《Genes》：Correlation Analysis of BLTP1 (KIAA1109) and KIF27 Gene Polymorphisms with Wool Traits in Subo Merino Sheep
Qingfa Yan,
Sen Tang,
Asma Anwar,
Gvlnigar Amar,
Yaqian Wang,
Wenna Liu,
Cuiling Wu and
Xuefeng Fu
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本研究通过关联分析，揭示了BLTP1基因的SNP1位点与羊毛弯曲数(CN)、毛丛长度(SL)，以及KIF27基因的SNP2位点与剪后体重(LWAS)的显著关联。该研究为苏博美利奴羊的分子标记辅助选育提供了候选基因标记，有助于缩短育种周期、降低表型选择成本，对细毛羊产业的可持续发展和遗传改良具有重要参考价值。
引言
中国是全球重要的养羊大国，但对细毛，尤其是直径小于19.5微米的超细羊毛纤维，国内加工需求存在巨大缺口，对外依存度高。苏博美利奴羊是中国2014年育成的超细毛羊品种，其羊毛直径精准控制在17.0~19.0 μm之间，遗传性能稳定。毛用性状是受多基因控制的数量性状，发掘与其相关的遗传标记，对于提高细毛羊育种效率和羊毛产业自给率具有重要的经济价值。基于前期全基因组关联分析研究，本团队提出BLTP1和KIF27基因可能与羊毛性状相关。BLTP1是一种重要的非囊泡脂质转运蛋白，在脂质代谢、膜运输和细胞信号转导中起关键作用。KIF27属于驱动蛋白-4亚家族，是调控细胞有丝分裂和纤毛发生的关键分子。早期研究表明，苏博美利奴羊的毛长和细度存在显著的遗传相关，这种性状间的拮抗关系限制了品种的进一步改良。因此，分析BLTP1和KIF27基因在苏博美利奴羊群体中的多态性分布，并评估其与毛表型的关联，对阐明超细毛形成的分子机制、设计高精度分子标记具有重要意义。
材料与方法
本研究以944只1岁龄雌性苏博美利奴羊为对象，样品分别来自新疆伊犁州巩乃斯种羊场和阿克苏地区拜城种羊场。采集了每只羊的血液和羊毛样品，并测量了包括剪毛后体重(LWAS)、平均纤维直径(MFD)、毛丛长度(SL)、弯曲数(CN)等在内的11项羊毛性状。利用Fluidigm BioMark? HD系统对BLTP1和KIF27基因的编码区进行SNP分型，并计算了基因型频率、等位基因频率、多态信息含量(PIC)等群体遗传学参数。采用SAS 9.4软件的线性模型进行SNP位点与羊毛性状的关联分析。使用SOPMA和SWISS-MODEL网站分别预测了突变前后的蛋白质二级和三级结构，并基于STRING数据库构建了蛋白质-蛋白质相互作用网络。
结果
3.1. 羊毛性状描述性统计
对11项羊毛性状进行描述性统计分析，结果显示性状数据符合客观事实，标准偏差较小，表明变量分布较为集中。
3.2. SNP突变信息统计
成功鉴定出BLTP1基因上的一个错义突变位点SNP1（c.812C > T, p.Pro271Leu）和KIF27基因上的一个错义突变位点SNP2（c.3896T > C, p.Met1299Thr）。
3.3. SNP遗传多态性分析
在BLTP1 SNP1位点鉴定出AA、GA、GG三种基因型，其中GA基因型(0.471)为优势基因型。在KIF27 SNP2位点鉴定出TT、TC、CC三种基因型，其中TC基因型(0.469)为优势基因型。SNP1和SNP2的PIC值分别为0.354和0.374，均属于中度多态，且均符合哈迪-温伯格平衡(p > 0.05)。
3.4. SNPs与羊毛性状关联性分析
关联分析结果显示，BLTP1基因SNP1位点与羊毛弯曲数(CN)和毛丛长度(SL)显著相关(p < 0.05)。KIF27基因SNP2位点与剪后体重(LWAS)显著相关(p < 0.05)。两基因的SNP位点与其他性状如纤维细度(FC)、平均纤维直径(MFD)等均无显著相关(p > 0.05)。
3.5. 蛋白质结构预测分析
蛋白质二级结构预测显示，BLTP1基因SNP1位点的突变导致α-螺旋和延伸链比例增加，无规则卷曲比例下降。KIF27基因SNP2位点的突变导致α-螺旋比例增加，延伸链和无规则卷曲比例下降。蛋白质三级结构预测显示，两个突变对蛋白质的整体形状影响极小，但在局部节点存在变化。蛋白质相互作用网络分析表明，BLTP1与SMARCA2、SMARCA4、BANF1等基因直接互作，KIF27则与STK36、GLI1、GLI2、GLI3、SUFU、SMO等基因存在互作，其中多个基因是Hedgehog (Hh)信号通路的关键成分。
讨论
本研究成功在苏博美利奴羊群体中对BLTP1和KIF27基因进行了多态性鉴定，并发现SNP1和SNP2分别与关键羊毛性状显著关联。BLTP1作为一种桥接脂质转运蛋白，在脂质转运和维持细胞器膜稳态中发挥功能。结合蛋白互作网络结果，我们提出了一个新颖的见解：BLTP1可能通过参与脂质转运来调控毛囊真皮乳头细胞的增殖与凋亡，并进一步与SMARCA2、SMARCA4、BANF1等相互作用，影响毛囊发育，从而调控羊毛的毛丛长度和弯曲数。KIF27属于驱动蛋白-4超家族，在细胞内物质运输、微管动力学和纤毛发生中发挥关键作用。蛋白互作网络显示KIF27与Hedgehog (Hh)信号通路的关键基因互作，而Hh通路（尤其是Sonic Hedgehog, Shh）是调控毛囊发育的核心信号通路。因此，KIF27可能通过参与Hh通路，精细调控毛囊发育，进而影响剪后体重。本研究丰富了苏博美利奴羊的遗传标记资源，为细毛羊的分子标记辅助选育提供了理论支持和技术参考。未来研究将扩大样本量，筛选更多多态位点，并通过细胞和动物实验验证目标SNP的功能。
结论
本研究在苏博美利奴羊中鉴定了BLTP1基因的错义突变SNP1（c.812C > T, p.Pro271Leu）和KIF27基因的错义突变SNP2（c.3896T > C, p.Met1299Thr）。关联分析证实SNP1显著影响毛丛长度(SL)和弯曲数(CN)，而SNP2与剪后体重(LWAS)显著相关。结合蛋白质结构和互作网络分析，推测BLTP1可能通过脂质转运及其与SMARCA2、SMARCA4、BANF1的相互作用调控毛囊发育，而KIF27可能通过Sonic Hedgehog信号通路参与毛囊调控过程。总之，SNP1和SNP2可作为苏博美利奴羊毛用性状的潜在分子标记，为细毛羊选育提供了重要参考，有助于缩短育种周期，降低表型选择成本，进一步提高育种效率和准确性。
