鸭MC1R基因突变与羽毛颜色差异相关性研究

论文摘要

羽毛颜色是一个重要的经济性状,它在确定品种纯度和亲缘关系方面有一定用途。黑素皮质素受体1（MC1R）基因是羽色/毛色遗传的候选基因之一。本试验以五种羽色类型的9个中国家鸭品种和两种羽色类型番鸭（共146只）为研究对象,通过克隆测序和PCR-SSCP检测SNP位点对MC1R基因的遗传多态性进行了研究,分析了不同基因型与品种和羽色性状的相关性。主要结果表明:本试验所扩增鸭MC1R基因编码区的长度为817bp。A+T含量为38.4%,G+C含量为61.6%,A+T含量远低于G+C含量。鸭种MC1R基因部分编码区序列与GenBank中鸟类品种,核苷酸同源性在93%-98.5%。对氨基酸跨膜结构预测,发现该片段存在七个跨膜结构域,证实MC1R基因在不同物种中具有高度保守性。本实验研究家鸭品种中MC1R基因编码区有两个SNPs位点,分别为A（Ala137Thr）和B（Arg217Cys）。通过Hardy-Weinberg检验,发现A位点中,Aa杂合基因型频率在群体中达到68.310%,远远超过两种纯合基因型频率aa和AA;B位点中,bb纯合基因型（51.163%）频率远高于Bb杂合型和BB纯合型。群体遗传学分析表明,基因型频率在不同羽色类型中分布差异达显著水平（P＜0.05）。Ala137突变在除莆田黑鸭（黑羽型）的不同羽毛颜色个体中表现为Bb杂合基因型,在莆田黑鸭中,主要表现为bb纯合基因型（100%）。就Arg217位点而言,在黑羽型（莆田黑鸭）中有15个突变纯合个体（78.9%,15/19）,白羽型群体（北京鸭和樱桃谷鸭）中23个突变杂合个体（69.6%,23/33）。MC1R基因型分布在不同黑色素表型中存在明显差异。表明MC1R基因对家鸭羽色具有重要影响,可能是黑色素性状的候选主效基因或者与控制家鸭黑色素性状的主效基因连锁。通过卡方独立性检验,A和B两位点不同基因型在家鸭品种间的分布差异都达到了显著水平。x2检验,除A位点吉安红毛鸭和B位点西湖野鸭、北京鸭、樱桃谷鸭、莆田黑鸭、山东微山麻鸭和广东麻鸭外,其它都偏离Hardy-Weinberg平衡定律,表明家鸭中羽毛颜色差异与品种的形成和进化过程有关。Glu92Lys突变与番鸭黑色表型之间存在——对应的关系,得出该位点突变与番鸭黑化型表型有关,推测禽类MC1R功能的调节机制与哺乳动物是一致的。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 鸭品种的遗传多样性
• 1.2 禽类羽色控制
• 1.2.1 色素分类
• 1.2.2 鸭羽色主要候选基因
• 1.3 黑素皮质素受体1（MC1R）研究进展
• 1.3.1 MC1R基因及功能的发现
• 1.3.2 MC1R的启动子
• 1.3.3 黑色素形成的信号传导途径
• 1.3.4 MC1R与色素沉积的遗传学研究
• 1.4 MC1R基因突变与动物表型
• 1.4.1 哺乳动物MC1R突变与表型
• 1.4.2 禽类MC1R基因突变与表型
• 1.5 分子标记与SSCP技术的研究进展
• 1.5.1 限制性片段长度多态性（RFLP）标记
• 1.5.2 微卫星DNA标记
• 1.5.3 单核苷酸多态性（SNPs）标记
• 1.5.4 单链构象多态性（SSCP）检测技术
• 1.6 本项研究的目的和意义
• 2 材料和方法
• 2.1 样品采集
• 2.2 羽色类型及图片
• 2.3 主要仪器及试剂
• 2.4 试验方法
• 2.4.1 全基因组DNA提取
• 2.4.2 全基因组DNA检测
• 2.4.3 MC1R基因目的片段扩增
• 2.4.4 PCR产物的回收纯化
• 2.4.5 PCR产物序列测定
• 2.4.6 单链构象多态性（SSCP）检测
• 2.4.7 克隆测序
• 2.5 数据处理
• 2.5.1 核酸、氨基酸序列分析
• 2.5.2 蛋白质性质分析与结构预测
• 2.5.3 统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 模板DNA的抽提结果
• 3.2 PCR扩增结果
• 3.2.1 MC1R基因引物1的扩增、克隆结果
• 3.2.2 MC1R-2、3引物PCR扩增结果
• 3.2.3 引物2产物SSCP检测及SNP
• 3.2.4 引物3产物SSCP检测及SNP
• 3.3 SNPs错义突变
• 3.4 MC1R基因分子生物学分析
• 3.5 家鸭MC1R基因遗传多态性分析
• 3.5.1 家鸭中MC1R基因型分布与羽色性状的关系
• 3.5.2 MC1R基因型分布在不同家鸭品种间的关系
• 3.6 番鸭MC1R基因遗传多态性的分析
• 3.6.1 番鸭MC1R基因测序结果
• 3.6.2 番鸭MC1R基因氨基酸序列对比结果
• 3.7 MC1R基因氨基酸序列比较
• 3.8 氨基酸的种族特异性
• 4 讨论
• 4.1 鸭MC1R基因的确定
• 4.2 MC1R基因蛋白质结构预测
• 4.3 MC1R基因突变与羽毛颜色的关系
• 4.3.1 MC1R基因突变与家鸭羽毛颜色的关系
• 4.3.2 MC1R基因突变与家鸭品种间的关系
• 4.3.3 MC1R基因突变与番鸭羽毛颜色的关系
• 4.4 编码区氨基酸突变对MC1R蛋白的影响
• 5.结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录