中国本土家猪毛色相关"驯化基因"的人工选择与搭乘效应研究

One of the greatest challenges in modern evolutionary biology is to reveal genetic mechanism of phenotypic diversity of domestic animals and finding phenotype-associated domesticated genes. Our previous study has proved MC1R as a domesticated gene correlates with pure dark coat color of Chinese native pigs. However, the strength, sites and region of artificial selection on MC1R gene is not precisely clear. Besides, KIT and ASIP genes are also dominant for controlling coat color of domestic pig. But it is no work reveals variation and genetic diversity of the two genes, as well as whether artificial selection has influenced them in Chinese native pigs to date. To solve above scientific problem, we choose some representative Chinese native pig breeds and wild pigs as research subjects for analyzing genetic diversity and artificial selection on KIT and ASIP genes, meanwhile, for studying linkage disequilibrium and hitchhiking based on about 400kb flanking sequence of MC1R gene. The aim of our project is to probe artificial selection and hitchhiking on domesticated genes for coat color of Chinese native pigs. The results of our work will provide an important clue and a new idea for illuminating genetic mechanism of artificial selection on domestic animals. Meanwhile, it will show us a paradigm to study the effect of artificial selection on domestic animal evolution.

解析家养动物表型多样性的遗传机制并寻找相关驯化基因是现代进化生物学中的一大挑战。我们前期研究证实MC1R是一个驯化基因，与中国本土家猪纯黑毛色性状相关。然而，该基因受人工选择作用的强度、位置和范围尚不清楚。此外，KIT、ASIP也是控制家猪毛色的关键基因，但这两个基因在中国本土家猪品种中的变异与遗传多样性水平并不清楚，是否受到人工选择作用也仍然未知。为解决上述科学问题，本项目选取中国代表性本土猪种与野猪对比，对KIT与ASIP基因进行遗传多样性检测与人工选择分析，同时对MC1R基因侧翼400kb大片段序列进行连锁不平衡和搭乘效应研究，从而深入探索中国家猪毛色相关基因的人工选择及其搭乘效应问题，为进一步阐明人工选择作用的遗传学机制提供重要线索和新思路，也为研究人工选择作用对家养动物遗传进化的影响提供范例。

家猪的毛色相关基因是开展驯化基因研究的重要分子标记。为了探索中国家猪毛色驯化基因由于人工选择所造成的搭乘效应，本课题利用SNaPshot分型技术从猪的MC1R基因及其侧翼450kb范围内的40个SNP位点筛选出22个位点，在15头野猪与20头中国本土家猪样品中测定这22个位点的情况。通过基因频率分析，我们发现家猪和野猪在S2、S3、S4、S6、S7、S33、S35、S37这8个位点上存在显著差异(P<0.05)。其中五个SNP位点(S3、S4、S6、S7、S33)在家、野群体间发生了高度遗传分化(Fst: 0.2539-0.8182)；三个SNP位点(S2、S35、S37)在家、野群体间发生了中度遗传分化(Fst: 0.0526-0.1082)。SNP位点的连锁分析显示，中国本土家猪MC1R基因的S6位点与其上游23.3kb范围内的三个SNP位点(S3、S4、S5)存在强连锁不平衡(D′=1, r2>0.33)。为了进一步探讨中国本土家猪不同毛色组别的MC1R基因与上下游区域的连锁关系，我们将20头家猪分成纯黑毛色及杂毛色2个组进行连锁不平衡分析，结果显示纯黑毛色组的四个SNP位点(S3、S4、S5、S6)存在强连锁不平衡(D′=1, r2>0.33)；而杂毛色组这四个位点不存在连锁。四个连锁位点的单倍型分析结果显示：野猪和家猪群体都有4种单倍型，其中家猪以“TTGA”单倍型的频率为最高(82.45%)。根据中国本土家猪不同毛色组的MC1R基因与上下游区域的连锁不平衡结果，我们推测家猪毛皮内黑色素的相对数量与分布决定了其侧翼序列搭乘效应的程度。