中外猪种胎儿骨骼肌表型差异分子基础及其影响产肉性状形成的比较发育遗传学研究

中国地方猪和西方瘦肉型猪的产肉性状各具优缺点，其互补性特点为优良猪种的培育提供了很好的育种素材。本项目针对申请人前一项国家自然科学基金重点项目所初步确定的品种间骨骼肌生长发育差异的关键时期-胎儿期 (即妊娠中后期)，利用比较发育遗传学的研究思路和手段，整合分析胎儿骨骼肌发育的组织学特征、基因时序表达谱、蛋白质互作图谱、蛋白质表达谱和非编码RNA表达谱以及重要基因的表观遗传修饰，确定品种间发育的最大差异点，构建胎儿骨骼肌发育的多层次调控网络。通过比较品种间网络差异，寻找到差异的集线器基因和节点基因。结合关键基因的互作分析、反向遗传学验证以及性状关联分析，阐述通城、长白猪妊娠中后期骨骼肌发育差异的分子机制，探索影响中外猪品种产肉性能差异的遗传学基础，为我国猪产肉性状的改良提供理论基础。

中外猪种产肉量及肉品质差别巨大且具互补性，为揭示其分子机制，采用比较发育遗传学策略，从胎儿骨骼肌表型差异分子基础出发，研究中外猪种产肉性状差异的调控机理，对中外猪出生前后生长发育规律系统研究。收集长白和通城猪28个（出生前15个，出生后13个）不同生长发育时间点骨骼肌，电镜观察各发育时间点的肌纤维特征，发现长白猪肌纤维发育较通城猪快，肌节更长，肌纤维更粗。首次利用MeDIP技术分析两品种猪12月龄骨骼肌的甲基化组，鉴定出10661个差异甲基化区域，其中通城猪为6463个，长白猪为4198个。利用RNA-seq和芯片分析两品种猪28个时间点的转录组和小RNA组，发现1402和912个基因以及33和18个miRNA分别在长白猪和通城猪中差异表达，差异基因涉及高分子代谢、生物学合成、肌肉发育、转运等生物学过程。首次发现猪骨骼肌发育存在两个主窗口期，即出生前33-65天和70-出生0天，出生前33、65和90天是两品种猪差异最显著的3个时间点，其中妊娠65天是差异关键时间点。GO分析显示更多肌细胞增殖、分化相关基因在长白猪中高表达，这可能是中外猪种产肉性状差异的重要遗传基础。基于以上组学信息，首次构建出长白猪和通城猪肌肉发育基因互作网络，互作网络相似系数为0.071。长白猪中鉴定出ACYP2、APOBEC2、ART3、CAV3、CD9等网络节点基因，通城猪中鉴定出AMPD1、ART3、CAV3、FABP4、CD9等节点基因。发现miR-1、miR-206、miR-148a、miR-302b、miR-625、miR-765和miR-669c为猪骨骼肌发育关键miRNA, 主要调控肌肉发育、肌收缩、细胞粘附与固醇合成等过程，新鉴定骨骼肌发育相关miR-148a、miR-155、miR-200等miRNA。克隆FSCN1、OLFML3、CNN3、miR-155、miR-148a和miR-200等基因，并分析生物学功能，阐明OLFML3与肌肉发育相关并受miR-155调控，miR-148a通过锚定ROCK1促进肌细胞分化，miR-200作用于Zfpm2调控脂肪沉积。群体中遗传相关分析，发现CNN3与仔猪出生重显著相关，FSCN1与猪日增重显著相关。在JBC、PLoS one等国际权威刊物发表SCI论文19篇，申报国家专利2项，主持获得国家技术发明二等奖1项，培养研究生10名。