绵羊多羔主效基因FecB研究、检测及应用

绵羊是重要的家畜,其产羔数是影响养羊业经济效益的关键因素。FecB基因是目前已知调控绵羊产羔数的主效基因之一,其效应位点检测及应用在提升绵羊年出栏率和羊肉产量、加快多羔肉羊新品种培育以及提高规模化羊场养殖效益等方面发挥着重要作用。本文对绵羊多羔主效基因FecB的发现及定位、群体分布与起源、调控绵羊多羔的作用机制、检测方法的建立和发展及其在多羔肉羊育种中的应用进行了综述,以期为绵羊育种和养殖相关从业者提供参考。

不同FecB基因型和不同直径绵羊卵泡中BMP/SMAD通路活性及蛋白表达差异

旨在探究不同FecB基因型对绵羊卵泡中BMP/SMAD通路活性和蛋白表达的影响;揭示成熟大卵泡和小卵泡之间BMP/SMAD通路活性和蛋白表达的差异。本研究采用TaqMan分型方法筛选出不同FecB基因型的母羊,同期发情后取卵泡期成熟卵泡和黄体期卵巢表面小卵泡,利用免疫印迹法(Western blot)测定BMP/SMAD通路相关蛋白表达水平和通路活性。结果表明,对于小卵泡组,FecB突变型卵泡中骨形态发生蛋白1B型受体(bone morphogenetic protein receptor type 1B,BMPR1B)表达量显著高于野生型卵泡(P<0.05),但SMAD家族成员4(SMAD family member 4,SMAD4)表达量和SMAD1/5/9的磷酸化水平显著低于野生型卵泡(P<0.05);对于成熟大卵泡组,FecB突变型卵泡中FKBP脯氨酰异构酶1A(FKBP prolyl isomerase 1A,FKBP1A)和SMAD4表达量显著低于野生型卵泡(P<0.05),Ⅰ型受体(BMPR1B)和Ⅱ型受体(BMPR2)的蛋白表达量及SMAD1/5/9的磷酸化水平在两种基因型之间未显示出显著差异。另一方面,对比FecB突变型小卵泡和成熟大卵泡发现:成熟大卵泡中BMPR1B和SMAD4蛋白表达量和SMAD1/5/9磷酸化程度显著高于小卵泡(P<0.05)。上述结果表明,由于SMAD4表达量的下降,FecB突变型大、小卵泡中结合到基因组靶区域的SMAD4-SMAD1/5/9蛋白复合物均相对较少,将导致通路活性降低,而且由于小卵泡中较低的SMAD1/5/9磷酸化水平,其通路活性更低。另外,绵羊突变型卵泡生长发育成熟后BMP/SMAD通路活性显著增强。

FecB基因突变对绵羊超排处理效果的影响

为了探究FecB基因突变对绵羊同期发情-超数排卵效果的影响,基于同期发情、超数排卵等技术处理,对3种FecB基因型小尾寒羊进行了处理前后的发情时间和卵泡数量统计研究,分析其外周血清激素和氧化应激指标的差异。结果表明,相比于同期非超排试验处理,超排组绵羊群体的发情时间更为集中;且携带FecB基因突变的BB和+B型绵羊群体,在超排激素作用下所形成的排卵前卵泡数显著高于++野生型(P<0.05)。在发情后6 h超排处理的BB型绵羊外周血清FSH浓度水平显著高于其他各组(P<0.05),预示着绵羊发情早期的FSH浓度可能决定着随后的卵泡形成数量。超排处理后的3种FecB基因型绵羊群体之间的外周血清氧化应激水平差异不显著(P>0.05);而非超排处理的BB型较高的血清MDA水平,反应了正常生理水平下BB型绵羊较高的卵泡形成数量可能引起了机体的相当程度的高氧化应激状态。

