安清明,周輝通,吳震洋,羅玉柱,Jon G.Hickford
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綿羊脂聯(lián)素基因(ADIPOQ)多態(tài)性及其與生長(zhǎng)及胴體性狀關(guān)聯(lián)性分析
安清明1,2,周輝通2,3,吳震洋1,羅玉柱2,Jon G.Hickford2,3
(1銅仁學(xué)院,中國(guó)貴州銅仁 554300;2甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草食動(dòng)物生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國(guó)蘭州 730070;3新西蘭林肯大學(xué)基因標(biāo)記實(shí)驗(yàn)室,新西蘭林肯 7646)
【目的】檢測(cè)綿羊ADIPOQ基因多態(tài)性及連鎖現(xiàn)狀,評(píng)估該基因突變對(duì)綿羊生長(zhǎng)及胴體性狀的影響,以期豐富綿羊相關(guān)重要經(jīng)濟(jì)性狀的分子遺傳研究基礎(chǔ)?!痉椒ā恳?個(gè)不同品種的商品綿羊?yàn)檠芯繉?duì)象,利用PCR-SSCP方法檢測(cè)ADIPOQ基因Exon-1區(qū)和Exon-2區(qū)變異,利用GLMs模型進(jìn)行評(píng)估該基因突變對(duì)綿羊生長(zhǎng)及胴體性狀的影響。【結(jié)果】綿羊ADIPOQ基因Exon-1區(qū)和Exon-2區(qū)共檢測(cè)到13個(gè)突變位點(diǎn),其中Exon-2區(qū)發(fā)現(xiàn)的c.46T/C突變導(dǎo)致編碼氨基酸p.Tyr16His轉(zhuǎn)變。Exon-1區(qū)等位基因A和B為優(yōu)勢(shì)等位基因,Exon-2區(qū)等位基因A和D為優(yōu)勢(shì)等位基因,且兩個(gè)區(qū)域的等位基因均存在種群差異,大多數(shù)品種在兩個(gè)區(qū)域中的變異為中度多態(tài)(0.25<<0.5),只有美利奴羊在Exon-2區(qū)為高度多態(tài)(>0.5),特克塞爾、派倫代和丘陵陶塞特羊在Exon-2區(qū)為低度多態(tài)(<0.25);兩段區(qū)域間存在的突變位點(diǎn)為高度連鎖,且趨向于共同遺傳(D’=0.952,r=0.365)。關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明,ADIPOQ基因Exon-1區(qū)變異對(duì)綿羊生長(zhǎng)性狀存在性別差異,攜帶等位基因A的公羔具有較低的斷尾重、斷奶重和斷奶前生長(zhǎng)速度(<0.05),而攜帶等位基因A的母羔卻與生長(zhǎng)性狀無(wú)顯著關(guān)聯(lián);攜帶等位基因B的公羔與生長(zhǎng)性狀無(wú)顯著關(guān)聯(lián),但攜帶等位基因B的母羔卻具有較高的斷尾重(<0.05);同時(shí)發(fā)現(xiàn)基因型為BB的公羔個(gè)體具有更高的斷尾重和斷奶重(<0.05);胴體性狀關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明,攜帶等位基因A的群體具有較低的熱胴體重、腰部瘦肉量、后腿瘦肉量和總瘦肉量(<0.05),攜帶等位基因B的群體則具有較高的后腿瘦肉量、后腿瘦肉比例和較低的肩部瘦肉比例(<0.05);基因型為BB的個(gè)體均有較高的熱胴體重、腰部瘦肉量、后腿瘦肉量和總瘦肉量(<0.05)?!窘Y(jié)論】綿羊基因的兩段區(qū)域具有豐富的多態(tài)性,Exon-2區(qū)域中的c.46T/C為非同義突變。Exon-1區(qū)變異影響綿羊的生長(zhǎng)性狀和胴體性狀,淘汰攜帶等位基因A的個(gè)體和選留存在等位基因B的個(gè)體、或留存BB基因型的個(gè)體和淘汰AA的個(gè)體,均可有效改善綿羊后代群體的部分生長(zhǎng)性狀和胴體性狀。
綿羊;ADIPOQ基因;性別差異;生長(zhǎng)性狀;胴體性狀
【研究意義】隨著人們生活水平的逐步提高,綠色健康的飲食已成為日常生活的主題之一,而羊肉因其獨(dú)特的營(yíng)養(yǎng)風(fēng)味越來(lái)越受到人們的偏愛(ài)。育種學(xué)家們也在根據(jù)市場(chǎng)需求逐漸把如何提高羊肉的產(chǎn)量和質(zhì)量、滿(mǎn)足人類(lèi)追求綠色健康的飲食需求作為品種改良的主要參考因素,其中,從人類(lèi)營(yíng)養(yǎng)學(xué)角度來(lái)分析綿羊的胴體脂肪組成已逐漸成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。本研究通過(guò)檢測(cè)影響綿羊生長(zhǎng)、胴體性狀的候選基因,評(píng)估該基因突變對(duì)不同性別綿羊生長(zhǎng)性狀、屠宰公羔的胴體性狀的影響,以期豐富綿羊生長(zhǎng)及胴體性狀的分子遺傳研究基礎(chǔ)?