中國(guó)肉牛單核苷酸多態(tài)性個(gè)體識(shí)別體系構(gòu)建

摘要 [目的]篩選一套能用于我國(guó)肉牛進(jìn)行大規(guī)模親子鑒定的SNP體系。[方法]運(yùn)用HAPMAP數(shù)據(jù)結(jié)合文獻(xiàn)尋找可用于我國(guó)肉牛親子鑒定的SNP位點(diǎn)，篩選SNP位點(diǎn)及確定數(shù)目，運(yùn)用相關(guān)公式計(jì)算其個(gè)體識(shí)別力和篩選結(jié)果的可信度。[結(jié)果]依據(jù)篩選標(biāo)準(zhǔn)共選擇出38個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)的SNP位點(diǎn)，平均多態(tài)信息含量為0.364 5，平均觀察雜合度為0.478 0。[結(jié)論]經(jīng)分析38個(gè)SNP位點(diǎn)多態(tài)信息含量、個(gè)體識(shí)別力及累計(jì)個(gè)體識(shí)別力均符合等位基因數(shù)、雜合度、個(gè)體識(shí)別力等方面的要求，可用于我國(guó)大規(guī)模肉牛廠進(jìn)行SNP個(gè)體識(shí)別鑒定需求。

關(guān)鍵詞 牛；單核苷酸多態(tài)性；親子鑒定；個(gè)體識(shí)別

中圖分類(lèi)號(hào) S188 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）25-08513-03

Abstract [Objective] To screen and set up a new SNP system which can be used for largescale cattle paternity tests. [Method] Using data from HAPMAP and literatures， we picked out SNPs and calculated their discrimination power （DP） and the credibility of the results. [Result] 38 SNPs were selected in the present study， the polymorphism information contents（PIC） were all above 0.364 5， and the average heterozygosity （Ho） was above 0.478 0. [Conclusion] The genetic information of 38 SNP meets the requirements of the number of the alleles， heterozygosity（Het） and discrimination power （DP）. Meanwhile， the established SNPs system is up to the need of individual identification and paternity tests in cattle.

Key words Cattle； Single Nucleotide Polymorphism； Paternity testing； Individual identification

親子鑒定、個(gè)體識(shí)別對(duì)于處理牛的盜竊案件、走失牛的權(quán)屬爭(zhēng)議案件，對(duì)于育種的篩選，精液的來(lái)源鑒定，克隆牛的鑒定，牛譜系的擴(kuò)展重建及新物種形成的鑒定等均具有重要意義。目前，牛親子鑒定主要應(yīng)用微衛(wèi)星（Short tandem repeat，STR）標(biāo)記和單核苷酸多態(tài)性（Single nucleotide polymorphism，SNP）標(biāo)記。作為第三代分子標(biāo)記，SNP 標(biāo)記具有遺傳穩(wěn)定、數(shù)量豐富、判型錯(cuò)誤率低、檢測(cè)自動(dòng)化、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，非常適用于大規(guī)模群體的親子鑒定。隨著SNP 檢測(cè)成本的下降，其在牛親子鑒定中的發(fā)展前景與日俱增。

迄今，國(guó)際上牛SNP標(biāo)記方面的研究日益增多，但由于品種差異，仍缺乏一套適用于我國(guó)肉牛進(jìn)行大規(guī)模親子鑒定的SNP體系，阻礙了實(shí)際應(yīng)用。筆者運(yùn)用HAPMAP數(shù)據(jù)結(jié)合文獻(xiàn)尋找可用于我國(guó)肉牛親子鑒定的SNP位點(diǎn)，篩選SNP位點(diǎn)及確定數(shù)目，運(yùn)用相關(guān)公式計(jì)算其個(gè)體識(shí)別力和篩選結(jié)果的可信度，為構(gòu)建SNP復(fù)合檢測(cè)體系提供理論數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)發(fā)掘

