多基因座GWAS揭示土耳其Karacabey美利奴羔羊生长性状的遗传机制及其育种应用价值

本研究针对传统单基因座GWAS方法在检测多基因效应上的局限性，采用五种多基因座GWAS方法（MrMLM/FastMrMLM/ISIS EM-BLASSO/FASTmrEMMA/pLARmEB）对734只Karacabey美利奴羔羊的出生体重（BW）和断奶体重（WW）进行全基因组关联分析。研究发现18个显著SNP（LOD≥5），注释到GNAQ、CDKL4、PIP等关键基因，涉及mTOR、PI3K/AKT等17条生长相关通路，为绵羊分子育种提供了新靶点。论文创新性地通过多维基因组扫描策略解析了多基因控制的复杂性状遗传基础。

　　

在气候变化加剧和可持续畜牧业发展的双重背景下，绵羊因其卓越的环境适应能力成为全球农业系统的重要支柱。然而，本土绵羊品种普遍存在生长性能低下的问题，传统育种方法面临遗传进展缓慢的困境。更棘手的是，常规单基因座GWAS方法（如MLM）由于采用线性基因组扫描策略，难以有效捕捉多基因协同效应，且Bonferroni多重检验校正过于保守，导致许多重要SNP被遗漏。这些技术瓶颈严重制约着绵羊生长性状遗传机制的解析和分子育种实践。

针对这一系列挑战，土耳其锡尔特大学（Siirt University）兽医医学院遗传学系的研究团队选择具有80年育种历史的Karacabey美利奴羊为模型，创新性地采用五种多基因座GWAS方法（MrMLM、FastMrMLM、ISIS EM-BLASSO、FASTmrEMMA和pLARmEB），对734只羔羊的出生体重（BW）和断奶体重（WW）进行全基因组关联分析。这项发表在《BMC Veterinary Research》的研究，通过多维基因组扫描策略成功突破了传统方法的局限性，为复杂数量性状的遗传解析提供了新范式。

研究人员首先使用Illumina Ovine 50K BeadChip对样本进行基因分型，经过严格质控保留35,886个SNP。采用两阶段分析策略：先以宽松阈值（p<0.005）初筛SNP，再通过多基因座模型联合评估。为控制混杂因素，模型整合了亲缘关系矩阵、前5个主成分及性别/出生类型等协变量。统计显著性设定为严格的LOD≥5（比常规阈值高100倍），并通过Box-Cox转换解决表型数据非正态分布问题。

多基因座GWAS分析结果

研究检测到11个与BW显著相关的SNP和7个WW相关SNP，累计解释表型变异20.66%（BW）和13.79%（WW）。值得注意的是，SNP oar3_OAR24_30511307对BW的效应值最大（r²=3.6%），而s63779.1对WW的解释度最高（r²=2.699%）。共定位分析显示，Chr3:84999096等SNP被三种方法同时检出，验证了结果的可靠性。QQ图显示基因组膨胀因子λ接近1（BW:1.006；WW:1.008），表明群体分层得到有效控制。

基因注释与功能分析

88.9%的显著SNP位于基因内含子区或±100 kb范围内。BW相关基因GNAQ通过激活RAF/MEK/ERK和mTOR通路调控细胞周期；TMEM38B编码的TRIC-B蛋白对骨骼发育至关重要；PIP基因则参与免疫调节和细胞增殖。WW相关基因中，LALBA影响乳糖合成进而可能通过母体泌乳能力间接调控羔羊生长；SKAP1通过Polo样激酶1调控T细胞克隆扩增。通路富集发现这些基因涉及19条（BW）和17条（WW）信号通路，形成复杂的遗传调控网络。

统计效能与育种价值

后验统计效能分析显示，对r²>1.2%的SNP检测效能超过0.86。虽然BW和WW遗传力较低（h²=0.282和0.164），但高达0.857的遗传相关性表明BW可作为WW的早期选择指标。研究者特别指出，位于内含子区的SNP虽未直接影响剪接或启动子活性，但可能与编码区变异存在连锁不平衡，建议后续开展靶向测序验证。

这项研究通过创新性的多基因座分析框架，首次系统解析了Karacabey美利奴羊生长性状的多基因遗传架构。发现的GNAQ-mTOR、PIP-PI3K/AKT等关键通路为理解绵羊生长发育的分子机制提供了新视角，18个显著SNP更可直接转化为分子标记，用于核心育种群的高效选育。考虑到该品种作为土耳其国家级保护品种的地位，研究成果对实现本土畜禽遗传资源的科学保护和可持续利用具有重要战略意义。研究者建议下一步在农户群体中验证这些标记的育种价值，并探索其在不同绵羊品种中的跨群体适用性。