家养动物选择信号研究进展

家养动物在人类生活中占有重要地位,它们都经历驯化而来,在自然和人工选择下,适应了当地环境和人类需要,形成了丰富多样的各类品种。驯化、自然和人工选择都会在基因组上留下选择信号。对这些选择信号进行研究,可以直接挖掘到功能基因,是目前最重要的功能基因筛选策略之一。当前已经对猪(Sus scrofa)、鸡(Gallus gallus)、牛(Bos taurus)、绵羊(Ovis aries)、山羊(Capra hircus)、犬(Canis lupus familiaris)及马(Equus caballus)等家养动物开展了选择信号研究,并挖掘了大量功能基因。本文主要概述了选择信号的种类和检测方法及其在家养动物中的研究进展,并讨论了选择信号分析的关键问题及其研究前景。

绵羊GDF9基因mRNA、DNA和调控区序列克隆及其在11个品种中遗传多态性检测

本研究旨在克隆绵羊生长分化因子9（Growth differentiation factor 9,GDF9）基因mRNA、DNA和调控区全序列,并检测其在11个绵羊品种中的遗传多态性,探究GDF9基因与绵羊多羔性状的关系。首先应用RACE和PCR技术克隆GDF9基因全长序列,其次利用SNaPshot分型技术检测11个绵羊品种GDF9基因遗传多态性。结果显示,克隆获得GDF9基因mRNA全长1 852bp（GenBank序列号：KR063137）,编码区两侧翼分别具有5′-UTR58bp（1~58nt）和3′-UTR 432bp（1 421~1 852nt）。进一步克隆获得长为2 898bp的DNA序列和2 304bp的调控区序列,分析发现调控区序列比数据库序列（NC_019462.1）多两个长片段。序列比对发现了已知突变G260A（G1）和调控区新突变-2078C〉G。分型结果显示,11个绵羊品种均不含FecGE、FecGH、FecGT、FecGF、FecGV突变,而G260A和-2078C〉G广泛存在于除草原型藏羊外的各绵羊品种中,G260A表现3种基因型（AA、BB和AB）,首次在小尾寒羊和山谷型藏羊中检测到BB型突变纯合子。-2078C〉G也存在3种基因型,基因型结果表明该位点与G260A完全连锁。关联分析结果显示,小尾寒羊AB型产羔数显著高于AA型（P〈0.05）。本研究完善了绵羊GDF9mRNA、DNA和调控区全长序列,为进一步研究GDF9基因功能奠定了基础。同时在不同绵羊品种中发现了G260A和-2078C〉G突变,其中G260A作为潜在的有效遗传标记可用于提高绵羊的产羔数。

猪TLR4基因外显子1新等位基因的分离及遗传变异分析

文章采用PCR-SSCP方法对亚洲野猪、3个引进的商业化品种和10个中国地方猪品种共893个个体TLR4基因外显子1的遗传变异进行了检测,旨在系统分析国内外猪种TLR4基因的多态性,为探讨该基因在免疫和防御系统中发挥的作用提供依据。结果,在猪TLR4基因外显子1中分离到新的等位基因,共检测到3个等位基因,6种基因型。其中杜洛克检测到AA、BB、CC、AB、AC、BC基因型,有杜洛克血统的苏太猪中检测到BB、CC、BC基因型,长白猪、约克夏中检测到CC、BC基因型,野猪及所有10个中国地方猪品种TLR4基因外显子1高度保守,只检测到CC基因型,中国地方猪品种和引进品种TLR4基因外显子1多态性存在极显著的差异。3种基因型中CC型与GenBank中的序列一致,BB和AA基因型分别存在G93C同义突变位点和G194A无义突变位点,这2个变异位点与抗逆性和一般抗病力的关系值得进一步深入研究。

绵羊多羔主效基因BMPR1B的研究进展

骨形态发生蛋白受体1B(Bone morphogenetic protein receptor 1B,BMPR1B)是一种重要的跨膜受体蛋白,主要参与转化生长因子β(TGF-β)通路,其在调控成骨分化、细胞扩散以及卵巢卵泡发育等过程中起重要作用,并直接影响如绵羊等动物的繁殖性状。绵羊BMPR1B基因发生A746G突变(命名为FecB突变),导致第249位氨基酸由谷氨酰胺(Q)转变为精氨酸(R),进而使得绵羊排卵数和产羔数显著增加,因此BMPR1B成为目前最受关注的绵羊多羔主效基因。论文就绵羊BMPR1B基因定位、功能机制研究进展及其对高繁殖力绵羊的影响进行了综述,同时也对BMPR1B功能研究中一些亟待解决的问题展开了讨论。

