牛8个繁殖性状相关基因cDNA克隆,SNPs及组织表达研究

牛8个繁殖性状相关基因cDNA克隆,SNPs及组织表达研究

论文摘要

繁殖性状是一个重要的经济性状,其中产仔性能是影响生产效率的最主要因素,受多基因控制,具有加性-显性基因作用模式,其遗传力很低,牛的群体双胎遗传力和排卵遗传力分别为0.03和0.07。目前普遍的方法是通过一些实践技术(如激素诱导、激素免疫和胚胎移植等)提高双胎率,但其存在遗传选择进展慢,手段繁琐、成本高等一系列问题,所以借助分子生物技术手段来提高产仔数是人们研究的另一个方向。公牛的精液品质是影响母牛受胎率及种公牛利用效率的重要因素,也是影响生产效益的关键因素。克隆精液品质相关基因并探讨其相关功能,这对于揭示动物繁殖性状调控机制及加快动物育种进展有重要作用。因此,本研究利用生物信息学和分子生物学相关技术,选取了与精液品质有关的ACTN1、Dmrt7、Mina53、Trf2、Tbxa2r、CyclinA1、GDNF和CIB1共8个基因作为候选基因,进行cDNA克隆、组织表达谱和SNPs检测及与母牛产仔数性状关联分析,为进一步研究这些基因与种公牛精液品质奠定了理论基础。取得了以下结果:基因的cDNA克隆方面1.利用EST拼接和GenScan技术,结合RT-PCR方法,得到了牛ACTN1、Dmrt7、Mina53、Trf2、Tbxa2r、CyclinA1、GDNF和CIB1共8个候选基因完整的CDS区序列并进行了生物信息学分析。2.通过3’RACE的方法,得到了牛Dmrt7基因完整的3’UTR区序列。向GenBank数据库递交了ACTN1、Dmrt7和Trf2基因的cDNA序列,分别获取登录号EF512630、EF534775和EU140625。组织表达方面3.用RT-PCR的方法对其中的5个候选基因在肝脏、睾丸、肺、瘤胃、子宫、小肠、脾脏、心脏、脂肪、卵巢、肾脏和肌肉共12个组织中的表达情况进行了研究,结果发现,除Dmrt7基因只在睾丸组织中表达外,其余4个基因都有比较广泛的组织表达。4.以SYBR Green I与dsDNA结合后检测荧光强度的方法进行定量。对在睾丸组织中表达量比较高的Trf2和Mina53基因在肝脏、睾丸、肺、瘤胃、子宫、小肠、脾脏、心脏、脂肪、卵巢、肾脏和肌肉共12个组织中表达情况进行了研究。结果发现,Trf2基因在睾丸组织中表达量最高,其次是肝脏和子宫,表达最低的是胃和脾脏。Mina53在睾丸组织中表达最高,其次是肝脏和子宫,表达最低的是卵巢。SNPs检测及关联分析方面5.采用PCR-SSCP方法和测序的方法对Dmrt7基因第1内含子、第2外显子和第2内含子;第4内含子、第5外显子和第5内含子;第7内含子,第8外显子和第8内含子进行了SNP扫描,发现在牛Dmrt7基因第2内含子存在G/A和A/T、第4内含子存在C/G和C/T、第7内含子存在C/G共5个单碱基突变位点。在鲁西单胎牛,西门塔尔牛,水牛,晋南牛和海福特牛群体中,对该基因的第4内含子的C/G突变的分布情况进行了研究,结果发现:CC基因型个体在群体中占绝对优势;在水牛和西门塔尔牛群体中没有发现多态现象,其他3个群体均处于中度多态。6.采用PCR-RFLP方法和测序的方法对ACTN1基因的第8外显子和第9内含子,第9外显子和第10内含子,第10外显子和第11内含子,第12外显子和第13内含子,第14外显子和第15内含子进行SNPs扫描,发现在牛ACTN1基因的第9内含子存在G/A,第10内含子存在A/G和G/A,第11内含子存在G/C,13内含子存在A/G,在第15内含子存在G/A和A/G共7个单碱基突变位点。以下是对6个地方品种(鲁西单胎牛,鲁西双胎牛,南阳牛,晋南牛,中国西门塔尔牛和荷斯坦牛群体)的群体进行检测多态性并且运用SAS 9.1软件,采用GLM对其基因多态性与产犊数进行了最小二乘均值差异显著性检验。对第10内含子的A/G突变位点用ApaⅠ限制性内切酶在6个群体中进行群体遗传学分析及其与产犊数进行关联分析。结果表明:所有群体在该位点都处于低度多态。在内含子10的ApaⅠ酶切位点,AG基因型的产犊数的最小二乘均数极显著(P<0.01)高于基因型GG基因型。用HaeⅢ限制性内切酶对13内含子的A/G突变位点在6个群体中进行群体遗传学分析及关联分析。结果表明:在内含子13的HaeⅢ酶切位点,AA基因型个体与AG基因型个体间的产犊数差异不显著(P>0.05)。对第15内含子的G/A突变用RsaⅠ限制性内切酶在6个群体中进行群体遗传学分析及其与产犊数进行了关联分析。结果表明:所有群体在该位点都处于中度多态。在内含子15的RsaⅠ酶切位点,产犊数性状在3种基因型间的差异均不显著(P>0.05)。Dmrt7基因原核表达7.对在睾丸组织中惟一表达的Dmrt7基因进行构建了Dmrt7基因的pET28a+原核表达载体,并成功地实现了对Dmrt7蛋白的融合表达。探讨其对雄性发育的重要作用。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 候选基因分析法克隆基因
  • 1.2 表达序列标签(EST)在基因克隆中的应用
  • 1.3 DNA 分子标记
  • 1.3.1 限制性片段长度多态性标记
  • 1.3.2 单链构象多态性和单核苷酸多态性
  • 1.4 荧光定量PCR 技术
