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        豬ELOVL6 基因多態(tài)性與表達(dá)差異分析

        2020-07-24 10:45:32段夢(mèng)琪張芳芳吳綠草郭新穎蔡如玉祁雨田強(qiáng)巴央宗
        中國(guó)畜牧雜志 2020年7期
        關(guān)鍵詞:大約克滇南脂肪酸

        段夢(mèng)琪 ,張 健,張芳芳,吳綠草,郭新穎,蔡如玉,祁雨田,商 鵬*,強(qiáng)巴央宗

        (1.西藏農(nóng)牧學(xué)院動(dòng)物科學(xué)學(xué)院,西藏林芝 860000;2.西藏農(nóng)牧學(xué)院藏豬協(xié)同研究中心,西藏林芝 860000;3.黑龍江省大慶市杜爾伯特蒙古族自治縣一心鄉(xiāng)畜牧水產(chǎn)中心,黑龍江大慶 163000)

        肌肉生長(zhǎng)速度和脂肪沉積能力是豬的重要經(jīng)濟(jì)性狀[1]。豬的這些經(jīng)濟(jì)性狀不僅與飼養(yǎng)管理水平有關(guān),更重要的是與調(diào)控肌肉生長(zhǎng)和脂肪沉積的基因有關(guān)[2]。長(zhǎng)鏈脂肪酸延伸酶6(ELOVL6) 基因就是調(diào)控脂肪酸合成的重要調(diào)控因子之一[3-4]。ELOVL6基因?qū)儆诔L(zhǎng)鏈脂肪酸延伸酶家族(Elongase of Very Long Chain Fatty Acids,ELOVLs)[5-6]。Takashi 等[7]研究表明,在ELOVL6基因缺失的小鼠中,肝臟內(nèi)源性脂肪酸的合成被完全抑制,并證實(shí)ELOVL6基因通過(guò)與脂肪酸的從頭合成來(lái)維持肝臟內(nèi)硬脂酸鹽和油酸鹽含量。因此,ELOVL6基因不僅在脂肪組織中發(fā)揮作用,在肝臟組織中也表現(xiàn)出十分關(guān)鍵的作用。

        藏豬是我國(guó)青藏高原特有的原始小型地方豬種,具有肌內(nèi)脂肪含量高、肉質(zhì)鮮美、生產(chǎn)速度慢等特點(diǎn)[8-10]。目前,ELOVL6基因在豬上的研究較少[11],在藏豬上的研究則幾乎空白。隨著西藏藏豬產(chǎn)業(yè)大力發(fā)展,圍繞藏豬生長(zhǎng)和肉質(zhì)性狀的研究顯得越發(fā)重要。本實(shí)驗(yàn)以藏豬、滇南小耳豬和大約克豬為研究對(duì)象,采用RTqPCR 方法檢測(cè)背脂、背最長(zhǎng)肌和肝臟ELOVL6基因mRNA 表達(dá)水平的差異,并對(duì)ELOVL6基因的Intron 3區(qū)域進(jìn)行了多態(tài)性分析,為進(jìn)一步研究藏豬和滇南小耳豬肌內(nèi)脂肪沉積與生長(zhǎng)發(fā)育奠定基礎(chǔ)。

        1 材料與方法

        1.1 實(shí)驗(yàn)材料 本實(shí)驗(yàn)選取藏豬、滇南小耳豬和大約克豬為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,藏豬耳組織樣采集于海拔3 000 m 左右的西藏農(nóng)牧學(xué)院教學(xué)實(shí)習(xí)牧場(chǎng),滇南小耳豬和大約克豬采集于云南省西雙版納。共采集112 頭份耳組織樣品(藏豬40 頭份,滇南小耳豬37 頭份,大約克豬35 頭份),用于基因組DNA 的提取。選擇6 月齡藏豬、滇南小耳豬和大約克豬各9 頭進(jìn)行屠宰,分別采集背脂、背最長(zhǎng)肌和肝臟組織,立即放入RNA-Later 保存液,液氮速凍,用于總RNA 的提取。