南疆夏河绵羊FecB基因检测及多态性分析

FecB基因是首个在绵羊群体中发现的多胎主效基因,能够有效提高绵羊的繁殖性能。本研究旨在对南疆夏河绵羊群体进行FecB基因检测,为进一步提高种群产羔数、建立高繁殖力核心群体奠定基础。随机选取30只南疆第三师图木舒克市50团的夏河林场体况良好的夏河绵羊母羊,利用PCR-RFLP方法进行基因型检测并测序。结果表明,南疆夏河绵羊群体中存在FecB基因,检测到B+和++2种基因型,未检测到BB型;基因型频率分别为B+(0.100)、++(0.900);等位基因频率分别为B(0.050)、+(0.950)。观测杂合度(Ho)、期望杂合度(He)、有效等位基因数(Ne)以及多态信息含量(PIC)分别为0.100、0.095、1.105及0.090,处于低度多态(PIC<0.25),且符合Hardy-Weinberg平衡状态(P>0.05)。测序结果显示FecB基因编码区第746位发生A>G错义突变,出现重叠锋。因此,FecB基因可作为南疆夏河绵羊多胎候选基因,对提高南疆夏河绵羊产羔数、扩大该品种规模具有重要意义。

不同绵羊群体多羔主效基因FecB的检测

为分析FecB基因在不同绵羊群体中的分布情况以及对产羔数的影响,利用TaqMan探针分型技术检测了27 774只不同绵羊群体的FecB基因,结合12 304只个体的前3胎产羔数据,探索多羔主效基因FecB在提高绵羊繁殖力方面的重要作用。分型结果显示,湖羊群体含有最高的B等位基因频率,达0.90以上,且随着群体中湖羊血统含量的增加B等位基因频率也增加。湖羊、皮山红羊、杜湖杂交羊、杜湖(♂)×湖羊(♀)杂交羊以及利用湖羊培育的鲁中肉羊FecB基因的不同基因型产羔数间均存在极显著差异(P <0.01)。这不仅展示了FecB基因对于绵羊产羔数的重要影响,也显示出通过引入本土绵羊FecB基因改良肉用品种繁殖力的可行性和潜力。

基于CRISPR-Cas基因检测技术的FecB基因快速筛选方法研究及Cas核酸酶性能测定

基于CRISPR-Cas系统的新型基因检测技术对核酸序列碱基突变检测分析具有独特的优势,但目前对单个碱基突变检测过程中的灵敏性和特异性研究较少。为此,本研究针对小尾寒羊中具有单碱基突变的多羔基因FecB进行研究,探究CRISPR-Cas系统对其检测的灵敏性和特异性。试验以小尾寒羊个体作为试验动物,提取基因组DNA,通过PCR扩增BB、++、B+型的基因序列为底物。基于Cas核酸酶的体外定点内切酶活性,针对FecB基因BB型基因序列设计了3种Cas9核酸酶sgRNA和1种Cas12a核酸酶crRNA,利用CRISPRCas9和CRISPR-Cas12a系统对不同基因型目标序列进行酶切检验,并探究Cas核酸酶的切割性能。结果表明:3种基因型的靶DNA均被切割为250 bp和100 bp 2个片段;Cas核酸酶切割性能检测结果显示,缩短酶切反应时间对提高Cas核酸酶切割特异性没有影响,降低Cas核酸酶和sgRNA浓度影响切割效率,但是不能有效改善Cas核酸酶的切割特异性,对区分FecB基因BB、++、B+基因型没有影响。本研究试验结果表明Cas核酸酶具有较高的切割稳定性和切割灵敏性,但其特异性是复杂的,受多种因素影响,且sgRNA/crRNA与靶DNA的互补配对有一定的容错性,存在单碱基错配不影响Cas核酸酶的切割活性,不能有效区分绵羊FecB基因型。本研究揭示了影响Cas核酸酶切割特异性的多重因素,为后续优化CRISPR-Cas系统中核酸酶和sgRNA/crRNA设计提供了理论基础,有助于提高基因组编辑的特异性和效率。

FecB基因在小尾寒羊中的研究进展

在养殖行业中,繁殖性能是衡量经济效益的一项重要指标。FecB基因是在绵羊中首个发现具有多胎性的主效基因,经研究发现其作用机制与绵羊母羊多个角度有一定的相关性。通过将研究成果付诸实践可一定程度提高绵羊产业的经济效益,增加农民收入,加快我国畜牧产业发展。以我国本土品种小尾寒羊为例,从FecB基因的发现,以及其对小尾寒羊母羊产羔数、体内激素、体型外貌及生长发育的影响的角度出发,总结了FecB基因在小尾寒羊中的研究进展,为提高小尾寒羊的繁殖性能和育种工作提供参考和借鉴。