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】脂聯(lián)素,也稱(chēng)脂肪連接蛋白(adiponetin,ADIPOQ或Acrp30),是一種脂肪組織分泌的具有生物活性的脂肪因子,現(xiàn)階段研究發(fā)現(xiàn)其主要與胰島素耐受性調(diào)節(jié)、機(jī)體肥胖、心血管疾病和II類(lèi)糖尿病等多種生理疾病相關(guān)[1-2]。脂聯(lián)素由ADIPOQ基因編碼,該基因最早在人類(lèi)3號(hào)染色體上發(fā)現(xiàn),總長(zhǎng)約17kb,包含3個(gè)外顯子和2個(gè)內(nèi)含子(其中外顯子1不參與蛋白編碼),共編碼247個(gè)氨基酸。編碼的ADIPOQ蛋白分子量約為30kD,主要由信號(hào)肽、可變區(qū)、N-膠原蛋白三螺旋區(qū)和C-球狀區(qū)組成[3-4]。研究發(fā)現(xiàn),ADIPOQ蛋白主要通過(guò)與脂聯(lián)素受體(ADIPOR-1和ADIPOR-2)蛋白結(jié)合,調(diào)節(jié)AMP激酶與PPAR配體的生物活性,從而間接調(diào)節(jié)脂肪酸氧化和糖類(lèi)攝取[5],也可通過(guò)調(diào)節(jié)PPAR-α信號(hào)因子,從而刺激肌肉組織及腎臟組織的脂肪酸氧化而減少甘油三酯的分泌,進(jìn)而改變生物體對(duì)胰島素的敏感性,從而參與到胰島素的分泌調(diào)節(jié)中[6-7]。2015年,孟憲然等[8]應(yīng)用RNA-Seq技術(shù)對(duì)山羊的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行高通量測(cè)序分析,結(jié)果表明ADIPOQ基因是研究家畜肉品質(zhì)的重要候選基因。其它一些研究也表明,ADIPOQ基因?qū)倚蟮纳a(chǎn)性狀有一定影響,如ADIPOQ基因啟動(dòng)子區(qū)核苷酸c.-67G/A和c.-892C/T變異對(duì)豬胴體性狀及肉質(zhì)有顯著影響[9],內(nèi)含子g.1735A/G變異對(duì)豬肩部脂肪量有顯著影響[10];在牛ADIPOQ基因啟動(dòng)子區(qū)中,核苷酸c.-176A/G變異對(duì)胴體性狀有一定影響,c.-199C/T、c.-34G/A變異對(duì)牛眼肌面積和背膘厚度也具有一定影響[11-12]。【本研究切入點(diǎn)】近年來(lái),關(guān)于羊ADIPOQ基因多態(tài)性變異也有報(bào)道[13],但相關(guān)變異對(duì)綿羊生長(zhǎng)性狀的性別差異和對(duì)公羔胴體性狀的分子遺傳機(jī)制研究卻未見(jiàn)報(bào)道?!緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究以ADIPOQ基因作為不同性別羅姆尼羊生長(zhǎng)性狀、公羔胴體性狀的候選基因,檢測(cè)不同綿羊群體ADIPOQ基因相應(yīng)區(qū)域的遺傳變異,結(jié)合不同性別羅姆尼羊的生長(zhǎng)性狀及屠宰公羔的胴體性狀,分析羅姆尼羊ADIPOQ基因變異對(duì)生長(zhǎng)性狀的性別差異和對(duì)公羔胴體性狀的影響。
研究于2015年4—8月在新西蘭林肯大學(xué)動(dòng)物基因標(biāo)記實(shí)驗(yàn)室完成。
用于檢測(cè)基因多態(tài)性的316份樣本主要來(lái)自于新西蘭南島26個(gè)不同農(nóng)場(chǎng)的8個(gè)綿羊品種(美利奴羊,薩??搜?,特克賽爾羊,考利代羊,羅姆尼羊,派倫代羊,丘陵陶賽特羊和杜泊羊),飼養(yǎng)過(guò)程嚴(yán)格按照不同品種分地域飼養(yǎng),以保證品種間無(wú)基因交流。用于表型性狀分析的試驗(yàn)樣本均采自新西蘭南島單個(gè)牧場(chǎng)的17只優(yōu)秀種公羊的子一代,共1 185只羅姆尼羊。羔羊在出生當(dāng)天佩戴耳標(biāo),記錄耳號(hào)、性別、出生日期、初生重和出生等級(jí)(單羔、雙羔或三羔)。3周齡左右對(duì)羔羊進(jìn)行斷尾并測(cè)定斷尾重,同時(shí)用FTA卡收集羔羊血樣。3月齡斷奶,記錄并測(cè)定斷奶重,再結(jié)合初生重計(jì)算所有羔羊斷奶前生長(zhǎng)速度。樣本在后期的胴體生長(zhǎng)性狀測(cè)定中,由于不可抗拒因素(如羔羊死亡,耳標(biāo)脫落等因素),部分羔羊缺乏相關(guān)表型性狀數(shù)據(jù),因此,用于結(jié)果分析的羔羊數(shù)量與最初血液采集總數(shù)量有一定偏差。
屠宰公羔的熱胴體重及V-GR在屠宰廠直接測(cè)定,其它胴體性狀在屠宰公羔時(shí)采用澳大利亞肉品和畜牧業(yè)有限公司開(kāi)發(fā)的視頻圖像分析系統(tǒng)(VIASCAN○?Sastek)技術(shù)直接估算相關(guān)胴體肌肉性狀(肩部瘦肉量、腰部瘦肉量、后腿瘦肉量、總瘦肉量(肩部、腰部、后腿瘦肉量總和)、肩部、腰部及后腿瘦肉比例)。