通過(guò)搜索CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)，收集從1980年至今的相關(guān)文獻(xiàn)，使用的主要關(guān)鍵詞：南陽(yáng)牛、秦川牛和郟縣紅牛。在顯示出的85 篇文獻(xiàn)中，去除綜述、評(píng)論、通訊等未列出具體數(shù)據(jù)的文獻(xiàn)，對(duì)余下的 73 篇文獻(xiàn)進(jìn)行進(jìn)一步篩選，入選的標(biāo)準(zhǔn)為那些分別列出了南陽(yáng)牛、秦川牛、郟縣紅牛基因位點(diǎn)多態(tài)性的文獻(xiàn)。從每篇文獻(xiàn)中提取出以下信息：① 每個(gè)基因篩選3個(gè)黃牛群體雜合度均較高的一個(gè)SNP位點(diǎn)；② 每個(gè)SNP位點(diǎn)篩選信息包括：SNP所處染色體（查閱NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/）、SNP在基因中的位置、群體樣本量、等位基因頻率、雜合度（Het）、多態(tài)信息含量（PIC）、個(gè)體識(shí)別力（DP）、累計(jì)個(gè)體識(shí)別力（CDP）。

1.2 SNPs篩選

數(shù)據(jù)中篩選出38個(gè)SNP位點(diǎn)的條件：① 3個(gè)黃牛群體雜合度均大于0.3；② SNP盡量處于不同染色體上，同一條染色體上SNP位點(diǎn)之間的物理距離至少大于1 Mb。

2.2 各SNP位點(diǎn)對(duì)個(gè)體識(shí)別的評(píng)價(jià)

根據(jù)38個(gè)SNP位點(diǎn)等位基因的頻率，計(jì)算出各位點(diǎn)的個(gè)體識(shí)別力及累計(jì)個(gè)體識(shí)別力（表1），38個(gè)SNP位點(diǎn)的個(gè)體識(shí)別能力在0.362 1～0.666 4，其中，CAST基因的C962G位點(diǎn)個(gè)體識(shí)別能力最強(qiáng)，為0.666 4；CDK6基因的T1075C位點(diǎn)個(gè)體識(shí)別能力最小，只有0.362 1。由此可見(jiàn)，CAST基因的C962G位點(diǎn)在牛個(gè)體識(shí)別中的作用最大，CDK6基因的T1075C位點(diǎn)在牛個(gè)體識(shí)別中的作用最小。對(duì)單個(gè)SNP位點(diǎn)而言，其遺傳標(biāo)記的多態(tài)性越高，個(gè)體識(shí)別能力越強(qiáng)，反之則個(gè)體識(shí)別能力差。通過(guò)公式計(jì)算，38個(gè)SNP位點(diǎn)的累計(jì)個(gè)體識(shí)別能力大于99.999 9%，達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后13個(gè)9的準(zhǔn)確度。