DNA分析发现我国湖羊和小尾寒羊存在Booroola (FecB)多胎基因

利用“forced”限制性酶切片段长度多态性PCR技术 ,检测湖羊、小尾寒羊和新疆细毛羊的DNA样本是否存在Booroola (FecB)基因。结果表明 ,12头湖羊均为纯合型Booroola基因携带者 ;12头小尾寒羊中 ,4头为Booroola基因纯合型 ,7头为杂合型 ,1头不携带Booroola基因 ;12头新疆细毛羊均不携带Booroola基因。

绵羊微卫星OarJL36和FecB基因的多态及连锁分析

【目的】阐明微卫星座位OarJL36与小尾寒羊高繁殖力主效基因FecB之间的连锁关系,为绵羊高繁殖力的标记辅助选择提供依据。【方法】分析与FecB基因最紧密连锁的微卫星座位OarJL36在高繁殖力绵羊品种(小尾寒羊和湖羊)与低繁殖力绵羊品种(特克塞尔和多赛特)中的遗传多态性,探讨该微卫星与小尾寒羊FecB基因的连锁不平衡关系。【结果】高繁殖力小尾寒羊和湖羊在骨形态发生蛋白受体IB(bone morphogenetic protein receptor IB,BMPR-IB)基因编码序列第746位碱基处发生了与Booroola Merino绵羊相同的FecB突变(A746G),低繁殖力特克塞尔和多赛特绵羊则未发生这种突变;小尾寒羊BB、B+、++型频率分别为0.500、0.386和0.114,湖羊BB、B+、++型频率分别为0.800、0.200和0.000;微卫星座位OarJL36在4个绵羊品种463个个体中共检测到10个等位基因和31种基因型,最小等位基因为160bp,最大等位基因为200bp;182bp等位基因在小尾寒羊(n=308)和湖羊(n=60)中处于优势等位基因,频率分别为0.696和0.925,在特克塞尔(n=47)和多赛特绵羊(n=48)中的频率分别为0.085和0.125,在BB型小尾寒羊(n=154)和BB型湖羊(n=48)中该等位基因频率更高,分别为0.916和0.938,而在++型小尾寒羊(n=35)中的频率为0.129;OarJL36在小尾寒羊、湖羊、特克塞尔、多赛特以及BB、B+、++型小尾寒羊和BB、B+型湖羊中的多态信息含量分别为0.475、0.139、0.661、0.768、0.152、0.588、0.843、0.115和0.212;连锁不平衡分析显示小尾寒羊FecB基因B等位基因与OarJL36微卫星座位182bp等位基因之间存在较强的连锁关系,但仍有一定的重组(D′=0.614),而+等位基因与OarJL36微卫星座位上的160、192、196、200bp等位基因完全连锁(D′=1.000)。【结论】OarJL36微卫星座位182bp等位基因与小尾寒羊FecB基因B等位基因之间存在较强的连锁关系,是与小尾寒羊多羔主效基因紧密连锁的一个遗传标记。

绵羊微卫星BMS2508和FecB基因的多态及连锁分析

文章分析与绵羊高繁殖力主效基因FecB紧密连锁的微卫星座位BMS2508在高繁殖力绵羊品种(小尾寒羊)和低繁殖力绵羊品种(特克塞尔、多赛特和中国美利奴)中的遗传多态性,同时探讨该微卫星座位与小尾寒羊FecB基因的连锁不平衡关系。高繁殖力品种小尾寒羊在骨形态发生蛋白受体IB(Bone morphogenetic protein receptor IB,BMPR-IB)基因编码序列第746位碱基处发生了与Booroola Merino绵羊相同的FecB突变(A746G),而在低繁殖力的特克塞尔、多赛特和中国美利奴绵羊中没有检测到该突变;小尾寒羊BB、B+、++的基因型频率分别为0.485、0.398和0.117。微卫星座位BMS2508在4个绵羊品种的438个个体中共检测到8个等位基因和15种基因型,最小等位基因为94 bp,最大等位基因为116 bp;小尾寒羊(n=307)、特克塞尔(n=45)、多赛特(n=46)、中国美利奴(n=40)和BB型(n=149)、B+型(n=122)、++型(n=36)小尾寒羊群体中优势等位基因分别是100 bp、94 bp、94 bp、112 bp、100 bp、100 bp、112 bp,其频率分别为0.453、0.544、0.802、0.475、0.483、0.439、0.389。连锁不平衡分析显示小尾寒羊FecB基因B等位基因与BMS2508微卫星座位100 bp等位基因之间存在一定的连锁不平衡(D′=0.408),而+等位基因与BMS2508微卫星座位110 bp和114b p等位基因均存在一定的连锁不平衡(D′=0.513)。