1.2.1 基因組DNA提取 羔羊用FTA卡(Whatman, Middlesex, UK)收集血液,父本公羊從頸靜脈采血后滴于FTA卡,常溫保存。采用“兩步法”提取基因組DNA[14]。
1.2.2 引物設(shè)計(jì)及PCR擴(kuò)增 根據(jù)GenBank公布的綿羊ADIPOQ基因序列(Genbank Number:NC_019458.1),應(yīng)用Primer 5.0在線軟件設(shè)計(jì)特異性引物P1和P2(表1),分別用于擴(kuò)增ADIPOQ基因Exon-1和Exon-2區(qū)序列,引物由Integrated DNA Technologies(Coralville, IA, USA)合成。
PCR反應(yīng)體系:總體積20 μL,包括FTA卡1.2mm血樣圓片1個(gè),10×PCR Buffer緩沖液2 μL,5×Q Buffer緩沖液2 μL,3 μmol·L-1MgCl2溶液1.2 μL,150 μmol·L-1dNTPs 1.2 μL,0.25 μmol·L-1上下游混合引物1 μL,5U·μL-1Taq聚合酶0.1 μL和ddH2O加至20 μL。
PCR擴(kuò)增程序:94?C預(yù)變性2 min,94?C變性30 s,58?C(P1引物)、62?C(P2引物)退火30 s,72?C延伸30 s,37個(gè)循環(huán),延伸7 min,4?C保存。PCR產(chǎn)物用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)。
1.2.3 SSCP檢測(cè) 取瓊脂糖檢測(cè)過(guò)的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物2 μL于滅菌PCR離心管中,加入8 μL變性上樣緩沖液(98%去離子甲酰胺、10 mmol·L-1EDTA、0.025%二甲苯氰、0.025%溴酚藍(lán)),經(jīng)金屬浴105?C熱變性5 min后立即置于冰水混合物中冷卻5 min,上樣于14%非變性聚丙烯酰胺凝膠中(Acr:Bis=37.5﹕1),0.5×TBE緩沖液中電泳。電泳結(jié)束后進(jìn)行銀染顯色,判斷相應(yīng)SSCP帶型。P1和P2引物最佳SSCP檢測(cè)條件見(jiàn)表2。
表 1 綿羊ADIPOQ基因的擴(kuò)增引物信息
表2 SSCP電泳條件
應(yīng)用MEGA5軟件比對(duì)等位基因序列;Popgen32.0軟件計(jì)算等位基因頻率、有效等位基因數(shù)(Ne)、純合度(Ho)、雜合度(He)、并進(jìn)行c2檢驗(yàn);PIC軟件計(jì)算多態(tài)信息含量();SHEsis軟件分析兩個(gè)區(qū)域之間SNPs的連鎖平衡性;
本研究利用Minitab(Version 16,Minitab Inc.,Pennsylavania)一般線性模型評(píng)估特定等位基因的存在/缺失和基因型對(duì)綿羊生長(zhǎng)速度、胴體生產(chǎn)性能的影響。對(duì)單性狀存在(1)/缺失(0)分析模型中,等位基因/基因型、父本、初生重/出生等級(jí)為固定因素,遵從下列最小二乘法方差模型:
Yijknm= μ+Gi+Mk+Fm+Xn+eijknm
其中,Y為表型,μ為群體平均值,Gi為父本,Mk為初生重/出生等級(jí)(取決于哪個(gè)因素對(duì)結(jié)果更具影響力),F(xiàn)m為等位基因/基因型,Xn為因素互作效應(yīng),eijknm為隨機(jī)誤差。
在單個(gè)等位基因存在/缺失分析模型中,僅對(duì)群體頻率大于5%的等位基因進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析。同時(shí)需對(duì)結(jié)果<0.2的等位基因進(jìn)行互作校正。分析基因型對(duì)生產(chǎn)性狀的影響時(shí),僅對(duì)群體頻率大于10%的基因型進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析。所有分析值均采用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示,<0.05為顯著水平,<0.2為有影響趨勢(shì),>0.2為無(wú)影響。
P1和P2引物擴(kuò)增綿羊ADIPOQ基因Exon-1和Exon-2區(qū)域,擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)瓊脂糖電泳檢測(cè)與目的片段預(yù)測(cè)長(zhǎng)度一致,并無(wú)特異性條帶。兩對(duì)引物PCR擴(kuò)增產(chǎn)物SSCP檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖1和圖2。Exon-1區(qū)檢測(cè)到A,B,C和D等4種等位基因。Exon-2區(qū)檢測(cè)到A,B,C和D等4種等位基因。
