俞亞波, 王金玉, 顧玉萍, 顧云飛, 金崇富
(1.江蘇京海禽業(yè)集團(tuán)有限公司,江蘇 南通226103;2.揚(yáng)州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,江蘇 揚(yáng)州225009)
生長(zhǎng)性狀和產(chǎn)蛋性能是雞的重要經(jīng)濟(jì)性狀,是反映雞場(chǎng)生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)。利用候選基因法進(jìn)行分子標(biāo)記輔助育種,是提高生長(zhǎng)性狀和產(chǎn)蛋性能的基礎(chǔ)。生長(zhǎng)激素-類胰島素-類胰島素結(jié)合蛋白質(zhì)軸(GH-IGF-IGFBP 軸)通過(guò)調(diào)控細(xì)胞的增值和分化,影響動(dòng)物機(jī)體的生長(zhǎng)和生產(chǎn)性能的發(fā)揮[1-3],GH、IGF 和IGFBP 基因是機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育和生產(chǎn)性能發(fā)揮的重要候選基因。目前已經(jīng)確定有7 種IGFBP 基因(IGFBP1 ~I(xiàn)GFBP7),IGFBP-3 是其中重要的一種,它是血液中最豐富的IGFBP 結(jié)合形式[3-4]。血液中95% 的IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ都與IGFBP-3 結(jié)合[5-6]。IGFBP-3 有延長(zhǎng)IGF 半衰期、調(diào)節(jié)IGF 的生物學(xué)活性等作用,故IGFBP-3 對(duì)IGF 功能的發(fā)揮有很大影響[7],從而間接地影響家畜的生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖性能及肉的品質(zhì)等[8-9]。近幾年來(lái),隨著對(duì)家畜IGFBP-3 研究的不斷深入,發(fā)現(xiàn)IGFBP-3 基因多態(tài)性對(duì)家畜的產(chǎn)奶量、生長(zhǎng)性能[10]、屠宰性能[11-13]以及繁殖性能[14]有顯著影響。
目前,畜禽IGFBP-3 基因多態(tài)性研究主要集中在牛和羊上[15-19]。雞IGFBP-3 基因的遺傳多態(tài)性研究鮮有報(bào)道[20]。本試驗(yàn)把雞IGFBP-3 基因作為影響其體重和母雞產(chǎn)蛋性能的候選基因,利用PCRRFLP 技術(shù)對(duì)4 個(gè)雞品種MspI 酶切位點(diǎn)多態(tài)性進(jìn)行檢測(cè),并分析其對(duì)京海黃雞部分重要經(jīng)濟(jì)性狀的影響,為將該基因用于京海黃雞的分子標(biāo)記輔助育種提供理論依據(jù)。
試驗(yàn)雞共326 只,其中200 只京海黃雞和30 只AA 雞取自江蘇京海禽業(yè)集團(tuán)有限公司,46 只鹿苑雞取自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院家禽研究所,50 只邊雞取自山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所。試驗(yàn)雞翅靜脈采血,肝素鈉抗凝,按常規(guī)酚/氯仿抽提法提取基因組DNA。收集200 只京海黃雞的以下性狀:初生重、4 周齡體重、8 周齡體重、12 周齡體重、16 周齡體重、300 日齡體重、66 周齡體重、開(kāi)產(chǎn)日齡、開(kāi)產(chǎn)體重、開(kāi)產(chǎn)蛋重、300 日齡產(chǎn)蛋數(shù)、300 日齡蛋重、66 周齡產(chǎn)蛋數(shù)和66 周齡蛋重。
根據(jù)GenBank 上雞IGFBP-3 基因DNA 序列(基因登錄號(hào):NC006089),利用Primer 5.0 軟件設(shè)計(jì)1 對(duì)引物,用于擴(kuò)增外顯子2 部分序列。上游引物為5'-CATCTTGGGACCAGTGCTTT-3',下游引物為5'-ATTTTTCAAGCCTGCTGTGG-3'。擴(kuò)增片段大小為161 bp。引物由上海生物技術(shù)服務(wù)有限公司合成,超純水溶解引物,-20 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>
