基于低覆盖度全基因组测序的绵羊出生体重GWAS研究揭示PLAG1和FecB基因座的遗传调控机制

本研究通过低覆盖度全基因组测序(lcWGS)技术对3007只湖羊进行基因型分析，突破了传统芯片分型的成本与分辨率限制，鉴定出染色体6和9上影响出生体重的两个新数量性状位点(QTL)。其中染色体9的QTL通过eQTL分析证实调控PLAG1基因表达，携带优势等位基因的个体出生体重增加9.85%；而染色体6的QTL与已知FecB突变共定位，首次揭示该繁殖性状基因对生长性状的负向多效性影响。该研究为畜禽复杂性状遗传解析提供了高性价比的基因组学研究范式。

　　

在畜牧业生产中，出生体重是影响羔羊存活率和后期生长性能的关键经济性状。然而长期以来，受限于样本规模和分析技术，科学家们对这类复杂性状的遗传机制认知仍存在显著空白。传统的中密度SNP芯片分辨率不足，而高深度全基因组测序成本过高，导致相关研究难以在统计功效与经济可行性之间取得平衡。这一困境严重制约了畜禽分子育种的发展进程。

西北农林科技大学的研究团队在《Journal of Animal Science and Biotechnology》发表的研究中，创新性地采用低覆盖度全基因组测序(lcWGS)技术，对3007只湖羊羔羊进行基因型分析。该技术以平均1.24×的测序深度结合高精度插补方法，实现了97.8%的等位基因一致性，在控制测序成本的同时获得全基因组范围的变异检测能力。研究人员通过混合线性模型GWAS分析，结合表达数量性状位点(eQTL)定位和荧光素酶报告基因实验，系统解析了绵羊出生体重的遗传基础。

关键技术方法包括：1) 基于DNBSEQ T7平台的1.24×平均深度lcWGS测序；2) 使用GLIMPSE v2.0进行基因型插补；3) 基于基因组关系矩阵(GRM)的REML遗传力估计；4) GEMMA软件混合模型GWAS分析；5) 从公共数据库获取116个腺垂体RNA-seq数据进行cis-eQTL作图；6) pGL3-promoter载体构建进行荧光素酶报告基因检测。

主要研究结果

关联分析

GWAS鉴定出两个显著QTL：染色体9上106个SNP构成的34.97-38.94 Mb区间，最强信号为XKR4基因内SNP(g.35920172A>G，P=2.19×10^-14)，杂合子出生体重较野生型增加0.33 kg(9.85%)；染色体6上75个SNP覆盖30.01-35.95 Mb区间，包含FecB突变位点(P=3.31×10^-9)，纯合突变体出生体重降低0.22 kg(6.18%)。

染色体9QTL的精细定位

通过重组断点分析将候选区间缩小至2.6 kb(chr9:35,919,596-35,922,205)，锁定三个完全连锁的SNP。优势单倍型在多胎性Dorper羊中频率达0.38，而在其他70个品种中MAF<0.1。eQTL分析显示这些SNP与PLAG1表达显著相关(P<0.001)，荧光素酶实验证实SNP1等位变异使报告基因活性提升2.1倍。

讨论与意义

该研究首次在绵羊中证实PLAG1上游调控区的功能变异通过影响基因表达调控出生体重，为理解生长性状的分子机制提供了新视角。特别值得注意的是，研究揭示了FecB突变对出生体重的直接负效应，暗示BMPR1B基因在繁殖与生长性状间存在多效性平衡。从应用角度看，发现的优势等位基因在Dorper羊中的高频分布，为通过标记辅助选择(MAS)改良本土品种提供了分子靶点。

方法论上，该研究证实lcWGS在大群体GWAS中的成本效益优势：相较于50K SNP芯片，lcWGS能以相当成本获取更全面的基因组变异信息，其插补精度达97.8%，为畜禽基因组选择提供了新范式。研究人员特别指出，建立品种特异性参考面板对保证插补质量至关重要，这为后续相关研究提供了重要技术参考。这些发现不仅深化了对绵羊生长性状遗传架构的理解，也为其他畜禽复杂性状研究提供了可借鉴的技术路线。