圖1 綿羊ADIPOQ基因Exon-1區(qū)SSCP 檢測(cè)
圖2 綿羊ADIPOQ基因Exon-2區(qū)SSCP 檢測(cè)
表3 綿羊ADIPOQ基因Exon-1區(qū)和Exon-2區(qū)突變位點(diǎn)
#非同義突變 Non-synonymous
ADIPOQ基因起始密碼子位于Exon-2區(qū),因此Exon-1區(qū)序列不參與氨基酸編碼。綿羊ADIPOQ基因不同區(qū)域序列比對(duì)結(jié)果見(jiàn)表3,Exon-1區(qū)共檢測(cè)到7個(gè)SNPs突變,Exon-2區(qū)檢測(cè)到6個(gè)SNPs突變,其中Exon-2區(qū)的c.46 T/C為非同義突變,導(dǎo)致第16位的中性絡(luò)氨酸(Tyr)和堿性組氨酸(His)變異。
2.3.1 綿羊ADIPOQ基因群體遺傳學(xué)分析 Exon-1區(qū),等位基因A和B在所有品種中均為優(yōu)勢(shì)等位基因,整體頻率分別為55.70%和42.07%,除了在考利代羊中,A和B在的頻率分別為39.02%和57.32%。在Exon-1區(qū)的4個(gè)等位基因中,C僅在羅姆尼羊中檢測(cè)到,頻率為4.93%,而D在羅姆尼、美利奴、派倫代和考利代羊中檢測(cè)到,其余品種中沒(méi)有檢測(cè)到該等位基因,但其頻率極低,頻率分別為1.47%、0.70%、3.66%和3.56%,結(jié)果見(jiàn)表4。
在Exon-2區(qū),A為優(yōu)勢(shì)等位基因且在所有品種中均有檢測(cè),基因頻率為72.78%,但在特克賽爾和丘陵陶塞特羊中只檢測(cè)到等位基因A。等位基因B是基因頻率最低的,只有1.74%,且在羅姆尼、丘陵陶塞特、特克賽爾和派倫代羊中沒(méi)有檢測(cè)到。C在除派倫代、特克塞爾、薩??撕颓鹆晏杖匮虻钠渌贩N中均能檢測(cè)到,基因頻率為8.70%。D是僅次于A的等位基因,基因頻率為16.77%,但在特克塞爾和丘陵陶塞特羊中沒(méi)有檢測(cè)到該等位基因,結(jié)果見(jiàn)表4。
綿羊ADIPOQ基因區(qū)域的遺傳特性及Hardy- Weinberg平衡檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。在Exon-1區(qū),杜泊羊和丘陵陶塞特羊有較高的純合度;在Exon-2區(qū),僅有派倫代羊有較高的純和度。比較不同群體間的多態(tài)性信息含量(),大部分品種在兩段區(qū)域中均為中度多態(tài)(0.25<<0.5),但美利奴羊在Exon-2區(qū)呈高度多態(tài)(>0.5),特克塞爾、派倫代和丘陵陶塞特在Exon-2區(qū)呈低度多態(tài)(<0.25)。在所檢測(cè)的8個(gè)品種中,兩段多態(tài)區(qū)域的檢測(cè)等位基因數(shù)與有效等位基因數(shù)均不相同,均為觀測(cè)等位基因數(shù)大于有效等位基因數(shù)。Hardy-Weinberg平衡檢驗(yàn)結(jié)果表明,在所檢測(cè)的兩段區(qū)域中,大多數(shù)品種均處于平衡狀態(tài)(>0.05),只有羅姆尼羊在Exon-1區(qū)<0.05、美利奴羊和杜泊羊在Exon-2區(qū)<0.01,偏離了Hardy-Weinberg平衡。
表4 ADIPOQ基因不同區(qū)域在各品種中的等位基因頻率
表5 不同綿羊ADIPOQ基因遺傳特性及Hardy-Weinberg平衡檢驗(yàn)
粗體表示有顯著相關(guān)性(<0.05) Statistically significant in bold (<0.05)
2.3.2 綿羊ADIPOQ基因不同區(qū)域間連鎖平衡分析 常用于衡量連鎖不平衡的兩個(gè)參數(shù)為D’和r,其中區(qū)域內(nèi)重組事件發(fā)生連鎖不平衡的概率通過(guò)D’值反映,而連鎖分析通過(guò)r值反映。SLATKIN等[15]研究分析認(rèn)為D’值大于0.8則表明位點(diǎn)間強(qiáng)連鎖且不平衡,ARDLIE等[16]分析認(rèn)為r值大于0.33表明不同位點(diǎn)是緊密連鎖且趨向于一個(gè)整體遺傳。本研究中Exon-1區(qū)域中A、B的與Exon-2區(qū)域中的A、D最為普遍,基因頻率最高,因此,將其做連鎖不平衡分析發(fā)現(xiàn),綿羊ADIPOQ基因不同變異區(qū)域之間D’為0.952,大于0.8,且r值為0.365,大于0.33,因此這兩段區(qū)域處于強(qiáng)連鎖不平衡狀態(tài),表明這兩段區(qū)域的變異為高度連鎖,趨向于整體遺傳。