采用PCR-RFLP 方法對(duì)所有個(gè)體進(jìn)行基因型檢測(cè)。PCR 擴(kuò)增反應(yīng)體系總體積為20.0 μl,其中DNA 1.0 μl,10 ×Buffer 2.0 μl,Mg2+(25 mmol/L)2.2 μl,上下游引物(10 pmol/μl)各1.0 μl,dNTPs(10 mmol/L)0.8 μl,Taq 酶(2 U/L)0.2 μl,ddH2O 11.8 μl。擴(kuò)增反應(yīng)條件為:94 ℃預(yù)變性5 min;94℃變性60 s,56 ℃退火30 s,72 ℃延伸30 s,30 個(gè)循環(huán);72 ℃延伸10 min,10 ℃保存。
取PCR 產(chǎn)物5.0 μl、限制性內(nèi)切酶MspI 5 U和10 ×Buffer 1.0 μl,雙蒸水補(bǔ)足至10.0 μl,65 ℃水浴過(guò)夜,次日用10%的聚丙烯酰胺(Acr∶ Bis =29∶ 1)電泳檢測(cè)酶切產(chǎn)物。凝膠成像系統(tǒng)觀察酶切結(jié)果。根據(jù)特征條帶判定基因型。根據(jù)酶切結(jié)果,選取不同基因型個(gè)體的PCR 產(chǎn)物,經(jīng)純化回收后,送至上海生物工程有限公司正反向直接測(cè)序。隨后對(duì)測(cè)定的序列進(jìn)行比對(duì)分析,以驗(yàn)證基因型判定的準(zhǔn)確性。
1.4.1 IGFBP-3 基因第2 外顯子多態(tài)性分析 采用SPSS 11.0 軟件計(jì)算基因頻率、基因型頻率、卡方(χ2)適合性、純合度(Ho)、雜合度(He)、有效等位基因數(shù)(Ne)和多態(tài)信息含量(PIC)等遺傳參數(shù)。
1.4.2 IGFBP-3 基因第2 外顯子多態(tài)性與京海黃雞體重和產(chǎn)蛋性能的關(guān)聯(lián)分析 運(yùn)用SPSS 11.0 軟件,根據(jù)廣義線性模型分析IGFBP-3 基因型效應(yīng)。建立模型如下:Yi=μ +Markeri+ei,其中Yi為性狀表型值,μ 為群體均值,Markeri為標(biāo)記基因型效應(yīng),ei為隨機(jī)誤差。
IGFBP-3 基因第2 外顯子擴(kuò)增序列的測(cè)序結(jié)果顯示所擴(kuò)增的片段為目的片段。測(cè)序結(jié)果和PCRRFLP 檢測(cè)結(jié)果分別見(jiàn)圖1 和圖2。IGFBP-3 基因C1087T 位點(diǎn)的突變產(chǎn)生了MspI 酶切位點(diǎn)(C ↓CGG)多態(tài)性,經(jīng)酶切消化后產(chǎn)生大小分別為161 bp、161 bp/95 bp/66 bp、95 bp/66 bp 的3 種帶型,分別命名為TT、CT、CC 基因型。
圖1 CC 和TT 基因型中IGFBP-3 基因序列比較Fig.1 Comparison of sequence of IGFBP-3 gene between CC genotype and TT genotype of chicken
圖2 IGFBP-3 基因第2 外顯子擴(kuò)增產(chǎn)物MspⅠ酶切鑒定Fig.2 Identification of PCR products of IGFBP-3 gene exon 2 by MspⅠ
由表1 可知,京海黃雞、AA 雞、鹿苑雞、邊雞4個(gè)群體的IGFBP-3 基因C1087T 位點(diǎn)的基因型頻率分布趨勢(shì)一致:都是CC 基因型>CT 基因型>TT 基因型,4 個(gè)群體中優(yōu)勢(shì)等位基因是C 基因,優(yōu)勢(shì)基因型是CC 型??ǚ竭m合性(χ2)檢驗(yàn)結(jié)果表明:京海黃雞MspI 位點(diǎn)基因型分布偏離Hardy-Weinberg 平衡狀態(tài)(P <0.05),其余3 個(gè)群體基因型分布處于Hardy-Weinberg 平衡狀態(tài)(P >0.05)。
表1 4 雞種IGFBP-3 基因第2 外顯子C1087T 位點(diǎn)的基因頻率和基因型頻率Table 1 Frequencies of genotypes and alleles for locus C1087T of IGFBP-3 gene exon 2 in four chicken breeds