绵羊BMPR1B基因生物信息学分析

该研究从生物信息学角度分析BMPR1B基因结构、蛋白结构、理化性质、同源进化和信号通路。结果显示:绵羊BMPR1B DNA全长20 k,包含12个外显子,其中Fec B突变位于第8外显子;BMPR1B具有3个保守motif和3个功能结构域,FecB突变位于蛋白激酶功能结构域,该突变改变了蛋白空间结构;绵羊BMPR1B蛋白与山羊的同源性最高,首先相聚,其次为牛、狼、人、猕猴、小鼠、猪、原鸡、斑马鱼;BMPR1B主要在TGFB通路中起信号转导作用,是一个重要的膜受体。

绵羊多羔主效基因FecB高通量检测方法的建立及应用

基于前期分型基础,为了更进一步提高分型的效率和准确性,本试验建立了Taqman探针和SNaPshot两种高通量FecB突变分型方法。结果显示,与传统的PCR-RFLP和PCR-SSCP分型方法相比,这两种高通量分型方法在节省检测成本的同时,大大缩短了检测周期,并在检测效率上也有了大幅度的提高,对利用FecB进行分子育种具有潜在的应用价值。自2003年至今,本实验室应用这两种方法对10个中国本地绵羊品种、3个培育品种以及一些杂交群体的23 264只绵羊的FecB频率进行了检测,结果显示,湖羊和小尾寒羊携带FecB基因的频率最高,小尾寒羊FecB基因的B等位基因频率为0.432~0.833。跟踪以小尾寒羊作为母本和杜泊羊级进杂交后代群体发现,随着杂交的进行FecB基因在培育的鲁西黑头肉羊中的B等位基因频率提升到了0.432,但在横交固定阶段有所下降。本研究所得结果可为今后在肉用绵羊品种多羔改良和多羔肉用新品种培育过程中通过引入FecB基因提高繁殖性能提供参考数据。

山羊繁殖季节性相关基因KiSS-1与RFRP的表达研究

本研究为初步阐明KiSS-1和RFRP基因对山羊繁殖季节性的作用,选择常年发情济宁青山羊和季节性发情辽宁绒山羊为对比品种,应用RT-PCR和qRT-PCR技术分别研究KiSS-1和RFRP基因组织表达谱以及在下丘脑-垂体-卵巢(子宫)繁殖轴表达差异。结果发现:(1)KiSS-1基因主要表达于山羊下丘脑、垂体、松果体、肾、卵巢、脂肪和甲状腺等组织,RFRP基因主要表达于山羊下丘脑、大脑皮层、小脑、卵巢和垂体等组织,两基因组织表达谱均存在一定的品种特异性;(2)KiSS-1基因在济宁青山羊下丘脑表达量显著高于辽宁绒山羊(P<0.05),而在垂体和卵巢中的表达量两品种间差异不明显(P>0.05);(3)济宁青山羊下丘脑RFRP基因表达显著高于辽宁绒山羊(P<0.05),而济宁青山羊卵巢和垂体中RFRP基因表达明显低于辽宁绒山羊(P<0.05)。研究结果提示,KiSS-1基因可能参与调控山羊季节性繁殖,而RFRP基因是否调控季节性繁殖或以何种方式作用还需要进一步研究。本研究可为山羊KiSS-1和RFRP基因功能研究打下基础,并为揭示山羊繁殖季节性的遗传基础提供参考。

