水平的基因表达量进行基因差异表达分析,获取与育种  目标性状相关的 差异表达基因,以及在亲本间差异表达的印记基因,然后通过  差异表达印记基因与差异表 达的非印记基因进行基因互作分析,获取与目标性  状基因表达差异相关的差异表达印记 基因,从而根据差异表达印记基因的遗传  模式,来确定亲本的交配模式; 2)本发明提供的预测畜禽数量性状显性遗传效应的方法,可提前预测不符  合育 种预期的杂交方式而减少不必要的杂交测定,大大缩短了畜禽杂交育种的 时间,以及节省 了大量的人力、物力和财力,在产犊数少,繁殖周期长,以及  生长周期长的畜禽育种中具有 4 CN 111613271 A 说 明 书 3/5 页 极大的推广实用价值。 附图说明 图1为本发明的预测畜禽数量性状显性遗传效应的方法流程图; 图2为本发明实施例1中牛耐热性能的印记基因PEG10与热应激应答相关  基因MYC 的互作分析图; 图3为本发明实施例1中牛耐热性能的父本印记基因PEG10与热应激应答  相关基 因MYC在杂交亲本和杂交后代的基因表达模式分析图; 图4为本发明实施例1中牛杂交后代与杂交亲本的耐热性能对比分析图; 图5为本发明实施例1中牛杂交后代与杂交亲本的基因表达模式对比分析 图。
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