基于体细胞评分的中国荷斯坦牛乳房炎抗性全基因组关联分析

【目的】通过全基因组关联分析定位和筛选相关基因,寻找与奶牛乳房炎抗性相关的分子标记,以进行下一步的标记辅助选择。【方法】对2 093头北京地区中国荷斯坦牛SCC进行对数转化,依据LASCS=log_2∑SCC/n和SCS-SD=log_2∑(scc-u)~2/n-1将测定日记录SCC转化为服从正态分布的统计量LASCS和SCS-SD。同时将LASCS和SCS-SD进行半个标准差(half of standard deviation,0.5 SD)和一个标准差(one standard deviation,1 SD)的划分,将牛只划分为乳房炎易感牛(Case)及抗性牛(Control)。将54 001个SNPs进行质控,剔除不符合条件的SNPs,剔除的条件是:SNPs的call rate<90%,严重偏离哈迪-温伯格平衡(HWE)(P<10E-6)和最小等位基因频率(MAF)<0.03。然后通过ROADTRIPS软件(版本1.2)的3种检验:RM检验、RCHI检验和RW检验对LASCS和SCS-SD进行Case-control方法的全基因组关联分析。通过Bonferroni方法对关联分析结果进行校正,并针对牛的每条染色体分别制定各条染色体的显著水平,以0.05分别除每条染色体上的SNP数目,作为每条染色体的显著性水平。同时,将所有个体的LASCS和SCS-SD作为连续性状通过线性混合模型进行全基因组关联分析,将结果进行比较,以确定显著SNPs的位置。【结果】通过0.5 SD/1 SD的标准将群体划分后,分别有1371/708个个体用于LASCS性状的关联分析,和1385/716个个体用于SCS-SD性状的关联分析。通过质控将不符合的SNPs剔除之后,共有43781/43671(43817/43704)个SNPs分别可用于LASCS(SCS-SD)的0.5 SD/1 SD的关联分析。对LASCS和SCS-SD进行全基因组关联分析,经染色体水平上的Bonferroni校正(P<0.05),共发现5个SNPs达到显著水平,其中3个SNPs定位到X染色体上,其它2个SNPs分别定位到7和28号染色体上。通过对基于0.5 SD的SCS-SD的乳房炎抗性进行全基因组关联分析发现一个全基因组水平显著的SNP(Hapmap48573-BTA-104531,P=1.11E-06)位于X染色体上。结果发现,被检测到5个显著的SNPs中,X染色体的显著SNPs(Hapmap48573-BTA-104531和Hapmap54175-rs29021817)位于IL1RAPL2基因内,7号染色体的显著SNP周围存在与炎症反应相关的基因(ILF3)。这两个基因都与白介素有关,而白介素4、5、6、12、13、17、22、23等都参与了不同的炎症反应,并发挥了重要的作用。ILF3是白介素家族中的一个跟炎症反应相关的因子,其功能与抑制翻译蛋白有关。本研究还通过线性混合模型对LASCS和SCS-SD进行全基因组关联分析发现了与Case-control方法在X染色体上同时定位到的SNP(BTA-28466-no-rs)。通过比较两种方法(线性混合模型方法和Case-control方法),对同一性状用两种方法可以定位的相同的位点,但不同性状的结果就各不相同。【结论】本研究找到了与乳房炎症反应相关的基因,为奶牛乳房炎易感性及抗性的分子遗传基础研究提供了数据支持。