猪TLR4基因在F18大肠杆菌抗性型和敏感型资源群体间的差异表达分析

本研究旨在检测TLR4基因mRNA在猪各个组织的分布以及在F18大肠杆菌抗性型和敏感型群体间差异表达水平,为探讨该基因在免疫识别和F18大肠杆菌抗性中发挥的作用提供理论依据。本试验运用SYBR GreenⅠ实时荧光定量PCR技术进行定量测定。首先,各取8头35日龄F18大肠杆菌抗性型和敏感型苏太仔猪组织样,包括心脏、肝脏、脾脏等11个组织,提取总RNA,以GAPDH基因为内参基因,进行实时荧光定量PCR。对TLR4基因mR-NA进行均一化处理,利用荧光阈值(Ct值)计算TLR4基因mRNA在各个组织以及F18大肠杆菌抗性型和敏感型群体间表达量。结果显示,TLR4 mRNA在猪各种组织中广泛表达,在肺、淋巴结、肾脏和脾脏等免疫器官中表达量较高,F18大肠杆菌敏感型的TLR4基因表达量普遍高于抗性型个体的表达量,在各个组织中(除胃外)TLR4表达量差异倍数从1.083到2.980不等;在肺、淋巴结、肾脏和胸腺组织中,F18大肠杆菌敏感型的TLR4基因表达量显著高于抗性型个体的表达量(P<0.05)。本研究结果表明,TLR4基因通过天然免疫识别机制对猪F18大肠杆菌病等革兰氏阴性疾病有一定的影响,TLR4基因表达量的下调与F18大肠杆菌的抗性具有一定程度的关系。

16种山羊和6种绵羊GDF9基因G7和FecG^V突变检测

生长分化因子9(growth differentiation factor 9,GDF9)是第一个被发现的由卵母细胞分泌的生长因子,能直接影响动物的产仔数。G7或c.1111G>A突变是Belclare和Cambridge绵羊GDF9基因编码区1111 bp处发生的G→A突变,导致第371位氨基酸由Val改变为Met(V371M)。G7突变对挪威白绵羊的产羔数有显著影响。Fec GV是高产的Ile de France绵羊GDF9基因编码区943 bp处发生的C→T突变(c.943C>T),导致非保守氨基酸Arg改变为Cys(p.Arg315Cys)。Fec GV突变杂合子绵羊的排卵数和产羔数显著高于野生型。采用测序方法检测Fec GV突变和PCR-RFLP方法检测G7突变在16个山羊品种(济宁青山羊、贵州白山羊、成都麻羊、萨能奶山羊、板角山羊、关中奶山羊、辽宁绒山羊、大足黑山羊、古蔺马羊、波尔山羊、内蒙古绒山羊、金堂黑山羊、川东白山羊、安哥拉山羊、圭山山羊和太行山羊)和6个绵羊品种(小尾寒羊、洼地、湖羊、杜泊、黑萨福克和中国美利奴)中的分布情况。结果表明,在16个山羊品种和6个绵羊品种中均未检测到G7和Fec Gv突变,提示GDF9基因G7和Fec Gv突变对以上山羊和绵羊品种的繁殖力均没有显著影响。

苏太猪FUT1基因M307位点多态性及其对部分免疫指标的遗传效应分析

本研究旨在分析苏太猪抗F18大肠杆菌病育种基础群FUT1基因M307位点对部分免疫指标的遗传效应,为下一步苏太猪抗病育种工作提供一定的理论依据。采用PCR-RFLP方法对苏太猪抗F18大肠杆菌病育种基础群FUT1基因M307多态性进行分析,并探讨其与部分免疫指标的关系。结果表明,基础群中576个个体FUT1基因M307位点经Hin6Ⅰ酶切后,产生AA、AG和GG3种基因型,基因型频率分别为0.235、0.609和0.156,抗性基因A为优势等位基因,频率为0.540;群体显著偏离了Hardy-Weinberg平衡状态(P<0.01)。AA基因型个体的血红蛋白(HGB)和白细胞计数(WTBC)显著高于AG和GG型个体(P<0.05),AG和GG型个体间差异不显著(P>0.05);AA基因型个体的异嗜性粒细胞与淋巴细胞比率(H/L值)显著低于AG和GG型个体(P<0.05),AG和GG型个体间差异不显著(P>0.05);AA基因型个体与AG和GG型个体间SRBC抗体滴度差异不显著(P>0.05)。本试验结果初步说明苏太猪F18抗性型群体具有抗逆性强的优良特性,AA基因型不仅对仔猪断奶后水肿病和腹泻病具有抗性,而且具有较高的一般抗病力。

