一种奶山羊产羔性状相关基因单核苷酸多态性的检测方法技术

本发明专利技术涉及高通量测序、基因组学和生物信息学技术等领域，具体而言是以奶山羊单核苷酸多态性为基础，采用选择性消除分析的方法来分析与奶山羊产羔性状相关联的单核苷酸多态性以及候选基因的检测方法。包括如下步骤：1)将通过高通量测序的数据比对到参考基因组，然后使用免费的ANNOVAR软件注释奶山羊上的SNP位点。2)使用遗传分化系数(Fst)和杂合性分数(Hp)来评价两个产羔性能不同的群体测序序列，从而筛选出每一个滑动窗口中的SNPs。3)在低产群体和高产群体中筛选出纯合的SNPs，鉴定两个群体中特有的单碱基无义替换和非同义替换，因为这两种变异将通过直接影响蛋白质的翻译和氨基酸序列从而可能影响蛋白质结构和功能。

【技术实现步骤摘要】
一种奶山羊产羔性状相关基因单核苷酸多态性的检测方法
：本专利技术主要应用于分子遗传辅助育种领域，涉及高通量测序、基因组学和生物信息学技术等领域，具体涉及奶山羊产羔性状相关的SNPs分子标记及应用。
技术介绍
：奶山羊在我国畜牧生产中占有重要地位，它能提供毛皮、肉类和奶制品等，对其良种选育和扩繁是畜牧行业发张的重要问题之一。我国奶山羊产业近年来处于一个高速发展的过程中，然而，目前对集高繁殖力与高产奶量的优良奶山羊品种的遗传背景研究仍然处于起步阶段，因此，深入了解高产仔数群体背后复杂的数量性状所包含的独特遗传信息，将成为遗传标记辅助选育工作的基础。奶山羊的产羔性状是母畜繁殖性能的一个重要指标，在饲养、管理水平一致的条件下，产羔数多的母羊能够产生更大的经济效益。产羔性状作为一个由多个基因控制的复杂数量性状，具有较低的遗传力，并且易受到母体所处的环境因素和个体因素影响。常规的杂交育种方法不能满足繁殖力这种多基因控制，且繁殖周期长的复杂性状个体选育需求。而常规的遗传标记辅助育种只能对已知的少量分子标记进行选育工作。目前利用QTL定位方法已经确定了很多与产羔性状相关的候选基因。但是QTL定位方法限制较大，不能鉴别新的与产羔性状相关的基因。随着高通量测序技术的发展以及世界上首个山羊全基因组图谱的成功绘制，基于高通量测序技术的全基因组关联分析(Genome-wideAssociationStudy，GWAS)已成为识别与重要经济性质有关的候选基因或特定地基因组区域的新策略。这对于了解与产羔数性状的关联基因及特有的单核苷酸多态性(Singlenucleotialpolymorphisms,SNPs)等遗传背景具有强大的技术优势。单核苷酸多态性是遗传多态性是遗传变异种含量最多最普遍的类型。它指基因组DNA序列中由于单个核苷酸(A/T/C/G)的变化而引起的多态性，主要可以分为碱基的转换与颠换和碱基的插入与缺失两种类型。单核苷酸多态性具有数量多分布范围广的特点，比如在人的基因组中大概每1000个碱基就会出现一个SNP。经过自然或者人工选择可区分的具有数量差异性状亚群，若其中包含与该性状相关联的SNPs，则可以通过选择性消除分析的统计方法进行遗传统计，由于与目的性状相关联的SNP常常是成簇出现，如不考虑在此位点附近染色体交叉互换或者个体新发突变，则该群SNPs可能在目标群体的某一邻近区域出现集中富集，进而造成此区域杂合度降低的现象。基于此，我们采用对高产山羊极端群体进行全基因组重测序，进而使用选择性消除分析的方法寻找可能与高产性状相关联的SNPs，以及这些SNPs附近所包含的候选基因，将筛选出的SNPs应用到遗传分子育种领域，进而帮助实现产羔数性状高的个体进行快速的分子标记辅助选育工作。
技术实现思路
：本专利技术解决的问题是提供一种筛选奶山羊基因组内与产羔数性状相关单核苷酸多态性标记的方法，对高产、低产群体，利用全基因组重测序技术，将测序产生原始数据过滤后比对到云南黑山羊的参考基因组上，随后将各组的SNPs文件进行注释，结合基因组注释信息，使用python撰写的本地脚本筛选出组间特异的转录起始位点附近1KB区域的SNPs，从而加快奶山羊良种繁育的进程。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：1.寻找产羔数不同的奶山羊分别标记低产群体和高产群体，从每只山羊的肌肉组织中提取DNA进行混池。通过基因组重测序获得样本基因组reads信息；2.使用一些序列比对软件与黑山羊参考基因组进行比对，获得序列的位置信息，然后注释SNPs信息。通过一些软件参数的设置筛选出高质量的SNPs数据信息；3.