约克夏猪繁殖与生产性状的共享遗传位点整合基因组分析揭示多效性基因网络

《BMC Genomics》：Integrative genomic analysis reveals shared loci for reproduction and production traits in Yorkshire pigs

编辑推荐：本研究针对约克夏猪繁殖性状遗传力低、与生产性状存在负遗传相关性的育种难题，通过GWAS鉴定出264,660个繁殖性状和12,460个生产性状关联位点，发现73个独立信号（如SCLT1/CAPN9）和1,062个共享位点。结合TWAS和COLOC分析揭示CENPE等关键基因的调控机制，GFBLUP模型使MLW预测准确率提升44%。为平衡猪育种中繁殖-生产性状的协同改良提供分子依据。

　　在生猪育种领域，约克夏猪作为三元杂交体系中的关键母系，其繁殖性能的提升长期面临遗传力低（h²<0.3）和与生产性状负相关的双重挑战。传统育种方法进展缓慢，而基因组选择虽能加速遗传进展，却因对多效性遗传变异的认知不足导致预测准确性受限。更棘手的是，生产性状（如背膘厚BFT）的定向选择往往以牺牲繁殖性能（如平均窝重MLW）为代价，这种此消彼长的关系在母猪胎次增加时尤为显著——研究显示MLW与BFT的遗传相关性从P1的-0.0376恶化至P3的-0.1475。为破解这一育种困局，浙江大学动物科学学院联合SciGene生物技术公司开展了一项突破性研究。

研究团队采用多组学整合策略，首先对2,764头约克夏猪进行全基因组关联分析（GWAS），利用PGRP参考面板将50K芯片数据插补至11,794,966个SNP。通过ssBLUP模型估计遗传参数，发现MLW具有中等遗传力（h²=0.287），而总产仔数TNB遗传力仅0.115。跨胎次分析揭示ADG与出生体重变异系数WeightCV在P1呈正相关（r_g=0.2925），但随胎次增加而减弱。GWAS鉴定出73个独立信号，其中染色体1的52.9-53.8 Mb区域存在1,059个MLW-BFT共享位点，SUPERGNOVA分析显示该区域局部遗传相关性仅为0.014，表明可独立选择。

转录组关联研究（TWAS）整合PigGTEx项目中34个组织的9,530个RNA-seq样本，发现SCLT1在卵母细胞组织对TNB的显著关联（p=1.74×10^-18），而CENPE在下丘脑组织对MLW的调控证据（PP4=0.941）。共定位分析（COLOC）和孟德尔随机化（SMR）进一步验证COL9A1通过增强子-启动子互作同时影响BFT和MLW。在300头独立群体验证中，将前0.2%显著SNP纳入GFBLUP模型，使MLW预测准确率从0.0168提升至0.0242。

关键发现包括：1）染色体1的COL9A1区域存在460个调控元件，其TT基因型个体BFT最高但MLW最低；2）CENPE作为着丝粒动力蛋白，可能通过调控下丘脑-垂体-性腺轴影响窝重；3）SCLT1在生殖组织的多组织共表达网络提示其核心调控地位。这些发现为设计兼顾繁殖-生产性状的分子育种方案提供了新靶点。

该研究首次系统解析了约克夏猪多性状协同遗传架构，其重要意义在于：① 打破"高产必然低繁"的传统认知，证明特定基因组区域（如染色体13的13856063位点）可实现双性状协同改良；② 建立的跨胎次遗传相关动态模型为分阶段育种策略提供依据；③ 开发的GFBLUP优化框架显著提升低遗传力性状选择效率。未来研究可聚焦于CENPE有丝分裂调控通路与卵泡发育的分子互作机制，以及COL9A1胶原蛋白在子宫微环境中的作用。论文发表于《BMC Genomics》，为畜禽育种领域多性状平衡选择提供了范式转移级的理论支撑。