生殖激素对绵羊繁殖性能影响的研究进展

影响绵羊产业效益的因素中,繁殖性能最为重要。研究发现多种生殖激素可以调控绵羊的繁殖性能。论文综述了促性腺激素释放激素、促卵泡素、促黄体素、孕酮、雌二醇、褪黑激素、促甲状腺素、甲状腺激素这8种激素对绵羊繁殖性能影响的新进展,为生产实践中绵羊繁殖性能的提高提供科学依据和新思路。

大肠杆菌F18菌株敏感和抵抗基因型仔猪十二指肠基因表达谱差异分析

文章运用Agilent双标记表达谱芯片,基于已建立的苏太猪大肠杆菌F18菌株敏感性和抗性型全同胞配对个体,分析十二指肠组织基因表达谱差异,旨在筛选导致仔猪断奶后腹泻和水肿病发生的大肠杆菌F18菌株受体相关基因,探讨造成大肠杆菌病抗性和敏感性资源家系抗性差异的分子生物学机理。研究结果显示,以Fold change绝对值大于2倍进行筛选,在敏感型(GG基因型)对抗性型(AA基因型)配对组中,差异基因共13个,其中上调6个,下调7个,在以敏感型(AG基因型)对抗性型(AA基因型)配对组中,共筛选出差异基因6个,其中上调4个,下调2个。经GO分析发现差异基因的生物学过程主要涉及免疫应答、胞外区修饰(如糖基化)、细胞黏附、信号转导等。通路发现大肠杆菌F18菌株抵抗性和敏感性差异基因主要涉及糖脂合成代谢以及炎症免疫相关通路,经芯片筛选出的相关基因的功能还需进一步的研究验证。

苏太猪抗F18^+大肠杆菌病基础群FUT1基因多态性及其与生长发育的关联分析

本研究采用PCR-RFLP方法对苏太猪F18+大肠杆菌抗病育种基础群α-(1,2)岩藻糖转移酶基因1(FUT1)M307位点多态性进行了分析,并探讨了其与部分生长发育性能的相关性。苏太猪F18+大肠杆菌抗病育种基础群FUT1基因M307位点经Hin6Ⅰ酶切后,产生AA、AG和GG 3种基因型,频率分别为0.235、0.609和0.156,群体极显著的偏离了Har-dy-Weinberg平衡状态(P<0.01)。总体上AA基因型的个体生长发育优于AG和GG基因型的个体,其中AA基因型个体的60 kg体长显著高于AG和GG基因型的个体(P<0.05),断奶重显著高于GG基因型的个体(P<0.05),体高和后躯宽显著高于AG基因型的个体(P<0.05)。试验结果表明,苏太猪抗病育种基础群中FUT1基因第307位点的AA基因型不仅对仔猪断奶后水肿病和腹泻病具有抗性,而且具有较高的早期生长发育性能。

7种绵羊和4种山羊GDF9基因G1突变检测

前人研究表明生长分化因子9(GDF9)基因G1突变对部分绵羊品种的繁殖力有显著影响。文章采用PCR-RFLP方法在不同繁殖力的7个绵羊品种(小尾寒羊、湖羊、洼地绵羊、陶赛特羊、特克塞尔羊、杜泊羊、德国肉用美利奴羊)和4个山羊品种(济宁青山羊、贵州白山羊、辽宁绒山羊、内蒙古绒山羊)中检测GDF9基因G1突变,探究该突变与绵羊和山羊高繁殖力的关联性。结果显示:内蒙古绒山羊没有G1突变,只检测到AA基因型;其余10个绵羊和山羊品种都有G1突变,均检测到AA和AB两种基因型。

催乳素在绵羊季节性发情中的调控作用

催乳素(prolactin,PRL)是一种蛋白激素,由垂体前叶嗜酸细胞、妊娠子宫蜕膜和免疫细胞等分泌,在哺乳动物和禽类繁殖中发挥着重要作用。小鼠与禽类中PRL可调控繁殖性状,影响垂体中促性腺激素的分泌及卵巢中卵泡的生长。绵羊休情季节可维持高浓度PRL,发情季节PRL浓度降低。论文主要对PRL所涉及的调控网络及PRL对下丘脑-垂体-性腺轴的调控作用进行综述,分析PRL在绵羊季节性发情中可能的调控作用,为深入探索动物季节性发情调控机制提供参考。