2.3.3 綿羊ADIPOQ基因變異與生長(zhǎng)及胴體性狀相關(guān)性分析 在1 185只羔羊中,在Exon-1區(qū)域中檢測(cè)到4個(gè)等位基因中等位基因C和D在新西蘭羅姆尼羊中的頻率小于5%,不能用于關(guān)聯(lián)分析,因此,只對(duì)等位基因A和B進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。
對(duì)具有完整生長(zhǎng)數(shù)據(jù)特征的550只公羔和537只母羔進(jìn)行等位基因存在與缺失分析,結(jié)果表明,公羔中攜帶等位基因A的群體具有較低的斷尾重(=0.019)、斷奶重(=0.017)和斷奶前生長(zhǎng)速度(=0.025),等位基因B與公羔生長(zhǎng)性狀無(wú)顯著相關(guān)。在母羔中等位基因A與生長(zhǎng)性狀無(wú)顯著相關(guān),但發(fā)現(xiàn)攜帶等位基因B的群體具有較高的斷尾重(=0.019);模型多因素矯正以上結(jié)果同樣發(fā)現(xiàn)具有顯著相關(guān)(<0.05),結(jié)果見(jiàn)表6。
基因型與不同性別綿羊生長(zhǎng)性狀相關(guān)性分析表明,不同基因型與公羔的斷尾重和斷奶重有顯著相關(guān)(<0.05),攜帶BB基因型的群體較其它基因型群體有更高的斷尾重和斷奶重;但在母羔中未發(fā)現(xiàn)基因型與生長(zhǎng)性狀有顯著相關(guān),結(jié)果見(jiàn)表7。
關(guān)聯(lián)分析時(shí)將所有公羔和母羔置于同一混合群體模型中,將性別作為影響因素進(jìn)行GLMs模型分析矯正,其它參數(shù)相同,分析結(jié)果表明混合群體模型中等位基因和基因型均對(duì)羔羊生長(zhǎng)性狀無(wú)顯著影響,結(jié)果未列出。
表6 ADIPOQ基因Exon-1區(qū)等位基因與羅姆尼公/母羔羊生長(zhǎng)性狀關(guān)聯(lián)性分析
數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤;粗體表示有顯著相關(guān)性(<0.05),斜體表示有影響趨勢(shì)(0.05<<0.2);n 表示樣本數(shù)量
Estimates are given as mean±SE; statistically significant in bold (<0.05) and trends in italics (0.05<<0.2); n: the number of observed sheep
表7 ADIPOQ基因Exon-1區(qū)基因型與羅姆尼公/母羔羊生長(zhǎng)性狀關(guān)聯(lián)性分析
粗體表示相關(guān)性顯著(<0.05),斜體表示有影響趨勢(shì)(0.05<<0.2)Statistically significant in bold (<0.05) and trends in italics (0.05<<0.2)
對(duì)屠宰的456只公羔進(jìn)行胴體性狀相關(guān)性分析,結(jié)果表明等位基因A與熱胴體重、腰部瘦肉量、后腿瘦肉量和總瘦肉量均有顯著相關(guān)(<0.05),攜帶等位基因A的群體具有較低的熱胴體重、腰部瘦肉量、后腿瘦肉量和總瘦肉量;等位基因B與肩部瘦肉比例、后腿瘦肉量和后腿瘦肉比例有顯著相關(guān)(<0.05);攜帶等位基因B的群體具有較低的肩部瘦肉比例和較高的后腿瘦肉量、后腿瘦肉比例;多因素矯正以上結(jié)果同樣具有顯著相關(guān)(<0.05)。其它胴體性狀與這兩個(gè)等位基因均沒(méi)有顯著相關(guān),結(jié)果見(jiàn)表8。
基因型與胴體性狀相關(guān)分析表明,基因型與熱胴體重、腰部瘦肉量、后腿瘦肉量和總瘦肉量均有顯著相關(guān)(<0.05),與其它胴體性狀無(wú)顯著相關(guān)(>0.05);其中攜帶基因型BB的個(gè)體均有較高的熱胴體重、腰部瘦肉量、后腿瘦肉量和總瘦肉量,結(jié)果見(jiàn)表9。
本研究所檢測(cè)的綿羊包括肉用、毛用和肉毛兼用的8種來(lái)自新西蘭不同農(nóng)場(chǎng)的商業(yè)品種綿羊,共有13個(gè)核苷酸變異位點(diǎn)被發(fā)現(xiàn),該結(jié)果表明綿羊ADIPOQ基因具有豐富的多態(tài)性。已有研究發(fā)現(xiàn)在人類(lèi)[17-18]、豬[19]、牛[11]及山羊[20]中也發(fā)現(xiàn)該基因具有一定的核苷酸變異,進(jìn)一步驗(yàn)證了綿羊ADIPOQ基因的遺傳多樣性。在發(fā)現(xiàn)的13個(gè)突變位點(diǎn)中,Exon-2區(qū)的c.46 T/C突變?yōu)榉峭x突變,導(dǎo)致第16位的中性絡(luò)氨酸(Tyr)與堿性組氨酸(His)的變化。該核苷酸突變恰位于ADIPOQ蛋白信號(hào)肽區(qū)域且臨近于信號(hào)肽與易變區(qū)的分界處,推測(cè)該氨基酸的突變可能導(dǎo)致ADIPOQ蛋白空間結(jié)構(gòu)的改變,從而影響信號(hào)肽的相關(guān)功能,諸如可能影響ADIPOQ蛋白的轉(zhuǎn)錄后修飾信號(hào)位點(diǎn)的結(jié)合、信號(hào)肽工作的水準(zhǔn)及進(jìn)程。已有研究表明,在人類(lèi)編碼區(qū)相近位置,rs2241766 G/T的變異導(dǎo)致氨基酸變異與多個(gè)人群ADIPOQ基因表達(dá)水平具有關(guān)聯(lián)性[21-22],因此本研究發(fā)現(xiàn)的氨基酸突變值得進(jìn)一步研究其具體生理功能,如其是否對(duì)綿羊生長(zhǎng)、胴體組成及脂肪含量存在影響。
