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黄牛生长性能候选基因多态及其与生长发育相关性研究

2020-11-22阅读(533)

黄牛生长性能候选基因多态及其与生长发育相关性研究

论文摘要

本研究以南阳牛、秦川牛、郏县红牛、西镇牛、鲁西牛和中国荷斯坦牛6个黄牛品种共542个个体为实验动物,利用PCR-SSCP和PCR-RFLP、DNA序列分析技术研究了以上6个黄牛品种Leptin基因第3外显子、DRB3基因第2外显子、Moystatin（GDF-8,生长抑素）基因第2外显子、Pit-1基因第4内含子（PIT4）、Pit-1基因第5内含子（PIT5）、calpastatin（CAST、钙蛋白酶抑制蛋白）基因共5个候选基因6个位点上的遗传变异,对黄牛群体遗传结构、遗传多态性及其与体重、体尺性状的关系做了分析和探讨,旨在获得相应的分子遗传学信息,找到经济性状的分子标记,为中国黄牛遗传资源的保护与利用、分子标记辅助育种的开展和肉牛以及奶牛生产性能的提高提供科学依据。以黄牛体重、体尺性状作为衡量牛生长发育的指标,运用最小二乘拟合线性模型,对所发现的多态位点与生长发育性状的关系进行了分析,探讨了候选基因作为影响中国黄牛生长发育候选基因的可能性,所获得结果如下:1. Leptin基因第3外显子PCR-SSCP多态以及与黄牛生长发育性状的关系PCR-SSCP检测结果表明,Leptin基因第3外显子存在多态位点,该多态位点由一对等位基因A、B控制,南阳牛、秦川牛、郏县红牛、西镇牛、鲁西牛和中国荷斯坦奶牛A等位基因频率分别为0.558,0.492,0.571,0.658,0.591,0.615;B等位基因频率分别为0.442,0.508,0.429,0.342,0.409,0.385;它们的基因杂合度/有效等位基因数/PIC值分别为0.493/1.973/0.371,0.499/1.999/0.374,0.489/1.96/0.369, 0.450/1.818/0.348,0.483/1.936/0.366,0.473/1.899/0.361。分析表明,秦川牛和南阳牛的遗传多态性最丰富,其次是郏县红牛、鲁西牛和中国荷斯坦奶牛,而西镇牛的遗传多态性较低。序列分析结果表明:Leptin基因exon 3多态的产生是第66位发生G→T、第67位产生A→C以及299处新的单核苷酸突变C→T的替换造成。不同基因型与体重、体尺等生长性状指标相关分析的结果表明:南阳牛群体内除12月龄的体高和日增重、18月龄的坐骨端宽和日增重外,6月龄、12月龄、18月龄、24月龄BB型个体的体斜长、胸围、体重、坐骨端宽、体高和日增重均显著的大于AB和AA型个体（P<0.05）;秦川牛群体内BB基因型个体十字部高显著高于群体AA型、AB型个体（P<0.05）,但在体重、胸围、体长指标上均无显著差异（P>0.05）;郏县红牛群体内AB与BB基因型个体在十字部高和坐骨端宽上显著高于群体AA型个体（P<0.05）,而群体内不同基因型个体的体重和体尺指标（体高、体斜长、胸围）无显著差异（P>0.05）。2. DRB3基因第2外显子多态以及与黄牛生长发育性状的关系DRB3基因的PCR-SSCP分析结果表明:该多态位点由一对等位基因A、B控制,南阳牛、秦川牛、郏县红牛、西镇牛、鲁西牛和中国荷斯坦牛A/B等位基因频率分别为0.453/0.547,0.454/0.546,0.458/0.542,0.579/0.421,0.545/0.455,0.566/0.434;且它们的基因杂合度/有效等位基因数/PIC值分别为0.496/1.982/0.373,0.496/1.983/0.373,0.496/1.986/0.373,0.488/1.951/0.369,0.496/1.984/0.373,0.491/1.966/0.371。序列分析结果表明:DRB3基因exon 2多态的产生是第88位产生A→T、118处新的单核苷酸突变A→T以及165位G→A的替换造成。DRB3不同基因型与秦川牛群体内在体重、胸围、体长指标上均无显著差异（P>0.05）;但与十字部高显著相关,AB基因型个体显著高于AA型个体（P<0.05）;在坐骨端宽上AB、BB基因型个体显著高于AA型个体（P<0.05）。3. GDF-8基因第2外显子多态以及与黄牛生长发育性状的关系PCR-SSCP分析结果显示:GDF-8基因exon 2存在多态位点,该多态位点由一对等位基因A、B控制,南阳牛、秦川牛、郏县红牛、西镇牛、鲁西牛和中国荷斯坦牛A/B等位基因频率分别为0.425/0.575,0.431/0.569,0.58/0.42,0.632/0.368,0.432/0.568,0.533/0.467;它们的基因杂合度/有效等位基因数/PIC值分别为0.489/1.955/0.369,0.49/1.962/0.37,0.487/1.95/0.368,0.465/1.87/0.357,0.491/1.963/0.37,0.498/1.991/0.374。