基因组水平检测拷贝数变异及其与哺乳母猪热应激反应生理和形态指标的关联研究

这篇研究通过全基因组检测技术，在大型白×长白杂交母猪群体中系统分析了拷贝数变异（CNV）及其区域（CNVR）特征，发现236个常染色体CNVR和12个X染色体CNVR。研究首次报道了4个显著关联CNVR（涉及11个免疫相关基因）与耳部皮肤温度（TES）、阴道温度（TVall/TV8h）和毛发密度（HD）的关联，为猪抗热应激育种提供了新靶点。

　　

1 引言

全球气温上升对养猪业构成严峻挑战，母猪哺乳期因代谢产热增加和汗腺功能缺失成为热应激（HS）敏感阶段。研究团队聚焦拷贝数变异（CNV）这一长度≥50bp的基因组结构变异，其在人类和动物研究中已被证实可通过基因剂量效应影响环境适应性。前期研究表明CNV与非洲牛种热带适应、马匹湿热耐受性相关，但在猪热应激调控中的机制仍是空白。

2 材料与方法

实验选取1645头经产哺乳母猪（大型白×长白杂交），使用PorcineSNP50K芯片对1639头进行基因分型。表型数据包含6类热应激指标：呼吸频率（RR）、4个部位皮肤温度（T_ES/T_SS/T_RS/T_TS）、自动记录的阴道温度（T_V）和喘息评分（PS），以及6项形态特征如毛发密度（HD）和耳面积（EA）。采用PennCNV软件进行CNV检测，通过BEDtools合并重叠区域定义CNVR，保留在≥1%群体中出现的变异。

3 结果

3.1 CNV/CNVR特征

在969头母猪中鉴定到4184个常染色体CNV（4012缺失/172重复），合并后获得236个CNVR（201缺失/30重复/5混合型），覆盖基因组2.6%。X染色体发现12个CNVR，其中CNVRX7（101.9-102.0Mb）在97个个体中出现。染色体11和15分别呈现最高CNVR密度（5.62%）和最多个体CNV（627个）。

3.2 显著关联CNVR

关联分析发现：

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  染色体15上24.37-24.80Mb缺失（CNVR152）使耳温升高1.29°C（p<0.0001），该区域含免疫相关基因STEAP3和MARCO

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  染色体16上14.40-14.71Mb缺失（CNVR168）同时降低阴道温度（T_Vall下降0.24°C，p=0.0002）和毛发密度（β=-0.41，p=0.0004）

4 讨论

4.1 进化意义

与杜洛克猪（Stafuzza等2019）和大白猪（Wang等2020）研究相比，本研究发现的CNVR有52.5%-60.2%重叠，支持CNV在猪种间的保守性。染色体15高频CNVR（245头携带）可能反映该区域在环境适应中的选择压力。

4.2 功能机制

关键基因STEAP3通过调控巨噬细胞铁代谢参与炎症反应，而MARCO介导细菌清除和T细胞活化。这些基因的拷贝数缺失可能导致热应激下免疫-温度调控网络失衡，这与观察到的耳温升高表型一致。阴道温度关联CNVR虽未发现注释基因，可能通过远端调控影响下丘脑体温调定点。

5 应用前景

研究成果为分子育种提供新思路：

1）开发CNV分型芯片辅助选择抗热应激母猪

2）针对STEAP3/MARCO设计基因编辑靶点

3）结合毛发密度等易测量性状建立早期选择指标

未来需扩大样本量并整合转录组数据验证CNV调控通路。