本研究所檢測(cè)的等位基因中只有等位基因A和B較為普遍,等位基因C和D的數(shù)量較少,這可能由于本研究所選的羅姆尼羊均為商品羊,經(jīng)過(guò)了牧民長(zhǎng)期的自然選擇,含有等位基因C和D的群體因?yàn)槟承┥a(chǎn)性能不符合當(dāng)?shù)氐男枨笠驯缓Y選淘汰。分析等位基因A和B對(duì)綿羊生長(zhǎng)性狀的影響發(fā)現(xiàn),其對(duì)綿羊的生長(zhǎng)性狀存在性別差異,等位基因A的存在/缺失對(duì)公羔的斷尾重、斷奶重和斷奶前生長(zhǎng)速度均有顯著影響,而對(duì)母羔卻無(wú)影響;而等位基因B的存在/缺失卻只對(duì)母羔的斷尾重有顯著影響,對(duì)公羔卻無(wú)影響。這表明ADIPOQ基因變異對(duì)綿羊生長(zhǎng)性能的影響存在性別差異。相關(guān)研究表明,母牛胎盤(pán)中ADIPOQ蛋白的表達(dá)水平與牛犢的初生重具有顯著影響[23],在非洲裔美國(guó)人群體中也發(fā)現(xiàn)ADIPOQ基因變異對(duì)表達(dá)水平和肥胖存在性別差異,且該變異僅與非洲裔美國(guó)人群體中的婦女肥胖有顯著關(guān)聯(lián)[24]。目前亦有其它研究發(fā)現(xiàn)一些與肌肉生長(zhǎng)調(diào)控相關(guān)基因中也存在一定的性別差異,REISZ-PORSZASZ等[25]發(fā)現(xiàn)MSTN基因在雄性小鼠中可能對(duì)其肌肉生長(zhǎng)具有抑制作用,HAN等[26]發(fā)現(xiàn)MSTN基因變異在綿羊中存在性別比例差異。LEE等[27]發(fā)現(xiàn)WFIKKN2基因變異與小鼠的不同生長(zhǎng)時(shí)期的肌肉比重存在性別關(guān)聯(lián)性差異,而WANG等[28]發(fā)現(xiàn)WFIKKN2基因變異與綿羊生長(zhǎng)性狀存在性別關(guān)聯(lián)性差異。這與本研究結(jié)果類(lèi)似,同時(shí)在實(shí)際生產(chǎn)中一般都是屠宰優(yōu)質(zhì)公羔肉用,選留優(yōu)質(zhì)母羔用于繁殖,因此有必要進(jìn)一步加大群體數(shù)量,研究該變異對(duì)生長(zhǎng)性狀性別差異的有效機(jī)制,進(jìn)一步證明本研究結(jié)果,最終用于指導(dǎo)提高屠宰公羔的生產(chǎn)效益。
表8 ADIPOQ基因啟動(dòng)子變異體對(duì)羅姆尼羔羊胴體肌肉性狀的影響
粗體表示相關(guān)性顯著(<0.05),斜體表示有影響趨勢(shì)(0.05<<0.2);后退、腰部、肩部和總瘦肉量=后腿、腰部、肩部、總瘦肉量與總胴體重的比值,后腿、腰部和肩部瘦肉比例=后腿、腰部和肩部瘦肉與相應(yīng)部位總重量的比值。下同
Statistically significant in bold (<0.05) and trends in italics (0.05<<0.2); Leg, loin, shoulder and total yield means the ratio of leg lean meat, loin lean meat, shoulder lean meat and total lean meat to total weight of hot carcass. Proportion of leg, loin and shoulder yield means the ratio of leg lean meat, loin lean meat and shoulder lean meat to total weight of corresponding parts. The same as below
表9 ADIPOQ基因啟動(dòng)子基因型對(duì)羅姆尼羔羊胴體肌肉性狀的影響
