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黄牛HSP家族基因差异表达及经济性状相关基因遗传变异研究

张宝

  本研究应用PCR-RFLP、PCR-SSCP、DNA测序、GoldenGate基因分型法、qRT-PCR等分子生物学技术,研究美国荷斯坦牛胚泡率和受精率等繁殖性状相关基因表达差异、遗传变异及其遗传效应;揭示了5个中国黄牛品种,秦川牛、南阳牛、郏县红牛、晋南牛、中国荷斯坦牛和一个引入品种安格斯牛GHSR和FTO基因的遗传变异及其与生长性状的相关性。以期从RNA及DNA水平筛选调控黄牛经济性状的关键基因和具有显著效应的分子标记,为标记辅助选择和转基因育种提供遗传学依据。得到如下结果: 1. HSP基因家族在美国荷斯坦牛体外培养胚泡及退化胚胎中的表达差异分析 利用qRT-PCR技术研究发现,HSP家族的17个基因,在美国荷斯坦牛体外培养胚泡和退化胚胎中表达差异倍数从1.5倍至7.6倍;其中,9个基因(HSPE1,HSPH1,HSBP1和6个HSP70家族的基因)表现为中等的表达差异倍数。HSP70基因家族中的3个基因(HSPA2,HSPA5和HSPA8)在胚泡里高表达,而2个基因(HSPA9和HSPA14)在退化胚胎中高表达。依据HSP家族17个基因的差异表达倍数,筛选了DNAJC15,DNAJC19,DNAJC24和DNAJC27四个可能与胚泡率相关的候选基因进行后续分析。查阅Ensembl数据库获得,牛HSP家族17个基因中4个基因具有选择性剪接体。通过对4个基因10个不同转录本的研究揭示,不同的转录本在体外胚胎培养体系中具有不同的表达水平。 2.美国荷斯坦牛4个候选基因SNP检测及其与受精率和胚泡率的关联分析 利用DNA池结合测序的方法对筛选的DNAJC15,DNAJC19,DNAJC24和DNAJC27四个基因进行遗传变异的检测,并分析其与受精率和胚泡率等繁殖性状的相关性。发现美国荷斯坦牛4个候选基因存在14个SNPs,将位于编码区及调控区的9个SNPs进行基因分型。发现DNAJC15基因的5个SNPs和DNAJC27基因的3个SNPs分别存在高的连锁值。 关联分析发现,DNAJC27基因的一处突变位点(NC_007309:g. 36016 C>G),具有GG和CC基因型个体的受精率分别为69.3%和62.2%,差异达到显著水平(P=0.034)。DNAJC15基因的一处突变位点(NW_001493020.2:g. 995593 G>A),具有GG和AG基因型个体的的胚泡率分别为40.1%和28.1%,差异达到显著水平。 3.不同转录本和新转录序列在胚泡和退化胚胎中表达差异分析 利用qRT-PCR的技术,分析了5个基因(MYL6,NOP10,RNF187,RPS24,RPS28)的10个不同转录本及8个新转录序列(XLOC_000727,XLOC_001837,XLOC_001206,XLOC_001203,XLOC_001523,XLOC_000667,XLOC_001513,XLOC_000024)在美国荷斯坦牛体外培养胚泡和退化胚胎中的表达差异。发现5个基因的10个转录本均在退化胚胎中高表达,差异倍数的变化范围是1.93倍至11.22倍。8个新转录序列也均在退化胚胎中高表达,差异倍数变化范围从2倍至90倍。 4. 6个黄牛品种GHSR基因遗传变异检测及其与生长性状的关联分析 利用PCR-SSCP与测序技术相结合,发现黄牛GHSR基因的3’UTR区存在2处突变,建立了一种EcoRI PCR-RFLP的方法检测其中一处突变位点(XM_592014:c. 3566 A>G)。分析发现,郏县红牛与南阳牛该突变位点基因型分布不符合哈代温伯格平衡(P < 0.05);其他黄牛品种均符合哈代温伯格平衡(P>0.05)。6个黄牛群体该基因座遗传多态性比较丰富,均处于中度多态。关联分析发现,3566 A>G位点的不同基因型与南阳牛、秦川牛和郏县红牛的生长性状均没有相关性(P >0.05)。 5. 6个黄牛品种FTO基因遗传变异检测及单倍型分析 利用PCR-SSCP及测序技术相结合,发现黄牛FTO基因存在10个SNPs,其中,5个同义突变,2个错义突变,3个SNPs位于内含子区。位于外显子4的1处突变21474616 G>C (Q261H)位于FTO蛋白的催化核心,且引起了氨基酸的酸碱性变化。群体遗传学分析结果显示,6个黄牛群体FTO基因10个SNPs的等位基因频率均较低。单倍型分析揭示,南阳牛和秦川牛存在两个单倍型域,郏县红牛存在3个单倍型域,且三个黄牛品种单倍型域均由21496304 C>T和21505443 A>G的两处突变分开。……   
[关键词]:黄牛;荷斯坦牛;体外培养胚胎(IVF胚胎);经济性状;表达差异
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:西北农林科技大学2011年