由表2 可知,4 個(gè)試驗(yàn)群體中,AA 雞IGFBP-3基因第2 外顯子C1087T 位點(diǎn)純合度最大,為0.68;京海黃雞純合度最小,為0.53。4 個(gè)群體基因雜合度和多態(tài)信息含量變化趨勢(shì)相一致:京海黃雞>鹿苑雞>邊雞>AA 雞。京海黃雞有效等位基因數(shù)最多,為1.90;AA 雞有效等位基因數(shù)最少,為1.47。
表2 IGFBP-3 基因第2 外顯子C1087T 位點(diǎn)遺傳多態(tài)性Table 2 Genetic polymorphism of locus C1087T for IGFBP-3 gene exon 2
IGFBP-3 基因第2 外顯子C1087T 位點(diǎn)多態(tài)性與京海黃雞生產(chǎn)性能相關(guān)分析結(jié)果見(jiàn)表3。C1087T位點(diǎn)多態(tài)性對(duì)京海黃雞初生重、4 周齡體重、8 周齡體重、12 周齡體重、16 周齡體重和開(kāi)產(chǎn)體重均無(wú)顯著影響(P >0.05)。CT 基因型和TT 基因型300 日齡體重顯著高于CC 基因型(P <0.05)。京海黃雞C1087T 位點(diǎn)對(duì)不同周齡體重均顯示正的顯性效應(yīng),300 日齡時(shí)體重的加性效應(yīng)和顯性效應(yīng)值最大,分別為42.25 和55.60。
表3 IGFBP-3 基因第2 外顯子C1087T 位點(diǎn)多態(tài)性對(duì)京海黃雞生長(zhǎng)的影響Table 3 Effect of polymorphism of locus C1087T for IGFBP-3 gene exon 2 on growth of Jinghai yellow chicken
京海黃雞IGFBP-3 基因第2 外顯子C1087T 位點(diǎn)基因型與產(chǎn)蛋性能的最小二乘均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)誤及該位點(diǎn)加性效應(yīng)和顯性效應(yīng)見(jiàn)表4。由表4 可知,C1087T 位點(diǎn)各基因型之間開(kāi)產(chǎn)蛋重差異不顯著(P >0.05)。CC 基因型個(gè)體的開(kāi)產(chǎn)日齡最大,為146.42 d;CT 基因型開(kāi)產(chǎn)最早,為133.80 d。CC 基因型開(kāi)產(chǎn)日齡顯著大于CT 基因型(P <0.05)。TT基因型300 日齡產(chǎn)蛋數(shù)和66 周齡產(chǎn)蛋數(shù)分別為111.94 個(gè)和186.80 個(gè),TT 基因型300 日齡和66 周齡產(chǎn)蛋數(shù)顯著高于CC 基因型(P <0.05)。京海黃雞C1087T 位點(diǎn)對(duì)增加開(kāi)產(chǎn)蛋重和開(kāi)產(chǎn)日齡的加性效應(yīng)為負(fù)值,分別為-0.03 和-4.20,對(duì)增加300日齡產(chǎn)蛋數(shù)和66 周齡產(chǎn)蛋數(shù)加性效應(yīng)分別為2.06和3.31。
表4 IGFBP-3 基因第2 外顯子C1087T 位點(diǎn)多態(tài)性對(duì)京海黃雞產(chǎn)蛋性能的影響Table 4 Effect of polymorphism of locus C1087T for IGFBP-3 gene exon 2 on egg laying of Jinghai yellow chicken
本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)4 個(gè)雞品種IGFBP-3 基因第2 外顯子多態(tài)性的研究,首次發(fā)現(xiàn)IGFBP-3 基因第2 外顯子存在MspⅠ酶切多態(tài)位點(diǎn)。該座位C 基因頻率最高變化范圍為0.62 ~0.80,但在4 個(gè)雞種中的分布趨勢(shì)是一致的,其中AA 雞群體中C 和T 的基因頻率差異最大,分別為0.80 和0.20。