ADIPOQ基因變異對(duì)羅姆尼羊的胴體性狀有一定影響。本試驗(yàn)結(jié)果表明,等位基因A與腰部瘦肉量、后腿瘦肉量和總瘦肉量有一定相關(guān),存在等位基因A的群體較缺失的群體平均低(0.40±0.19)%,(0.25±0.17)%和(0.84±0.16)%,這意味著對(duì)一個(gè)胴體重為18kg的羔羊來(lái)說(shuō),缺失較存在的個(gè)體相當(dāng)于增加了151.2g左右的瘦肉,盡管看起來(lái)增加的量并不是很多,但對(duì)于養(yǎng)羊產(chǎn)業(yè)及現(xiàn)代居民對(duì)羊肉需求的營(yíng)養(yǎng)水平來(lái)講,這意味著更好的市場(chǎng)、更高的利潤(rùn),尤其是腰部瘦肉量的提高,更具有價(jià)值,因?yàn)檠渴萑鈱?duì)羔羊胴體來(lái)講是價(jià)值最高的部位。而等位基因B與肩部瘦肉比例和后腿瘦肉比例有一定關(guān)聯(lián)性。進(jìn)一步基因型分析結(jié)果還表明,不同基因型與熱胴體重、腰部瘦肉量、后腿瘦肉量和總瘦肉量也相關(guān),且本研究中發(fā)現(xiàn)的標(biāo)記位點(diǎn)均與改善綿羊的瘦肉產(chǎn)量相關(guān),而現(xiàn)代居民對(duì)肉制品的需求正在轉(zhuǎn)變,越來(lái)越傾向于追求健康的飲食,過(guò)高脂肪含量的肉制品為消費(fèi)者所不選擇,緣由為過(guò)于肥胖的肉制品會(huì)導(dǎo)致肥胖、糖尿病或心臟類(lèi)疾病[29]。本研究中的發(fā)現(xiàn)結(jié)果在綿羊上少有報(bào)道,但在其它動(dòng)物上已有相關(guān)報(bào)道。如SHIN等[12]發(fā)現(xiàn)ADIPOQ基因突變與牛的背最長(zhǎng)肌、脂肪厚度和眼肌面積等性狀相關(guān);CIESLAK等[9]發(fā)現(xiàn)ADIPOQ基因突變與豬的眼肌面積和腰部肌肉纖維長(zhǎng)度等性狀相關(guān);OWECKI等[31]發(fā)現(xiàn)ADIPOQ基因突變可引起豬體內(nèi)脂肪連接蛋白水平的改變。這進(jìn)一步證明了本研究的結(jié)果,因此本研究中的相應(yīng)等位基因和基因型可作為選育提高綿羊胴體性狀的分子標(biāo)記。
本研究在8個(gè)綿羊群體的ADIPOQ基因中的2個(gè)不同區(qū)域共發(fā)現(xiàn)13個(gè)突變位點(diǎn),其中Exon-2區(qū)的c.46 T/C突變?yōu)榉峭x突變,且這2個(gè)區(qū)域變異為高度連鎖。羅姆尼羊Exon-1區(qū)等位基因與基因型均可影響綿羊生長(zhǎng)性狀和胴體性狀,淘汰攜帶等位基因A的個(gè)體和選留存在等位基因B的個(gè)體、或選留BB基因型的個(gè)體,均可有效改善綿羊后代群體的部分生長(zhǎng)性狀和胴體性狀。
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(責(zé)任編輯 林鑒非)
Polymorphisms ofGene and Their Association with Growth and Carcass Traits in Sheep
AN QingMing1, 2, ZHOU HuiTong2, 3, WU ZhenYang2, LUO YuZhu2, Jon G. Hickford2, 3
(1Tongren University, Tongren 554300, Guizhou, China;2Gansu Key Laboratory of Herbivorous Animal Biotechnology, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070,Gansu, China;3Gene-Marker Laboratory, Lincoln University, Lincoln 7647, New Zealand)
【Objective】In this study, polymorphisms and linkage relationship of ovine(adiponectin) gene were investigated and their effects on some growth and carcass traits were estimated, so as to enrich the molecular genetic data for sheep. 【Method】Mutations in Exon-1 and Exon-2 ofgene were detected by PCR-SSCP in 8 commodity sheep populations, and the relationship between mutations in growth and carcass traits in New Zealand (NZ) Romney lambs was investigated using General Linear Models (GLMs). 