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。

洼地绵羊FecB基因多态性与其产羔数关系的研究

为了从分子水平上研究洼地绵羊的多羔机制,本研究采用PCR-RFLP方法分析洼地绵羊中FecB基因多态性及其与产羔数的关系。结果表明,洼地绵羊中存在与Booroola羊相同的FecB基因突变,有B/B、B/+、+/+3种基因型,其基因型频率分别为0.29、0.56和0.15;且4乳头个体FecB基因频率高于2乳头个体;3种基因型的平均产羔数分别为2.81±0.42、2.49±0.53和1.96±0.28只。经统计分析,B/B与B/+基因型洼地绵羊的产羔数显著高于+/+基因型(P<0.05),B/B与B/+基因型之间差异不显著(P>0.05),而+/+基因型个体也存在多羔现象。结果提示,FecB基因可能是洼地绵羊多羔性能主效基因之一,但洼地绵羊可能还存在其它影响多羔性能的基因。

小尾寒羊FecB基因型与产羔数相关的研究

[目的]建立小尾寒羊高繁品系,检测BMPR-ⅠB基因的多态性,分析FecB基因基因型频率和产羔数的关系。[方法]选取小尾寒羊为研究对象,运用PCR-RFLP方法,分析BMPR-ⅠB基因突变位点。[结果]样品群中BB、B+和++基因型比例分别为25.45%,54.46%和20.09%;每胎次平均产羔数分别为3.01只、2.81只和2.16只。[结论]FecB基因可以作为小尾寒羊多胎性选育的分子遗传标记,FecB基因能够有效的提高小尾寒羊个体平均产羔数,对产羔数影响呈加性作用。

策勒黑羊FecB 突变与卵泡发育相关基因的表达水平

选择策勒黑羊BMPR-1B基因FecB突变的15只母羊,含3种基因型(基因型BB 6只,Bb 4只,bb 5只),摘取诱导发情24 h后的卵巢,提取总mRNA,采用Real-time PCR分析与卵泡发育相关的LHR、FSHR、PTGS2、GDF9、GDF5、BMP4和BMP15基因mRNA在3种基因型个体间的表达水平,以揭示策勒黑羊发生FecB突变后内在的分子作用机制。BMP4、BMP15、FSHR、LHR和PTGS2基因mRNA表达水平在FecB突变3种基因型个体间差异不显著(P>0.05);而GDF9基因mRNA在FecB突变纯合子与杂合子个体间的表达水平差异显著(P<0.05);GDF5基因mRNA在FecB突变纯合子与野生型个体间的表达水平差异显著(P<0.05),突变杂合子与野生型之间表达差异不显著,但3种基因型bb、Bb、BB个体的GDF5基因mRNA表达量呈依次下降趋势。以上结论说明,BMPR-1B基因突变后,GDF5基因的mRNA表达量下降,使得GDF5蛋白对卵母细胞颗粒细胞的抑制作用减弱,颗粒细胞分化和成熟比正常条件下要早,导致大量的卵母细胞发育成熟,表现为BMPR-1B基因FecB突变个体产羔数比野生型个体增加。

FecB基因对绵羊生产性能影响的研究进展

FecB基因是发现最早的具有促进排卵的多胎基因,自从在澳大利亚布鲁拉美利奴羊(Booroola Merino)上发现该基因以来,人们利用Booroola Merino开展了大量杂交试验,并在各国绵羊品种中相继开展了寻找FecB基因的工作,在基因多态性与母羊繁殖性状关联分析方面做了大量研究。文章从FecB基因的品种分布及对繁殖性能(排卵数、产羔数、繁殖规律)、肉用性能(生长发育、肉品质)和产毛、产奶等生产性能方面的影响进行了系统总结,并对该基因的利用提出了建议和展望。

