人先天性锁肛症是一种复杂的先天性直肠末端发育缺陷疾病,分为单纯性肛门闭锁症和伴有其他异常症状的锁肛伴发综合征,通常认为是由于后肠发育异常致使肛门口泄殖腔膜未能破裂引发的。该病最明显的表型是无肛门,肛门区被皮肤所覆盖。人肛门闭锁症给患者及家庭带来沉重的精神压力和很大的手术治疗经济负担。该病的成因复杂,遗传因素是主导因素,但目前对其遗传机制及致病分子机理的认知很少。猪在解剖、生理代谢与疾病表征等方面与人高度相似,是研究人类疾病的理想模式动物。本研究利用大白猪先天性锁肛症F2和F3近交家系,开展了致病基因和致病突变位点的鉴别研究,旨在深入解析猪先天性锁肛症的遗传机制及其致病分子机理。本研究首先根据F2患病个体与F1正常个体回交所产生的F3群体中的表型分离情况（患病/正常≈1/3）,结合近交群的系谱信息,推测该群体中的先天性锁肛症呈常染色体双基因隐性遗传模式。接着,利用该群体中137头个体的60K SNP芯片数据及31头个体的全基因组SNP基因型填充后数据开展全基因组关联分析（GWAS）、全基因组连锁定位、SNP基因型与遗传模式一致性分析及后裔同源（IBD）定位分析,将两个致病基因定位于猪1号染色体（SSC1）127.5-147.7 Mb和SSC15 25.0-67.9 Mb两个区间。然后,通过断点重组分析将这两个置信区间精细定位于SSC1 127.5-129.2 Mb或145.8-147.5 Mb和SSC15 29.1-33.9 Mb区域。为了鉴别致病基因和致病突变位点,本研究挑选了4头患病个体、2头双杂合子基因型个体和6头基因型不确定的正常个体开展全基因组重测序,根据已知个体基因型与SNP基因型一致性筛选分析,在上述置信区间内筛选到15个重要候选致病突变。然后通过对32头患病个体和188头正常个体进行sanger测序,最终鉴别到2个主效候选致病突变,分别是位于SSC1上CAPN3基因下游2 Kb左右的T>A突变和位于SSC15上GLI2基因的内含子1剪接区域上的G>A突变。CAPN3基因与细胞凋亡通路密切相关,GLI2基因在SHH信号通路中起着重要作用;而细胞凋亡作用和SHH信号通路出现异常都可能与肛门闭锁症的发生密切相关。为了进一步观察患病个体与正常个体在全基因组范围内的基因差异表达情况,本研究采集了4头锁肛个体和4头全同胞正常个体肛门处皮肤和直肠末端组织,开展了RNA测序分析,在这两组样品间分别筛选到247个和131个差异表达基因（DEGs）。选取4个DEGs和4个非差异表达基因开展实时荧光定量PCR实验,结果验证了RNA-Seq分析的准确性。对DEGs进行GO（基因本体）和KEGG（京都大学基因和基因组大百科全书）网络富集分析,结果表明DEGs显著富集于离子跨膜运输、细胞信号转导系统、器官发育调控、胰岛素分泌、消化、皮肤发育及细胞分化与凋亡等生物学过程。利用RNA测序和实时荧光定量PCR实验结果,分析两个致病基因CAPN3和GLI2基因在患病个体和正常个体（突变位点为杂合基因型）之间的差异表达情况。结果表明,与正常个体相比,CAPN3基因在患病个体肛门处皮肤和直肠末端中的表达量均显著上调,而GLI2基因在患病个体的两种组织中的表达量均显著下调。GLI2基因是SHH信号通路的主要传递者;CAPN3基因高水平表达会抑制凋亡过程,而正常的凋亡过程是泄殖腔膜破裂形成肛门的关键。因此,推测GLI2 G>A剪接突变可能形成非正常转录本被降解进而导致GLI2表达水平显著下降,抑制甚至阻断SHH信号传递,而CAPN3 T>A突变可能上调CAPN3基因的表达,导致泄殖腔膜不能正常破裂,两者共同作用从而引起大白猪先天性锁肛症的发生。总之,本研究通过一系列的遗传学分析鉴别到导致大白猪先天性锁肛症发生的致病基因CAPN3和GLI2及其致病突变CAPN3 T>A和GLI2 G>A,提出了CAPN3表达量的显著提高和GLI2表达量的显著降低可能导致大白猪先天性锁肛症发生的致病分子机理。研究结果不仅为种猪遗传病患（先天性锁肛症）选育改良提供了重要的基因标记,更为人类锁肛症的遗传机制及致病分子机理的解析提供了重要借鉴。