序列分析结果表明:在该片段196 bp处有一个C→G的突变;331 bp处有一个C→A的突变。GDF-8不同基因型与秦川牛群体内体重、体尺指标均无显著相关（P>0.05）;但BB基因型个体坐骨端宽显著高于AA型个体（P<0.05）。4. PIT4基因多态以及与黄牛生长发育性状的关系PCR-RFLP分析结果显示:PIT4基因存在多态位点,该多态位点由一对等位基因A、B控制,南阳牛、秦川牛、郏县红牛、西镇牛、鲁西牛和中国荷斯坦牛A/B等位基因频率分别为0.565/0.435,0.638/0.362,0.542/0.458,0.526/0.474,0.545/0.455,0.566/0.434;且它们的基因杂合度/有效等位基因数/PIC值分别为0.492/1.967/0.371 ,0.462/1.858/0.355 , 0.496/1.986/0.373 , 0.499/1.994/0.374 , 0.496/1.984/0.373 ,0.491/1.966/0.371。1～4岁的郏县红牛群体内,体长和胸围指标上AB型个体显著高于AA型个体（P<0.05）。在其它体尺指标上无显著性影响。5. PIT5基因多态以及与黄牛生长发育性状的关系PIT5基因的PCR-SSCP分析结果显示:该多态位点由一对等位基因A、B控制,南阳牛、秦川牛、郏县红牛、西镇牛、鲁西牛和中国荷斯坦牛A/B等位基因频率分别为0.444/0.556,0.477/0.523,0.538/0.462,0.421/0.579,0.523/0.477,0.475/0.525;且它们的基因杂合度/有效等位基因数/PIC值分别为0.494/1.975/0.372,0.499/1.996/0.374,0.497/1.988/0.374,0.488/1.951/0.369,0.499/1.996/0.374,0.499/1.995/0.374。6. CAST基因多态以及与黄牛生长发育性状的关系PCR-RFLP分析结果显示:CAST基因存在一个XbaI酶切位点,将该座位两个等位基因分别命名为等位基因A和B,南阳牛、秦川牛、郏县红牛、西镇牛、鲁西牛和中国荷斯坦奶牛A/B等位基因频率分别为0.524/0.476,0.469/0.531,0.507/0.493,0.447/0.553,0.409/0.591,0.352/0.648;且它们的基因杂合度/有效等位基因数/PIC值分别为0.499/1.996/0.374 , 0.498/1.992/0.374 , 0.500/2.000/0.375 , 0.494/1.978/0.372 ,0.483/1.936/0.367, 0.456/1.840/0.352。对CAST的两种XbaI酶切纯合基因型AA、BB进行测序,结果发现该XbaI酶切多态是由于962 bp处C→G的突变造成,等位基因A的该位点为G,因此无XbaI酶切位点。7. 6基因座位的Hardy-Weinberg平衡检验南阳牛在6基因座位均处于Hardy-Weinberg非平衡状态;而西镇牛、鲁西牛在6基因座位均处于Hardy-Weinberg平衡状态;秦川牛在Leptin、CAST基因座位处于处于Hardy-Weinberg非平衡状态;郏县红牛在DRB3、GDF-8、PIT4、CAST基因座位处于Hardy-Weinberg非平衡状态;中国荷斯坦牛在Leptin、DRB3、GDF-8、PIT5基因座位处于Hardy-Weinberg非平衡状态。秦川牛在DRB3、GDF-8、PIT4、PIT5基因,而郏县红牛在Leptin、PIT5基因和中国荷斯坦奶牛在PIT4、CAST基因处于Hardy-Weinberg平衡状态。8. 6个黄牛品种6基因座位的基因型分布χ2独立性检验在Leptin外显子3位点上,郏县红牛同南阳牛、秦川牛以及中国荷斯坦牛同郏县红牛的基因型分布存在极显著性差异;在DRB3外显子2位点上,中国荷斯坦牛同南阳牛、秦川牛的基因型分布存在极显著性和显著性差异;在GDF-8外显子2位点上,秦川牛、郏县红牛与南阳牛存在极显著性差异;郏县红牛、西镇牛、中国荷斯坦牛与秦川牛的基因型分布存在显著性差异;PIT-4基因多态位点基因型分布仅在郏县红牛与秦川牛间存在极显著性差异;PIT-5位点上郏县红牛与南阳牛的基因型分布存在极显著性差异;中国荷斯坦牛与南阳牛、秦川牛、郏县红牛的基因型分布存在极显著性差异;中国荷斯坦奶牛与鲁西牛的基因型分布存在显著性差异;CAST位点上中国荷斯坦牛与南阳牛、秦川牛、郏县红牛的基因型分布存在极显著性差异;与西镇牛、鲁西牛的基因型分布存在显著性差异。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述：候选基因研究进展
  • 前言
  • 1.1 遗传标记的分类
  • 1.1.1 形态学标记
  • 1.1.2 细胞遗传标记
  • 1.1.3 生化遗传标记
  • 1.1.4 免疫学标记
  • 1.1.5 DNA 分子遗传标记
  • 1.2 本研究候选基因研究进展
  • 1.2.1 Leptin 的生物学作用及作用机制
