多工具拷贝数检测揭示不同地理区域小型猪品种体型相关的常见变异

《BMC Genomics》：Multi-tool copy number detection highlights common body size-associated variants in miniature pig breeds from different geographical regions

为探究小型猪拷贝数变异（CNV），研究人员对 9 个品种小型猪测序分析，发现相关变异及区域差异，助力育种和研究。

　　《多工具拷贝数检测揭示不同地理区域小型猪品种体型相关的常见变异》发表于《BMC Genomics》，该研究聚焦小型猪，这种猪因体型小、生理与人类相似，成为生物医学研究的 “宠儿”。然而，小型猪独特表型特征的遗传背景，尤其是拷贝数变异（CNVs）在其中的作用，却一直 “迷雾重重”。以往研究多集中在传统商业猪品种，对小型猪的 CNV 分析较少，这就像在探索小型猪遗传奥秘的道路上设置了重重障碍。为了揭开小型猪遗传变异的神秘面纱，来自 Max Planck Institute for Molecular Genetics 等机构的研究人员展开了深入研究。

研究人员运用了多种关键技术方法。首先是全基因组测序（WGS），对代表 9 个不同品种、来自全球不同地区的 36 头小型猪进行测序，获取遗传信息。接着，使用多种 CNV 检测工具（CNVpytor、Delly、GATK gCNV、Smoove）进行交叉验证，确保检测的准确性。此外，还运用了实时定量 PCR（qPCR）对部分 CNV 进行验证，以及进行功能富集分析和数量性状位点（QTL）重叠分析等。

研究结果主要有以下几方面：

• CNVs 发现与分布：通过对 36 头小型猪 WGS 数据分析，发现不同工具检测到的 CNVs 数量和类型存在差异，且多数 CNVs 长度较短。多维缩放（MDS）和邻接（NJ）树分析显示，小型猪个体按品种聚类，体现了其遗传差异。同时，筛选出 34 个在所有样本中符合标准的 CNVs，这些 CNVs 与 64 个基因相关，可能参与繁殖、代谢调节和组织发育等生物学过程12。
• CNVRs 共享与区域差异：研究共鉴定出 386 个所有小型猪品种共享的 CNVRs，涵盖了 1.48% 的常染色体基因组，且较短的 CNVRs 更常见。按区域分析发现，不同地区的小型猪品种有各自独特但又重叠的 CNVRs。例如，美洲品种有 132 个专属 CNVRs，亚洲和大洋洲品种有 47 个，欧洲品种有 114 个36。
• 功能富集分析：对与常见 CNVRs 重叠的基因进行功能富集分析，发现涉及多个生物学过程和信号通路。如所有品种共享的 CNVRs 基因富集于纤毛组装、脂肪酸跨膜运输等过程；美洲品种的相关基因与负调控 Hippo 信号通路等有关；亚洲和大洋洲品种的基因涉及细胞对有机氮化合物的反应等；欧洲品种的基因则与血管生成等过程相关。此外，还发现一些与体型、繁殖、肉质和疾病易感性相关的 QTL 与 CNVRs 重叠45。
• 专属 CNVRs 与 QTL 重叠：对各区域专属 CNVRs 分析发现，美国小型猪品种的专属 CNVRs 基因富集于代谢调节相关过程；亚洲和大洋洲品种的基因与免疫反应相关；欧洲品种的基因则在纤毛功能、细胞器组装和脂质代谢等方面富集。同时，不同区域专属 CNVRs 与 QTL 重叠的模式也不同，反映了各地区小型猪的独特育种历史和地方适应性67。

研究结论和讨论部分指出，该研究全面分析了小型猪的 CNV 景观，揭示了地理分布对遗传多样性的影响。多工具方法提高了 CNV 检测的准确性，发现的常见和专属 CNVRs 为理解小型猪的遗传多样性、区域适应性和育种策略提供了重要依据。例如，通过对 CNVRs 的研究，发现一些基因与小型猪的体型、繁殖和肉质等重要性状相关，这对于优化小型猪育种策略、提高其在生物医学研究中的应用价值具有重要意义。然而，研究也存在一定局限性，如基因集富集研究主要关注编码区域，未来需要进一步研究非编码区域的 CNVs 对表型的影响。总体而言，该研究为小型猪的遗传研究和育种实践开辟了新的道路，为生物医学研究提供了更深入的遗传信息。