东北民猪与大白猪背最长肌的差异表达基因研究

论文摘要

过去30-40年间猪育种工作的主要目标是提高生长速度、饲料转化率和增加胴体瘦肉率,在获得较大遗传进展的同时也给猪的肉质带来了一定的负面影响,这种现象促使遗传学家们力图通过对动物体内重要调控基因的遗传操纵,改良猪种的肉用性状。RNA表达模式的研究对于深入探讨猪肉质调控的分子机理尤为关键。传统的RNA水平检测方法不能对基因表达进行全面系统分析,而表达谱基因芯片具有大规模、高通量、缩微和平行处理等优点,能够分析全基因组范围内基因表达的变化。瘦肉型的大白猪与脂肪型的东北民猪相比具有较低的肌内脂肪含量和较差的食用品质,它们是研究肉质差异的理想实验动物。有研究表明背最长肌的特征在肉质的测定方面发挥着关键作用。因此,本研究利用高通量芯片构建了两个猪种背最长肌组织的差异基因表达谱,系统筛选了与猪肉质相关的差异表达基因,采用蛋白质印迹、RNA干扰和单链构象多态性技术对这些基因进行了研究,有助于更全面地阐明肉质差异背后的生物学机制。研究结果如下：按照《猪肉质评定方法》对东北民猪和大白猪的肉质性状进行了测定和比较,结果表明东北民猪的肉质显著地优于大白猪。利用Affymetrix表达谱芯片进行了两个猪种背最长肌差异表达基因的检测。研究发现1134个基因发生了差异表达,其中401个为已知基因,733个为未知基因；以大白猪作为对照,136个为上调基因,998个为下调基因；并筛选出22个与猪肉品质相关的候选基因。应用Cluster 3.0和Treeview软件进行了差异表达基因的聚类分析,结果显示3头东北民猪和3头大白猪背最长肌的表达水平分别具有相似性。利用MAS对差异表达表达基因进行GO分析,结果表明这些基因参与骨骼肌再生、横纹肌发育的正向调节、脂肪酸氧化、肌动蛋白丝结合以及脂肪酸合酶活性。利用MAS进行KEGG Pathway分析,检测到5条有意义通路,即脂肪细胞因子信号通路、脂肪酸代谢、肌动蛋白细胞骨架调节、谷氨酸代谢和促分裂原活化蛋白激酶信号通路。硬脂酰辅酶A去饱和酶（SCD）和脂肪酸合酶（FASN）基因是由表达谱芯片筛选出的与脂肪代谢相关的基因。采用蛋白质印迹技术分别检测了这两个基因在东北民猪和大白猪背最长肌中的蛋白表达情况。结果发现它们在两个猪种的背最长肌中均有表达；以β-actin的表达作为参照,获得SCD和FASN的蛋白表达水平,分析表明它们在两个猪种中的蛋白表达水平差异均显著,与大白猪相比,SCD和FASN在东北民猪背最长肌中的表达均显著降低（P<0.05）,此结果为进一步探讨它们在猪脂肪沉积中的作用提供了理论依据。构建了猪前体脂肪细胞体外培养体系,将合成的SCD-siRNA转染到细胞中,对SCD基因进行特异性沉默,采用荧光定量PCR和Western blot检测转染后SCD在猪前体脂肪细胞中的mRNA、蛋白表达的变化。结果表明转染后,SCD的mRNA和蛋白表达水平均显著降低（p<0.01）,说明SCD基因在猪前体脂肪细胞中的表达被有效沉默,这为揭示其对猪脂肪沉积的效应及肉质调控机制奠定了基础。芯片实验表明A-FABP基因参与脂肪酸代谢、脂类生物合成和脂类代谢。L-FABP基因参与脂肪酸的摄取和转运,维持体内脂肪酸代谢的相对平衡。研究通过单链构象多态性和测序的方法调查了它们的遗传多态性,均出现3种基因型。测序发现在A-FABP基因第1内含子3481bp处发生A→C的碱基突变,在L-FABP基因第1内含子1740bp处发生T→C的碱基替换。χ2适合性检验表明,实验猪群均处于Hardy-Weinberg平衡（P>0.05）。利用SPSS13.0进行了不同基因型与肉质性状的关联分析,发现A-FABP和L-FABP基因的遗传变异均对大理石纹、IMF含量有显著效应（P<0.05）,对其它肉质性状无显著影响（P>0.05）。采用蛋白质印迹检测了A-FABP在不同基因型个体背最长肌中的蛋白表达水平,发现A-FABP在DD型中的表达显著低于CC型（P<0.05）,结果证实了它们对肉质性状的效应,为猪肉质的选种选育和遗传改良奠定了理论基础。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 英文缩写词表
• 前言
• 第一篇 文献综述
• 第1章 基因芯片技术的研究进展
• 1.1 基因芯片的概念与分类
• 1.2 基因芯片的原理
• 1.3 基因芯片的操作流程
• 1.4 基因芯片的优缺点
• 1.5 基因芯片的应用
• 1.6 基因芯片的展望
• 第2章 荧光定量PCR实验及解析方法
• 2.1 荧光定量PCR基础知识
• 2.2 荧光定量PCR反应的引物设计
• 2.3 荧光定量PCR解析方法
• 第3章 RNA干扰技术的原理与应用
• 3.1 RNAi定义和系统组成
• 3.2 RNAi的分子机制及特点
• 3.3 RNAi的应用
• 3.4 结语
• 第4章 利用PCR-SSCP技术检测基因多态性的研究进展
• 4.1 候选基因分析的基本方法
• 4.2 候选基因的单核苷酸多态性特点
• 4.3 利用PCR-SSCP技术检测基因多态性
• 4.4 PCR-SSCP技术的应用及前景展望
• 第二篇 研究内容
• 第1章 东北民猪和大白猪背最长肌差异表达基因的检测
• 1.1 材料和方法
• 1.2 结果
• 1.3 讨论
• 1.4 小结
• 第2章 东北民猪与大白猪SCD和FASN基因蛋白表达差异研究
• 2.1 材料与方法
• 2.2 结果
• 2.3 讨论
• 2.4 小结
• 第3章 猪前体脂肪细胞中SCD基因沉默方法的研究
• 3.1 材料和方法
• 3.2 结果
• 3.3 讨论
• 3.4 小结
• 第4章 A-FABP和L-FABP基因的遗传变异对猪肉质性状的效应
• 4.1 材料和方法
• 4.2 结果
• 4.3 讨论
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 导师简介
• 作者简介
• 在学期间所取得的科研成果
• 致谢