【Result】In total, thirteen SNPs were detected in Exon-1 and Exon-2 regions of ovinegene, and the nucleotide substitution c.46T/C in Exon-2 resulted in amino acid change (p.Tyr16His). AlleleAandBwere the dominant allele in Exon-1, AlleleAandDwere the dominant allele in Exon-2, and there were difference of allele frequencies between these two regions. The majority population was moderately polymorphic in all regions (<0.5), except Texel, Perendale and Dorset Down was low polymorphic in Exon-2 region (<0.25), and there was a high linkage relationship of these mutation and tend to shared genetic linkages (D’=0.952,r=0.365). The association analysis showed that the mutations in Exon-1 region of ovinegene had different effects on growth traits of male and female lambs. In male lambs, individuals with possessing allele Ahad lower tailing weight, weaning weight and pre-weaning growth rate than those no-possessing (<0.05), but no associations were detected in female lambs (>0.05). In female lambs, individuals with possessing allele Bhad higher tailing weight than those no-possessing (<0.05), however, no associations were detected in male lambs (>0.05). And individuals with possessingBBhad higher tailing weight and weaning weight in male lambs. The carcass traits association analysis results showed that individuals with possessing alleleAhad lower hot-carcass weight, loin yield, leg yield and total yield than those no-possessing (<0.05), and individuals with possessing alleleBhad higher leg yield, proportion of led yield and lower proportion shoulder yield than those no-possessing (<0.05), individuals with possessingBBhad higher hot carcass weight, loin yield, leg yield and total yield (<0.05). 【Conclusion】Exon-1 and Exon-2 of ovinegene had abundant polymorphisms, and SNP c.46T/C was non-synonymous. The mutations of Exon-1 of ovinegene might affect some growth traits and carcass traits, and selecting sheep with alleleBand genotypeBB, or eliminating ones with alleleAand AAcould improve some growth traits and carcass traits of Romney sheep.
sheep;gene; gender-specific; growth traits; carcass traits
10.3864/j.issn.0578-1752.2019.10.013
2018-11-05;
2019-03-18
貴州省科技計(jì)劃項(xiàng)目(黔科合基礎(chǔ)[2018]1161)、貴州省普通高等學(xué)??萍及渭馊瞬胖С钟?jì)劃(黔教合KY字[2017]089)、銅仁市科技計(jì)劃項(xiàng)目(銅市科研[2016]18號(hào)-5)、銅仁學(xué)院博士科研啟動(dòng)項(xiàng)目(trxyDH1624)
安清明,E-mail:anqingming2009@163.com。通信作者羅玉柱,E-mail:luoyz@gsau.edu.cn