  • 1.5 牛的与繁殖相关基因的候选基因
  • 1.6 待分离基因的研究现状
  • 1.6.1 α-辅肌动蛋白1
  • 1.6.2 Doublesex 和mab-3 相关的转录因子7
  • 1.6.3 MYC 引起的核抗原
  • 1.6.4 TBP 相关因子2
  • 1.6.5 细胞周期蛋白A1
  • 1.6.6 胶质细胞源性神经营养因子
  • 1.6.7 凝血噁烷
  • 1.6.8 钙-整合素结合蛋白1
  • 1.7 本研究的意义
  • 第二章 材料和方法
  • 2.1 试验材料
  • 2.1.1 用于新基因多态性寻找、检测和基因型频率研究的DNA 样品
  • 2.1.2 组织样品
  • 2.1.3 培养基、酶及试剂盒
  • 2.1.4 菌株
  • 2.1.5 主要试剂
  • 2.1.6 其它试剂的配制
  • 2.1.7 主要仪器设备
  • 2.1.8 主要分子生物学数据库及软件
  • 2.2 试验方法
  • 2.2.1 候选基因cDNA 的克隆
  • 2.2.2 牛两个基因的SNPs 寻找
  • 2.2.3 候选基因的组织表达谱分析
  • 2.3 数据分析方法
  • 2.3.1 基因频率和基因型频率的计算
  • 2.3.2 多态信息含量(PIC)
  • 2.3.3 有效等位基因数(Ne)
  • 2.3.4 群体杂合度(He)
  • 2.3.5 Hardy-Weinberg 平衡检测
  • 2.3.6 统计模型
  • 第三章 结果与分析
  • 3.1 总RNA 的提取与检测
  • 3.2 牛ACTN1 基因CDNA 克隆及生物信息学分析
  • 3.2.1 ACTN1 基因cDNA 克隆
  • 3.2.2 ACTN1 基因cDNA 序列分析
  • 3.2.3 ACTN1 基因cDNA 所推导的蛋白质特性
  • 3.2.4 ACTN1 基因的电子定位
  • 3.2.5 ACTN1 基因的表达谱分析
  • 3.3 其他几个基因CDNA 克隆及生物信息学分析
  • 3.3.1 牛Dmrt7 基因的cDNA 克隆及生物信息学分析
  • 3.3.2 牛Mina53 基因cDNA 克隆及生物信息学分析
  • 3.3.3 牛Trf2 基因cDNA 克隆及生物信息学分析
  • 3.3.4 牛C181 基因cDNA 克隆及生物信息学分析
  • 3.3.5 牛Txa21 基因cDNA 克隆及生物信息学分析
  • 3.3.6 牛 CyclinA1 基因cDNA 克隆及生物信息学分析
  • 3.3.7 牛 GDNF 基因cDNA 克隆及生物信息学分析
  • 3.4 基因多态性检测结果
  • 3.4.1 牛 Dmrt7 基因的遗传变异
  • 3.4.2 牛 ACTN1 基因的遗传变异
  • 3.5 基因多态性与性状关联分析结果
  • 3.5.1 ACTN1 基因第13 内含子-669 位点SNP 与产犊数的关联分析
  • 3.5.2 ACTN1 基因第15 内含子-227 和内含子10-3124 位点与产犊数的关联分析
  • 3.5.3 ACTN1 基因第15 内含子-227 和第10 内含子-3124 位点连锁不平衡
  • 3.6 REAL-TIME 定量PCR
  • 3.6.1 Trf2 基因的表达特征
  • 3.6.2 Mina53 基因的表达特征
  • 3.7 DMRT7 基因的原核表达
  • 3.7.1 构建重组表达载体
  • 3.7.2 获得含重组表达质粒的表达菌种
  • 3.7.3 诱导表达
  • 第四章 讨论
  • 4.1 关于RNA 操作的讨论
  • 4.1.1 总RNA 提取中的质量控制
  • 4.1.2 DNA 提取质量控制
  • 4.2 关于PCR 反应
  • 4.2.1 引物设计
  • 4.2.2 引物的模板
  • 4.2.3 关于PCR 产物污染
  • 4.3 关于基因分离
  • 4.4 RACE 技术在CDNA 全长克隆中的应用
  • 4.5 关于基因的SNPS 筛查及SNP 的群体遗传检测
  • 4.5.1 关于SNPs 的筛查
  • 4.5.2 SNPs 的群体遗传检测
  • 4.6 关于基因型与性状的关联分析
  • 4.6.1 ACTN1 基因多态性及群体遗传分析
  • 4.6.2 ACTN1 基因与产仔数的的关系
  • 4.7 关于基因的组织表达
  • 4.8 生物信息学在核酸、蛋白序列分析中的应用
  • 4.8.1 生物信息学在核酸序列分析中的应用
  • 4.8.2 生物信息学在蛋白序列分析中的应用
  • 第五章 小结
  • 5.1 本研究得到如下结果
  • 5.2 本研究的创新点
  • 5.3 值得下一步研究的问题
  • 参考文献
  • 附录
  • 附录一 GENBANK 收录的牛ACTN1 基因的CDNA 序列
  • 附录二 GENBANK 收录的牛TRF2 基因的CDNA 序列
  • 附录三 GENBANK 收录的牛DMRT7 基因的CDNA 序列
  • 中英文缩写和对照
  • 致谢
  • 作者简介
  • 相关论文文献

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