生物的遺傳變異,主要?dú)w根于基因和基因型的差異。同一群體內(nèi)個(gè)體之間的遺傳變異一般起因于等位基因的差異,而同一物種內(nèi)不同群體之間的遺傳變異,則主要是由基因頻率的差異引起。平衡定律揭示了基因頻率與基因型頻率的遺傳規(guī)律,基因頻率的平衡對(duì)于群體穩(wěn)定起著直接的保護(hù)作用[21]。在本研究中,鹿苑雞、邊雞和AA 雞IGFBP-3 基因第2 外顯子C1087T 位點(diǎn)基因型分布處于Hardy-Weinberg 平衡狀態(tài),這說(shuō)明這幾個(gè)雞品種在該座位處于隨機(jī)交配的穩(wěn)定狀態(tài)。值得注意的是,處于Hardy-Weinberg 平衡狀態(tài)下的群體,AA 雞CC 基因型頻率為0.67,鹿苑雞的CC 基因型頻率只有0.48,說(shuō)明隨機(jī)交配下的群體經(jīng)常維持不同基因頻率下的平衡。京海黃雞IGFBP-3 基因第2 外顯子MspI 酶切位點(diǎn)基因型分布不符合Hardy-Weinberg 平衡,可能是受到人工選擇的影響,因?yàn)榫┖|S雞是經(jīng)過(guò)多個(gè)世代連續(xù)人工選育而成的優(yōu)質(zhì)雞品種,在選育過(guò)程中打破了該基因座的平衡,進(jìn)行有效的選種和選配,從而導(dǎo)致MspI 位點(diǎn)基因型的分布不符合Hardy-Weinberg 平衡。
當(dāng)多態(tài)信息含量處于中度多態(tài)(0.5 >PIC >0.25)水平時(shí),4 個(gè)雞種C1087T 位點(diǎn)均屬于中度多態(tài)位點(diǎn)。但4 個(gè)雞種中京海黃雞的PIC 最高(0.36),等位基因數(shù)目最多(1.90),雜合度也最大(0.47),表明京海黃雞在該位點(diǎn)有較大的選擇潛力。
本試驗(yàn)通過(guò)IGFBP-3 基因多態(tài)性與京海黃雞300 日齡體重和母雞產(chǎn)蛋性能的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),C1087T 突變與京海黃雞產(chǎn)蛋性能顯著相關(guān),這與IGFBP-3 的生理功能密不可分。一方面,大量的研究證實(shí),IGFBP-3 通過(guò)GH-IGF-IGFBP 軸有促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和增值的重要作用[22-24]。IGFBP-3 通過(guò)依賴性和非依賴性2 種作用方式結(jié)合IGF,影響胰島素樣生長(zhǎng)因子受體下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的信號(hào)強(qiáng)度,從而調(diào)控靶細(xì)胞的生長(zhǎng)和增值,影響畜禽生長(zhǎng)和繁殖性能的發(fā)揮[2]。另一方面,IGFBP-3 基因的多態(tài)性對(duì)畜禽的經(jīng)濟(jì)性狀也有著一定的影響。例如張潤(rùn)鋒等發(fā)現(xiàn)IGFBP-3 基因HaeⅢ位點(diǎn)多態(tài)性對(duì)奶牛產(chǎn)奶量、乳蛋白率和體細(xì)胞評(píng)分有顯著影響[25]。Gao等發(fā)現(xiàn)中國(guó)肉牛IGFBP-3 第2 外顯子有1 個(gè)T/C突變與牛胸圍和臀圍有顯著關(guān)系:BB 型個(gè)體的臀寬和胸圍顯著高于AB 型個(gè)體[15]。Lan 等首次在山羊IGFBP-3 基因中發(fā)現(xiàn)HaeⅢ和XspⅠ位點(diǎn)多態(tài)性,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)山羊IGFBP-3 基因CC 基因型平均每胎產(chǎn)羔數(shù)顯著高于CG(CT)型個(gè)體[16,26]。這都說(shuō)明基因多態(tài)性與家畜的生產(chǎn)性能相關(guān)聯(lián)。家禽中的相關(guān)研究結(jié)果也顯示,IGFBP-3 基因內(nèi)含子1 的第160 bp 處T→G 的突變與京海黃雞8 周齡體重和產(chǎn)蛋數(shù)相關(guān)[20]。這些都表明IGFBP-3 基因是與畜禽生產(chǎn)性能相關(guān)的重要候選基因,對(duì)其進(jìn)行分子標(biāo)記輔助選擇能有效地提高畜禽的生產(chǎn)性能。
從研究的結(jié)果還可以看出TT 基因型是增加產(chǎn)蛋數(shù)的優(yōu)勢(shì)基因型,而產(chǎn)蛋數(shù)與種雞的經(jīng)濟(jì)效益存在直接的關(guān)系,因此,可以將TT 基因型作為產(chǎn)蛋性狀的優(yōu)勢(shì)基因型用于京海黃雞的標(biāo)記輔助選擇育種。
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