家畜基因组中拷贝数变异与性状相关性的研究进展

王月星 ，王艳欣 ，王 位 ，刘娜娜 ，段 仕 ，付绍印 ，刘永斌 ，张文广

（1.内蒙古农业大学动物科学学院，内蒙古 呼和浩特 010018；2.动物遗传育种与繁殖内蒙古自治区重点实验室，内蒙古呼和浩特 010018；3.内蒙古自治区农牧业科学院，内蒙古 呼和浩特 010031；4.内蒙古ATCG生物信息研究所，内蒙古呼和浩特 010020）

拷贝数变异（copy number variation，CNV）是指与生物正常的基因组序列相比，所发生的长度在1 kb到数Mb范围内的变异，其形式包括重复、缺失、插入、易位和衍生出的染色体结构变异［1-2］。已有研究表明，CNV可以在体细胞系和生殖细胞系中检测到。体细胞中的CNV可能导致镶嵌性，但不会遗传给下一代；而生殖细胞中发生的CNV如果不是有害的，便可以遗传给后代，并最终与群体发生隔离［3］。

CNVs覆盖的核苷酸总数远远超过单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism,SNP）的数量，因此，CNV可能对表型产生较大的影响［4］。已有研究表明，可遗传的CNVs可影响孟德尔法则和复杂的疾病发生，例如与神经退化和发育疾病相关的 CNVs［5］。 此外，CNV 对表型也有重要影响，早期研究发现重复的Bar基因对果蝇的棒眼表型具有显著作用［6］。CNV可能通过基因剂量效应或位置调控效应对基因表达产生影响。

拷贝数变异不仅在人类基因组中广泛存在，在动物基因组中同样可检测到。已公布了牛、山羊、绵羊、猪等家畜的CNV图谱，研究显示这些基因组CNV对家畜的生产性能具有一定影响。

1 牛基因组CNV与性状相关性的研究

2016年，da Silva等检测到688个CNVRs与286个QTL区域重叠，与牛的重要生产性状相关，如采食量、妊娠期时长、大理石花纹评分、第12肋骨脂肪厚度、干物质摄入量、最长肌肉面积和胴体重等［7］；2018 年，Zhang 等检测到CNV 区域内的GBP2 基因与牛的生长性状相关［8］；2017 年，Letaief等检测到1 095个CNV与牛奶质量（10个QTL）、 产奶量 （43个 QTL）、 健康状况 （27个QTL）、繁殖性能（26个 QTL）或肉和胴体性状（73个QTL）相关的QTL区域重叠，其中CNV区域内BBS7基因与牛的体重相关，HSD17B7基因与荷斯坦牛母牛的受孕率相关，SUPT3H和RUNX2基因与乳成分相关［9］。

2 绵羊基因组CNV与性状相关性的研究

2017年，Yang等对全球不同地区绵羊CNV进行检测分析发现，与CNV区域重叠的BTG3、PTGS1和PSPH基因分别与胎儿肌肉发育、前列腺素（PG）合成和骨骼颜色有关［10］；2017 年，Ma 等研究发现CNV区域内的基因功能富集结果与同源框和胚胎骨骼系统形态发生有关，其中DLX3基因与羊毛弯曲有关，相关CNV被认定为滩羊特殊卷毛表型的候选 CNV［11］；2016 年，Zhu 等研究发现CNV区域内基因的功能富集结果与脂肪沉积、GTP酶调节和肽受体活动有关，其中PPARA、RXRA、KLF11、ADD1、FASN、PPP1CA、PDGFA 和PEX6基因与脂肪沉积有关，影响绵羊的尾型［12］。

3 山羊基因组CNV与性状相关性的研究

2010年，Fontanesi等完成了首个山羊CNV图谱的绘制，并与牛基因组中的CNVRs进行比较，进一步评估这些CNV区域内基因的功能相关性及其对山羊行为、生产和抗病性状的影响［13］；2016年，Menzi等在波尔山羊毛色的相关研究中发现，EDNRA基因的拷贝数与白色毛的覆盖度成正相关［14］；2015 年，王维的研究发现，ZNF280BY基因特异存在于Y染色体，为多拷贝基因，与种公羊繁殖力有关［15］。

4 猪基因组CNV与性状相关性的研究

2015年，Wang等对猪基因组中肉质关联的CNV进行研究，结果发现3个CNVs与肉质关联的QTL区域重叠，其中NTN1基因的拷贝数变异对肉质产生影响，表明CNV可能会导致SNP以外的肉品质相关的遗传变异［16］；2017 年，Revilla等的研究发现，与CNV关联的 CLCA4、CYP4X1、GPAT2、MOGAT2、PLA2G2A 和 PRKG1 基因与商品猪的生产性状有关，其中GPAT2基因与背膘所占比例相关，这种CNV可能导致脂肪酸组成和生长性状发生遗传变异［17］；2017 年，Wang 等对太湖猪的全基因组遗传变异进行了研究，共检测到455个CNVs，其中有168个CNVs共注释到189个基因，41个CNVs位于与重要经济性状有关的QTL区域，分析发现CNV对太湖猪的繁殖性能和胴体品质产生影响［18］。

5 展望

目前，在家畜中与生产性状相关CNV的检测和分析仍然较少，相关研究可以为分子遗传变异提供更广阔的空间。现有研究已显示，CNV可以同SNP一样作为遗传标记，通过与某种性状的QTL连锁，应用于家畜育种研究中，可选出适应性强、生产性能好的群体。可以预见，CNV在家畜优良性状的选育中具有广阔的应用前景，它将作为一种有效的遗传标记或遗传信息应用于家畜育种之中。随着基因芯片技术及新一代测序技术的发展，通过对CNV的检测及与各种来源数据的相关性分析，探讨CNV与家畜生物进化、生理过程及疾病防治等的联系，CNV将能更广泛地应用于家畜育种工作中。

参考文献：

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