  • 1.2.2 主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）
  • 1.2.3 肌肉生长抑制素（Myostatin，MSTN，GDF-8）的研究进展
  • 1.2.4 钙蛋白酶系统
  • 1.2.5 Pit-1 基因研究现状
  • 第二章 LEPTIN 基因的RFLP 及SSCP 分析
  • 2.1 试验材料
  • 2.1.1 试验动物样本来源
  • 2.1.2 试验数据的收集
  • 2.1.3 试验主要试剂
  • 2.1.4 溶液与缓冲液
  • 2.1.5 仪器设备
  • 2.1.6 凝胶电泳所用试剂
  • 2.2 试验方法
  • 2.2.1 血样的采集
  • 2.2.2 牛血基因组DNA 的提取
  • 2.2.3 PCR 反应所用引物的设计
  • 2.2.4 DNA 质量的检测、纯化及浓度计算
  • 2.2.5 扩增产物的PCR-RFLP 分析
  • 2.2.6 图像分析
  • 2.2.7 扩增产物的PCR-SSCP 分析
  • 2.2.8 测序
  • 2.3 资料的统计与分析
  • 2.3.1 基因和基因型频率
  • 2.3.2 群体平衡性检验
  • 2.3.3 位点遗传纯合度（Ho）、杂合度（He）和有效等位基因数（Ne）
  • 2.3.4 多态信息含量（polymorphism information content, PIC）
  • 2.3.5 统计分析模型
  • 2.4 结果与分析
  • 2.4.1 牛基因组DNA样品的检测
  • 2.4.2 Leptin 基因多态性检测
  • 2.4.3 群体遗传结构分析
  • 2.4.4 Leptin 基因多态与牛生长发育性状的分析
  • 2.4.5 讨论
  • 第三章 DBR3 基因的SSCP 分析
  • 3.1 材料与方法
  • 3.1.1 实验材料
  • 3.1.2 实验方法
  • 3.1.3 统计分析方法
  • 3.2 结果与分析
  • 3.2.1 PCR 产物的检测
  • 3.2.2 DBR3 基因PCR-SSCP 结果
  • 3.2.3 测序结果及分析
  • 3.2.4 DBR3 基因多态性检测及群体遗传结构分析
  • 3.2.5 DRB3 基因多态与黄牛生长发育性状的分析
  • 3.3 讨论
  • 3.3.1 DRB3 基因的多态性
  • 3.3.2 DRB3 基因多态与牛生长发育性状的关系
  • 第四章 GDF-8 基因的SSCP 分析
  • 4.1 材料与方法
  • 4.1.1 实验材料
  • 4.1.2 实验方法
  • 4.1.3 统计分析方法
  • 4.2 结果与分析
  • 4.2.1 GDF -8 PCR 产物的检测
  • 4.2.2 GDF -8 基因PCR-SSCP 结果
  • 4.2.3 测序结果及分析
  • 4.2.4 GDF-8 基因多态性检测及群体遗传结构分析
  • 4.2.5 GDF -8 基因多态与生长发育性状的分析
  • 4.3 关于GDF -8（MYOSTATIN）基因多态以及与牛生长发育性状关系的讨论
  • 第五章 PIT-1 基因的RFLP 和SSCP 分析
  • 5.1 材料与方法
  • 5.1.1 实验材料
  • 5.1.2 实验方法
  • 5.1.3 统计分析方法
  • 5.2 结果与分析
  • 5.2.1 Pit-1 PCR 产物的检测
  • 5.2.2 Pit-1 基因内含子5 PCR-SSCP 多态性分析
  • 5.2.3 Pit-1 基因内含子4 PCR-RFLP 多态性检测
  • 5.2.4 Pit-1 基因多态性检测及群体遗传结构分析
  • 5.3 讨论
  • 第六章 蛋白酶抑制蛋白（CALPASTATIN,CAST）基因RFLP 分析
  • 6.1 材料与方法
  • 6.1.1 实验材料
  • 6.1.2 实验方法
  • 6.1.3 统计分析方法
  • 6.1.4 聚类分析
  • 6.2 结果与分析
  • 6.2.1 CAST PCR 产物的检测
  • 6.2.2 CAST 基因的PCR-RFLP 多态性
  • 6.2.3 测序结果及分析
  • 6.2.4 CAST 基因多态性检测及群体遗传结构分析
  • 6.2.5 CAST 基因多态与牛生长发育性状的分析
  • 6.3 聚类分析
  • 6.4 讨论
  • 6.4.1 CAST 基因的多态性
  • 6.4.2 CAST 基因多态以及与牛生长发育性状的关系
  • 6.4.3 关于牛的聚类分析的讨论
  • 第七章 结论与创新点
  • 7.1 结论
  • 7.2 创新点
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者简介

    • 相关论文文献

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