影响填饲后鹅肥肝重的主效基因定位

Fatty liver weight is a very important quantitative trait with high economic value which could not only reflect the capability of fat deposition, but also is the most important reference index when conducting gradings of fatty liver. Previous research showed significant individual difference in liver weight which resulted in adverse effect on fatty liver uniformity. The economic value of fatty liver will be reduced severely when they are set to lower quality grade among individuals with lower liver weight. In order to uncover the mechanism of individual fatty liver weight difference and supply useful information to subsequent molecular breeding for improving the fatty liver weight, this project will use both the 2b-RAD and genome wide association study (GWAS) methods to locate the major genes influencing the fatty liver weight of overfed geese with extreme phenotype value. The expression profiles of major genes will be studied to illustrate their molecular functions. This work will locate several genes and condidate genomic regions influnencing fatty liver weight which will lay the foundation for the molecular breeding on fatty liver weight as well as uncovering the mechanism of individual fatty liver weight difference and its marvelous tolerance to hepatic steatosis.

鹅肥肝重是一个具有重要经济价值的数量性状，该性状测定值不但能够反映个体产肝性能，同时也是对鹅肥肝进行质量等级划分的最重要依据。前期研究表明，家鹅填饲后肥肝重存在显著的个体间差异，导致鹅肥肝产品均一度变差，且较小重量的鹅肥肝质量等级较低，直接降低了鹅肥肝的经济价值。为阐明产生鹅肥肝重个体间差异的分子机制，为后续开展分子育种提高鹅肥肝重提供可用的参考信息，本项目以具有极端肝重表型值的填饲个体为研究对象，拟通过2b-RAD测序技术和全基因组关联分析（Genome wide association study，GWAS）相结合的方法定位影响填饲后鹅肥肝重的主效基因。同时，通过研究主效基因在鹅肥肝不同发育时期的表达模式初步探索其生物学功能。预期研究结果将定位一批影响鹅肥肝重的主效基因和基因组候选区域，为后续开展针对鹅肥肝重的分子育种工作，揭示产生鹅肥肝重个体间差异及肝脏高脂耐受力的分子机制奠定基础。

家鹅肝脏能够耐受高含量脂肪而被认为是研究人类脂肪肝疾病的重要模型之一，但影响这一能力的主效基因尚属未知。本项目以具有极端肝重、肝重比及血脂浓度等3项重要表型值的填饲个体为研究对象，通过对466只填饲朗德鹅的全基因组测序基因分型和基因组学分析相结合的方法定位了影响填饲后鹅肥肝重的主效基因。测序共产生80709 SNPs，24个具有极端血脂浓度个体的深度测序（~10X）共产生600万SNPs，对466个个体进行基因型填充及质控后，共获得470K的高质量SNP。GWAS分析采用混合模型，将影响鹅肥肝重和肝重比的染色体区段定位在鹅参考基因组Scaffold45上的17.51 ~ 17.55 Mb之间，但未达到显著性水平（FDR=0.05）。使用rehh包计算Rsb指数以寻找潜在的选择信号，结果表明在基因组Scaffold20/23/24/26/45/55/58/65等基因组区段上发现48个候选基因，其中显著性最强的信号出现在Scaffold24和170上，区间内包含IL6和ARAP2基因，IL6是诱发肝脏炎症及肝纤维化的重要候选基因，而ARAP2基因是促进肝细胞以脂滴存储脂肪的重要功能基因，两个基因范围内的SNP均与GLU等血脂指标密切相关。对于血脂指标的研究采用基于单倍型的分析方法，在82个Scaffolds上存在显著信号，但最显著的3个信号分别出现在7、15和148，包含ZFP36L1、ARHGEF1和IQCJ基因，ZFP36L1有利于清除LDL，ARHGEF1调节血压，而IQCJ则调节血液甘油三酯水平，3个基因所覆盖的SNP也与血脂水平密切相关，组间分化的单倍型频率也证明了他们的生物学作用。综上可知，朗德鹅经过系统性地进化才得以适应异常的脂类代谢状态，从而使自身免受脂毒性造成的肝脏疾病及血液循环系统疾病，本研究检测到的基因可作为重要靶基因用以研发预防和治疗脂肪肝等代谢疾病的药物，为相关疾病的精准用药提供帮助。