FecB基因对杜×寒杂交肉羊产羔数及羔羊生长发育的影响

利用绵羊多胎基因FecB分子检测技术,检测分析杜×寒杂交肉羊基因型及对产羔数和羔羊生长发育的影响。结果表明:在杜×寒杂交F1、F2和F3代类群中,存在BB、B+和++三种基因型,并以B+基因型为主。杜×寒F1代母羊B+基因型频率极显著高于杜×寒F2、F3代母羊(P<0.01),F2代母羊B+基因型频率显著高于F3代母羊(P<0.05)。杜×寒F1、F2、F3代B+基因型繁殖母羊产羔数比同代++基因型母羊分别增加0.54、0.65和0.66只(P<0.01)。杜×寒F1代繁殖母羊平均产羔数(1.67只)显著高于杜×寒F3代(P<0.05),比F2代平均产羔数增加0.28只(P>0.05)。B+基因型母羔初生体重、体尺和3月龄断奶体重极显著小于++基因型母羔(P<0.01),B+基因型公羔初生及3月龄断奶体重、体尺都小于++基因型公羔(P>0.05),表明FecB基因不仅是影响杜×寒杂交肉羊产羔数的主效基因,而且在一定时期内也影响羔羊的生长发育。

利用FecB基因选育鲁西肉羊多胎品系研究

在杜泊公羊与小尾寒羊杂交后横交固定阶段,选4只理想型公羊(F2、3)分别与60只携带多胎基因(FecB)杂合型(B+)和70只野生型(++)经产母羊(F2、3)配种。分析测定了两组母羊产羔率、后代羔羊出生重、断奶重以及两个发育阶段体高、体长、胸围、管围4项体尺指标。结果两组母羊产羔率分别为208.3%和121.4%,差异极显著(P(0.01);野生型(++)和杂合型(B+)母羊所产羔羊出生重分别为3.53 kg和4.74 kg,后者比前者提高1.21kg(34.27%),差异极显著(P(0.01)。前者羔羊出生时的体高、体长、胸围、管围4项指标均高于后者,差异显著(P(0.05);两种类型母羊所产羔羊3月龄断奶体重分别为33.37 kg和30.69 kg,差异不显著,日增重及其他体尺指标差异也未达显著水平。说明FecB基因可能是控制鲁西肉羊多羔性状的主效基因,该结果为培育鲁西肉羊多胎品系奠定了理论基础。

FecB基因在甘肃肉用绵羊新品种横交固定群中的检测与分布

采用PCR-RFLP方法检测了FecB基因在甘肃肉用绵羊新品种横交固定群中的多态性,为提高甘肃肉用绵羊新品种繁殖性能提供理论依据.结果表明:在甘肃肉用绵羊新品种横交固定群中检测到2种基因型(B+和++),未检测到BB型,2种基因型频率分别为0.30和0.70,野生型(++型)在群体中是优势基因型.经χ2适合性检验表明,甘肃肉用绵羊新品种横交固定零世代羊群偏离了Hardy-Weinberg平衡(P<0.01),而一世代羊群没有偏离Hardy-Weinberg平衡(P>0.05).说明FecB基因不是甘肃肉用绵羊新品种横交固定群产羔性状的主效基因.

绵羊FecB基因高通量HRM检测方法的建立及准确性评价

为了建立绵羊FecB基因高通量检测HRM方法并对其准确性进行检验,实验首先采用基因组PCR产物直接测序法,分别筛选出BB、B+和++基因型基因组各2份,参照HRM原理分别设计检验引物H1和H2并进行系统检验分析。分析结果发现,使用H1引物扩增效率及特异性良好,但不能分辨BB基因型,而使用H2引物扩增效率及特异性良好,且能够有效识别3种基因型。扩大检验群体发现,使用H2引物的HRM技术重复性良好。以基因组PCR产物直接测序结果为参考标准,检验HRM方法的准确性发现BB基因型检验敏感度为75%,B+和++基因型敏感性分别为96.2%和100%,总体准确率为96.9%,证实该方法能够满足育种实践对检测技术准确性的要求。绵羊FecB基因HRM检验方法的建立为高繁殖性状肉羊育种提供了新的技术工具。