绵羊INSL3基因组织表达规律与潜在功能位点分析研究

旨在对绵羊INSL3基因组织表达规律与潜在功能位点进行分析。本研究首先利用RT-PCR和实时荧光定量PCR技术对健康、角型正常、1岁的小尾寒羊成年母羊和公羊各3只的INSL3组织表达规律进行研究,随后利用10个品种重测序数据分析INSL3基因区域主成分(PCA)和功能位点。定量结果显示,INSL3基因在卵巢和睾丸中表达最高,在软角也表达,公羊睾丸表达量极显著高于母羊卵巢组织(P<0.01),公羊软角组织表达显著高于母羊(P<0.05),结合公母羊角的大小差异,说明该基因可能与角有关。PCA结果显示,该区域一定程度上按角的有无进行品种聚类,进一步说明该区域可能与角有关。功能位点分析发现,4个潜在SNPs位点在有角和无角群体中存在显著性差异分布,其中SNP1处于KDM1A转录因子结合位点上,SNP3位于ESR1结合位点,SNP6存在于终止子区域。同时还发现一个错义突变和同义突变。本研究表明,绵羊INSL3基因可能既与公母羊角的差异有关,也可能与绵羊角的有无有关,并找到多个潜在功能位点,为今后研究其功能机制奠定基础。

绵羊GTF2A1基因多态性及其与产羔数的关联分析

本研究旨在探究绵羊GTF2A1基因g.89505005G>A位点多态性与产羔数之间的关系,以期寻找与绵羊产羔数有关的分子标记。基于前期利用全基因组选择信号分析获得的候选基因GTF2A1,采用Sequenom MassARRAY■SNP技术对多羔和单羔的绵羊群体及产羔数存在差异的小尾寒羊群体进行g.89505005G>A位点多态性检测,并与产羔数进行关联分析。结果表明:GTF2A1基因g.89505005G>A位点存在3种基因型:AA、AG和GG,且基因型频率和等位基因频率在单、多羔品种间差异均达到显著水平;该位点在小尾寒羊、滩羊、苏尼特羊、萨福克羊、杜泊羊以及草原藏羊6个品种中均处于哈代温伯格平衡状态;关联分析表明:g.89505005G>A位点多态性与小尾寒羊第1、第2以及第3胎产羔数均存在显著关联,AA型各胎产羔数均高于GG型(P<0.05)。综上,A等位基因可能是提高绵羊产羔数的一个潜在有效的DNA标记。

山羊BMP15基因FecX^(Gr)和FecX^O突变的检测

为寻找有效的山羊高繁殖力性状分子遗传标记,以不同产羔率水平的19个山羊品种为对象,采用PCR-RFLP和测序方法,探测骨形态发生蛋白15(BMP15)基因最新发现的两个突变(FecX^(Gr)和FecX^O)在山羊品种中的多态性分布。结果显示,所检测的19个山羊品种个体均无FecX^(Gr)和FecX^O突变。

鲁中肉羊GTF2A1基因多态性及其与产羔数的关联分析

该研究旨在分析绵羊GTF2A1基因g.89505005G>A位点多态性与产羔数之间的关系,以期寻找与绵羊产羔数有关的分子标记。针对前期利用基因组选择信号分析获得的候选基因GTF2A1及其g.89505005G>A位点,采用Sequenom MassARRAY SNP技术对产羔数存在差异的鲁中肉羊群体进行该位点的多态性检测,并与产羔数进行关联分析。结果表明:鲁中肉羊GTF2A1基因g.89505005G>A位点存在AA、AG和GG三种基因型,且以GG基因型为主;g.89505005G>A位点多态性与鲁中肉羊第1胎、第2胎以及第3胎产羔数均存在显著关联(P<0.05),AA型各胎产羔数均高于GG型(P<0.05)。综上,g.89505005G>A位点A等位基因可能是提高绵羊产羔数的一个潜在有效的DNA标记。

家养动物的野化--一个新研究热点

野化(feralization)与驯化相对应,在遗传上指被驯化的动物重新进入不受人类约束的环境,重新获得在野外生存的能力。过去人们主要集中在研究驯化的过程,然而,随着环境的变化,一些家养动物重新进入野生环境,这一野化过程成为了新的研究热点。文章主要围绕野化的概念、对动物的影响、涉及的潜在机制以及野化动物对环境的影响进行论述,并对野化相关的新见解做一展望,以期为研究这一类演化事件或处理野化动物提供理论参考。