107 / 2024-10-29 10:22:18

鄂通两头乌猪SLA基因分型研究

鄂通两头乌猪,PRRS,SLA,基因分型

引言

猪白细胞抗原（Swine Leukocyte Antigen Class, SLA），亦称猪主要组织相容性复合体（Major Histocompatibility Complex, MHC），其编码的SLA分子在抗原呈递与T细胞激活过程中起至关重要的作用。SLA遗传变异与猪蓝耳病（Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome, PRRS）易感性密切相关。鄂通两头乌猪是以引进品种大白猪为父本，中国地方猪种通城猪为母本培育的新品种猪，具有抗猪蓝耳病和肉质优良的特性。研究该品种SLA遗传多样性与PRRS抗病性关联将为抗病育种提供理论依据。然而，SLA基因存在旁系同源基因（paralogous genes），且具有极端多态性和长段连锁不平衡（linkage disequilibrium, LD），其表型和关联位点的精细定位充满挑战。因此，本研究构建SLA等位基因参考库和鄂通两头乌猪的SLA高分辨率填充面板，旨在开发基于高通量测序数据的准确高效SLA分型方法，以促进SLA抗病功能的深入研究。



材料与方法

        本研究利用课题组前期构建的PRRSV人工感染资源群体，收集109个个体感染后第7天的白细胞样本进行转录组和基因组测序。基于IPD-MHC数据库中SLA-1、SLA-2、SLA-3、SLA-DRB1和SLA-DQB1共5个经典抗原呈递基因座的406个等位基因，构建SLA等位基因参考库，并使用HISAT-genotype软件将白细胞转录组数据比对到该参考库，以实现SLA高分辨率分型。以白细胞cDNA样本为模板，PCR扩增SLA基因CDS序列并进行Sanger测序，验证分型准确率。结合RNA-seq分型结果与基因组测序数据，利用HIBAG软件构建鄂通两头乌猪的SLA填充参考面板，并用该面板对感染群体490个后代样本的5x基因组数据进行分型分析。通过系谱信息及SLA基因位点的连锁分析，解析感染群体的SLA单倍型构成。



结果

        RNA-seq数据reads高效匹配到SLA等位基因参考库，单个基因覆盖率超过500x。经Sanger测序验证，HISAT-genotype软件对RNA-seq数据的分型准确率为100%。基于RNA-seq数据分型结果和基因组数据构建的鄂通两头乌猪SLA填充面板，分型准确率达97.56%至98.63%。使用该填充面板用于后代群体中490个基因组数据进行SLA分型，检出率达到97.7%。分析感染资源群体和其后代群体的SLA分型结果，共鉴定出12个SLA-1、9个SLA-2、9个SLA-3、10个SLA-DRB1和11个SLA-DQB1等位基因，以及16种基因座连锁单倍型，其中10种为未报道的新单倍型。



讨论

SLA基因位于猪第7染色体，全长2.66 Mb，是猪基因组中基因密度最高的区域之一。SLA基因的极端多态性增强了宿主对病原抗原肽的呈递能力，从而在病原体与宿主适应性免疫系统的进化中获得优势。传统基于PCR扩增和Sanger测序的SLA分型方法效率低下，难以应用于大规模群体研究，而构建SLA的等位基因参考库和填充面板可利用高通量测序数据对群体进行快速准确分型。对猪群SLA等位基因和单倍型鉴定将进一步加深对SLA遗传多样性的理解。同时，在SLA准确分型基础上的抗病和易感SLA基因鉴定也将为疫苗开发、药物靶点设计和抗病育种研究奠定重要基础。