基于高质量SNPs数据，通过编程的方法计算获得遗传分化系数和杂合性系数的数据，利用选择性消除分析的方法筛选出组间差异SNPs。为了实现上述专利技术目的，本专利技术方法按照如下步骤操作：寻找家系群体，最好寻找多代，能够稳定遗传的且差异显著的高产群体与低产群体，如若寻找不到这样的家系群体，也可采用高产和低产的极端群体，具体群体选择根据实验目的而定，需要注意尽可能的避免环境因素带来的干扰。首先提取每个奶山羊个体基因组DNA，随后按照分组等量混合DNA，经电泳和核酸测定仪检测后条带清晰无明显降解并且无污染，随机打断成350bp片段，末端修复，加测序接头，纯化、扩增制备测序文库，稀释至测序要求浓度，待文库检验合格后，进行IlluminaHiSeq全基因组重测序。将过滤后的高质量序列使用BWA软件比对到山羊参考基因组上，通过使用SamTools软件，计算获得SNPs，然后通过ANNOVAR注释SNPs来鉴定无义替换、非同义替换和同义替换的候选基因型。使用遗传分化系数(geneticdifferentiationcoefficient,Fst)和杂合性分数(Heterozygosityscores,Hp)这两个参数进行全基因组统计，随后筛选出组内杂合度降低并且组间差异高的基因组区段，进而筛选出和奶山羊产羔性状关联的SNPs及高产性状候选基因。本专利技术以高通量测序技术为基础，利用全基因组扫描分析方法检测奶山羊基因组的SNPs，发现崂山奶山羊基因的多态性，并将这些基因作为候选基因探究其与奶山羊产羔性状之间的关系。此项专利技术为山羊产羔性状功能基因组研究及遗传标记辅助育种提供了新的思路。附图说明：图1山羊染色体SNP分布情况Circos图。最外层的一圈是每一条染色体的编号，它反映每一条染色体的长度和位置。中间的一圈代表每150KB基因窗口被检测的SNPs数量，范围是0-4000之间，绿色的线表示每一个窗口中SNPs数量<＝1500，红色的线表示每个窗口中SNP数量>1500。最里面的一圈代表每一个窗口中SNPs的平均杂合率，范围在0-100％。绿色的三角形代表杂合率>＝40％，红色的三角代表杂合率<40％。图2极端群体的杂合率和分化程度分析的曼哈顿图。红色名称表示在150KB窗口最小D-ZHp的基因名称。(B)低产群体和高产群体之间的全基因组遗传分化系数(Z-Fst)的曼哈顿图。红色名称表示在150KB大小窗口Z-Fst最大的基因名称。图3Fst与ZHp之间的分布情况。蓝色的点代表候选窗口中与高产群体相比较有更多纯合SNPs。(B)在高产群体中每一个窗口Z-Fst与Z-Hp的分布情况，蓝色的点表示候选窗口中与低产群体相比较有更多的纯合SNPs。(C)蓝色名称表示低产群体独占的候选基因，(D)红色名称表示高产群体独占的候选基因。(E)低产群体和高产群体中独占的和共同的候选基因窗口分布情况。(F)黄色名称表示在候选窗口中的候选基因标记的名称。具体实施方式：本专利技术中所用的材料及实验方法：1.实验材料崂山奶山羊37只，样品采集于青岛奥特特种羊场两组产羔性能差异较大的崂山奶山羊，在低产群体中20只奶山羊的产羔数均为1，在高产群体中有13只个体的产羔数为3，一只奶山羊的产羔数为4。样品采集的是奶山羊耳朵肌肉组织。2.奶山羊耳朵肌肉组织DNA提取并测序使用QIAampDNAMiniKit(QIAGEN,51304,Hilden,Germany)试剂盒提取37只奶山羊的DNA。将提取的DNA等量混池进行文库构建，随后使用IlluminaHiSeq2000测序平台，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种奶山羊产羔性状相关基因单核苷酸多态性的检测方法，其特征在于：通过基于高通量测序技术使用选择性消除分析方法对奶山羊产羔性状相关基因的单核苷酸多态性进行分析。

【技术特征摘要】
1.一种奶山羊产羔性状相关基因单核苷酸多态性的检测方法，其特征在于：通过基于高通量测序技术使用选择性消除分析方法对奶山羊产羔性状相关基因的单核苷酸多态性进行分析。2.根据权利要求1所述的一种奶山羊产羔性状相关基因单核苷酸多态性的检测方法，其特征在于使用遗传分化系数(...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈伟，张瑞乾，赖方秾，李兰，闵令江，赵勇，
申请(专利权)人：青岛农业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37