绵羊FecB突变对BMPR1B活性及BMP/SMAD通路的影响研究进展

BMPR1B是绵羊中被鉴定的第一个多羔主效基因,但该基因中FecB突变增加绵羊排卵数的分子机制尚未解析。近年来发现BMPR1B活性受小分子抑制蛋白FKBP1A调控,该蛋白充当了BMPR1B及BMP/SMAD通路活性控制开关的关键作用且FecB突变恰好位于FKBP1A与BMPR1B结合位点附近。本文首先总结了BMPR1B和FKBP1A的蛋白结构,阐明二者空间结合区域及FecB突变的位置,进而预测了FecB突变与二者结合强弱的关系,最终提出了FecB突变通过影响BMPR1B与FKBP1A结合强度改变BMP/SMAD通路活性的科学假设,为后续探明FecB突变影响绵羊排卵数的分子机制提供了新思路。

鲁中肉羊育种中FecB突变应用效果分析

为评价FecB突变在鲁中肉羊培育中的应用效果,本研究首先利用TaqMan探针高通量分型技术对2295只鲁中肉羊FecB基因进行分型,统计FecB基因在鲁中肉羊群体中的分布情况,然后结合253只母羊的产羔数据和865只初生羔羊、83只3月龄母羔羊的体尺体重数据分析FecB基因对鲁中肉羊产羔数和早期生长发育的影响。群体遗传学分析表明:鲁中肉羊群体存在AA(++)、AG(B+)和GG(BB)3种FecB基因型,在新品种培育过程中突变纯合子频率逐年增加,且表现为中度多态性(0.25<多态信息含量<0.5);卡方适合性检验发现,FecB突变位点向Hardy-Weinberg平衡状态(P>0.05)转变;BB型母羊平均产羔数高于++型(P<0.01);BB型初生羔羊的体重低于++型(P<0.01),BB型初生公羔的体高、胸围、胸宽、胸深和初生母羔的胸深和管围低于++型(P<0.05),B+型3月龄母羔的管围低于++型(P<0.05)。结果显示,FecB突变显著提高了鲁中肉羊的产羔数,但对初生羔羊的生长发育存在一定的逆增长效应。

FecB突变对绵羊发情表型及格拉夫卵泡颗粒细胞中ESR1和ESR2基因表达的影响

为了研究FecB突变对绵羊发情性状的表型效应及相关分子机制,试验将体重为68~73 kg的经产小尾寒羊母羊按照FecB基因型分为++、+B和BB三个基因型组,每组7只,通过公羊试情、腹腔内窥镜等方法,测定试验母羊的发情表型差异;利用放射免疫法测定试验母羊的血清繁殖激素水平;采用荧光定量PCR法测定试验母羊格拉夫卵泡颗粒细胞的ESR1和ESR2基因的mRNA表达水平。结果表明:+B基因型组试验母羊于撤栓后(23.14±1.46)h表现出第一次发情,显著早于++(32.61±0.89)h和BB(33.43±0.60)h基因型组(P<0.05)。撤栓后48 h的+B基因型组血清LH浓度为(5.18±0.47)mIU/mL,显著高于BB基因型组的(3.02±0.42)mIU/mL(P<0.05),而此时+B基因型组试验母羊的格拉夫卵泡内颗粒细胞的ESR1和ESR2基因的mRNA表达水平也均极显著高于++基因型组(P<0.01),ESR1基因mRNA表达水平极显著高于BB基因型组(P<0.01)。说明小尾寒羊的格拉夫卵泡颗粒细胞中雌激素受体基因表达量的增加有助于绵羊的外部发情表型和排卵发生的提前开始。

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。

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。

BMPR-IB基因突变与绵羊繁殖性能的研究进展

近年来有关BMPR-IB基因fecB突变的染色体定位和影响排卵率的机制以及影响绵羊繁殖性状的主基因的研究报道很多。本文简要介绍一下近年来有关这些方面的研究,以期为今后的研究工作提供参考。

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。

小尾寒羊JAZF1基因多态性g.68263669G>A位点及其与产羔数的关联分析

为探究绵羊JAZF1基因g.68263669G>A位点的多态性及其与产羔数的关系,本研究利用Sequenom MassARRAY®SNP技术对362只小尾寒羊g.68263669G>A位点进行多态性检测。结果表明:JAZF1基因g.68263669G>A位点在小尾寒羊中存在AA、AG和GG 3种基因型。该位点与小尾寒羊产羔数关联分析结果表明:GG型个体产羔数显著高于AA型和AG型个体。经FecB分型后,本研究分析了JAZF1基因g.68263669G>A位点和FecB突变位点对小尾寒羊产羔数的协同效应,发现这2个位点对小尾寒羊产羔数存在协同效应。综上,绵羊JAZF1基因g.68263669G>A位点可能是提高绵羊产羔数的潜在的有效标记;该位点和FecB突变对产羔数有一定的协同效应。