基因组和DNA甲基化组联合分析筛选猪肉质性状关键基因

【背景】猪的肉质性状是重要的经济性状。研究影响各类肉质性状的分子机制,发掘关键基因,从而指导猪的遗传改良,对改善猪肉品质具有重要意义。当前肉质相关的机制研究主要是基于DNA的基因组研究,而对肉质性状的DNA甲基化研究以及结合基因组和甲基化组的综合分析却鲜有报道。【目的】通过基因组和DNA甲基化组联合分析,筛选、鉴定了影响猪肉质的潜在关键基因。为猪肉品质的遗传改良研究提供借鉴。【方法】检测了140头大白猪背最长肌的28个肉质性状,通过表观基因组关联分析(EWAS)与全基因组关联分析(GWAS)筛选了各性状显著关联的CpG和SNP位点。随后以SNP为协变量对GWAS和EWAS重叠的显著关联位点进行条件关联分析,进一步筛选具有独立效应的CpG位点。然后以CpG位点的甲基化水平为因变量,以SNP为自变量进行关联分析从而鉴定甲基化数量性状位点(meQTL)。最后使用顺式甲基化数量性状位点(cis-meQTL)作为工具变量进行孟德尔随机化分析,从而推断cis-meQTL与表型之间的因果关系,同时对位点进行注释,鉴定潜在的关键基因。【结果】(1)在屠宰45 min黄度值(b_(45min))、滴水损失(DL)、二十二碳六烯酸(C22:6n-3)3个肉质性状上,EWAS和GWAS在相同基因组区域鉴定到显著关联位点。(2)b_(45min)的7个CpG位点在条件关联分析后仍保持显著,DL有1个CpG位点在条件关联分析后仍保持显著,而C22:6n-3的3个位点在使用SNP作为协变量分析后不再显著,表明EWAS鉴定的b_(45min)的7个CpG位点和DL的1个CpG位点的显著关联不受附近的显著SNP影响。(3)b_(45min)的7个CpG位点和DL的1个CpG位点共鉴定了10个meQTL,但绝大多数是trans-meQTL,只有一个CpG位点(SSC12:44254675 bp)鉴定到一个cis-meQTL,表明该位点可能受到近距离SNP调控。(4)孟德尔随机化分析显示该CpG位点(SSC12:44254675 bp)与b_(45min)表型存在一定的因果关联。(5)对该位点注释发现,距离CpG位点(SSC12:44254675 bp)和其cis-meQTL最近的基因是NOS2,且CpG位点位于NOS2基因内。【结论】综合DNA甲基化组合基因组数据联合分析结果,可以推测NOS2基因是肉色性状关键候选基因,其DNA甲基化、SNP共同作用调控基因表达,进而影响肉色性状相关基因表达。