3 討論

動(dòng)物個(gè)體識(shí)別和群體多態(tài)性研究是依據(jù)個(gè)體或群體的某些特征判斷其來(lái)源、 歸屬及它們之間親緣關(guān)系的一種方法，在生物學(xué)研究中具有重要意義。對(duì)于牛的個(gè)體識(shí)別而言，處理盜竊牛案件、走失牛案件，育種的親子鑒定和篩選，精液的來(lái)源鑒定，克隆牛的鑒定，牛譜系的擴(kuò)展重建及新物種形成的鑒定時(shí)，都具有重要作用。傳統(tǒng)方法是根據(jù)動(dòng)物外貌特征、染色體特征及血液蛋白多態(tài)等進(jìn)行分析。但這些方法均受到自身各方面的限制，阻礙了它們的進(jìn)一步發(fā)展，特別是用外形相似、染色體特征相同、親緣關(guān)系較近的動(dòng)物進(jìn)行識(shí)別時(shí)效率很低。近年來(lái)，分子標(biāo)記的發(fā)展為動(dòng)物個(gè)體或群體識(shí)別注入了新活力。其中微衛(wèi)星（Short tandem repeat，STR）標(biāo)記由于其多態(tài)程度高、分布廣泛、且在近緣物種間有一定的同源性，受到廣大學(xué)者的偏愛(ài)[1]。目前，STR標(biāo)記已在家牛、水牛、馬、狗、雞等畜禽、家禽個(gè)體或群體識(shí)別中得到應(yīng)用。然而，隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，作為第三代分子標(biāo)記，單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）標(biāo)記具有遺傳穩(wěn)定、數(shù)量豐富、判型錯(cuò)誤率低、檢測(cè)自動(dòng)化、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，適用于大規(guī)模群體的親子鑒定。高通量SNP 檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和成本的降低，極大程度地推動(dòng)了SNP 相關(guān)研究的發(fā)展速度。目前，研究SNP 標(biāo)記應(yīng)用于人類(lèi)或家畜親子鑒定的報(bào)道也越來(lái)越多，主要集中于開(kāi)發(fā)不同途徑的SNPs 位點(diǎn)組合，構(gòu)建實(shí)用型復(fù)合SNP 檢測(cè)系統(tǒng)。對(duì)于牛個(gè)體識(shí)別而言，應(yīng)用于牛種質(zhì)資源鑒定、盜竊、走失等的權(quán)屬爭(zhēng)議案件，以及育種中系譜的擴(kuò)展重建等。研究表明，各國(guó)牛群平均系譜錯(cuò)誤率可達(dá)11% 左右[2]。而錯(cuò)誤的系譜對(duì)牛育種規(guī)劃的實(shí)施和遺傳改良工作有顯著的不良影響，造成不必要的損失[3]。因此，利用分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)牛進(jìn)行個(gè)體識(shí)別具有很重要的意義。

隨著SNP檢測(cè)成本的下降，其在牛親子鑒定中有取代微衛(wèi)星標(biāo)記之勢(shì)[4]。HEATON等[5]利用32個(gè)SNP標(biāo)記實(shí)現(xiàn)了對(duì)美國(guó)安格斯牛群體的親子鑒定分析，周磊[6]通過(guò)比較微衛(wèi)星和單核苷酸多態(tài)標(biāo)記對(duì)奶牛親子鑒定的效率，結(jié)果表明，單個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記的推斷效率一般高于單個(gè)SNP標(biāo)記，但當(dāng)SNP標(biāo)記達(dá)到一定數(shù)目后，其推斷效率能夠達(dá)到甚至超過(guò)微衛(wèi)星。目前，美國(guó)、加拿大等國(guó)家已建立了適合本國(guó)荷斯坦牛和肉牛的SNP親子鑒定體系；我國(guó)也已形成了荷斯坦牛微衛(wèi)星親子鑒定技術(shù)體系，但還沒(méi)有開(kāi)展肉牛親子鑒定相關(guān)研究。該研究收集我國(guó)著名三大本地黃牛品種（南陽(yáng)牛、秦川牛、郟縣紅牛）遺傳多態(tài)性數(shù)據(jù)，共篩選出38個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)的SNP 標(biāo)記，分別位于24條染色體上，最低PIC為0.299 8和最高PIC為0.375。 累計(jì)個(gè)體識(shí)別力達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后13個(gè)9的準(zhǔn)確度，平均觀察雜合度為0.478 0，能夠進(jìn)行個(gè)體識(shí)別分析。經(jīng)分析多態(tài)信息含量、個(gè)體識(shí)別力及累計(jì)個(gè)體識(shí)別力均符合等位基因數(shù)、雜合度、個(gè)體識(shí)別力等方面的要求。可用于我國(guó)大規(guī)模肉牛廠進(jìn)行SNP個(gè)體識(shí)別鑒定需求。在該研究的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行無(wú)相關(guān)個(gè)體的試驗(yàn)研究，從而更準(zhǔn)確地進(jìn)行我國(guó)黃牛的個(gè)體識(shí)別鑒定。

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