        1.2 cDNA 的合成及DNA 的提取 RNA 提取采用Trizol法(Trizol Reagent,Invitrogen)提取實(shí)驗(yàn)豬背脂、背最長(zhǎng)肌及肝臟組織的總RNA。用1% 瓊脂糖凝膠電泳法和Nano Drop 2000 分光光度計(jì)檢測(cè)RNA 濃度和質(zhì)量,-80℃低溫冰箱保存。

        cDNA 合成利用FastKing RT Kit(With gDNase)快速反轉(zhuǎn)錄試劑盒(天根)。先配制gDNA 去除反應(yīng)體系:加入5×gDNA Buffer 2 μL,根據(jù)RNA 濃度計(jì)算配比量,用RNase-free Water補(bǔ)足10 μL,42℃孵育3 min;配制反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)體系10 μL:10×King RT Buffer 2 μL,F(xiàn)astKing RT Enzyme Mix 1 μL,F(xiàn)Q-RT Primer Mix 2 μL,RNasefree Water 5 μL,混勻后加入到去除gDNA反應(yīng)體系中,充分混勻后42℃孵育15 min,95℃孵育3 min,-20℃保存。

        DNA 提取采用苯酚氯仿抽提法從耳緣組織中提取基因組DNA,用1% 瓊脂糖凝膠電泳法和Nano Drop 2000 超微量分光光度計(jì)檢測(cè)DNA 濃度和質(zhì)量,RNase Free Water 溶解,-20℃保存。

        1.3 定量PCR 引物設(shè)計(jì)與合成 根據(jù)NCBI 公布的ELOVL6基因的mRNA 序列(登錄號(hào):XR_305072),選用HPRT(登錄號(hào):NM_001032376)為內(nèi)參基因。采用Primer Premier 5.0 軟件設(shè)計(jì)引物(表1)。引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成,用0.1%DEPC 水溶解,4℃保存。

        1.4 定量PCR 以cDNA 為模板,用表1 中引物擴(kuò)增ELOVL6基因和HPRT基因片段,PCR 產(chǎn)物用1.5%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)。采用SYBR Green 定量PCR 試劑盒(天根)在實(shí)時(shí)熒光定量PCR 儀(羅氏,Light Cycler96)進(jìn)行擴(kuò)增。對(duì)背脂、背最長(zhǎng)肌和肝臟組織cDNA 樣品進(jìn)行定量PCR,每個(gè)樣品設(shè)3 個(gè)重復(fù)并設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)樣和空白樣。樣品目的基因的表達(dá)量采用2-ΔΔCT法計(jì)算:

        ΔCT(樣品)=CT(樣品目的基因)-CT(樣品內(nèi)參基因)

        ΔCT(標(biāo)準(zhǔn)樣)=CT(標(biāo)準(zhǔn)樣目的基因)-CT(標(biāo)準(zhǔn)樣內(nèi)參基因)

        ΔΔCT=ΔCT(樣品)-ΔCT(標(biāo)準(zhǔn)樣)

        目的基因表達(dá)量=2-ΔΔCT

        1.5 基因頻率與基因型頻率 根據(jù)NCBI 上已公布的ELOVL6基因Intron 3 的序列(登錄號(hào):NC_010450)設(shè)計(jì)引物(表2)。分別對(duì)藏豬、滇南小耳豬及大約克豬的基因組DNA 進(jìn)行特異性擴(kuò)增,每10 個(gè)樣品產(chǎn)物均勻混池,進(jìn)行測(cè)序,初步篩選SNPs 位點(diǎn)后進(jìn)行單個(gè)個(gè)體測(cè)序,統(tǒng)計(jì)分析基因頻率與基因型頻率。

        1.6 統(tǒng)計(jì)分析 用SPSS 17.0 軟件對(duì)ELOVL6基因表達(dá)量進(jìn)行雙因素(品種和組織)方差分析,并進(jìn)行Ducan's 多重比較;對(duì)ELOVL6基因的基因型頻率和基因頻率進(jìn)行卡方檢驗(yàn),P<0.05 時(shí)差異顯著,P<0.01 時(shí)差異極顯著,P>0.05 無(wú)顯著性差異。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 RNA 和DNA 提取結(jié)果 圖1、圖2 分別為RNA 提取和DNA 提取結(jié)果的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)膠圖。在圖1 中,28S 和18S 條帶清晰,無(wú)降解和DNA 污染;在圖2 中,DNA 濃度適中,條帶清晰,無(wú)明顯拖尾。通過(guò)Nano Drop 2000 分光光度計(jì)檢測(cè)RNA 和DNA,OD值均在2.0 左右,無(wú)蛋白等污染,提取質(zhì)量較高,滿足后續(xù)實(shí)驗(yàn)要求。

        表1 基因定量的引物序列

        表2 直接測(cè)序法篩選SNPs 的引物序列

        2.2 豬ELOVL6基因mRNA 定量 如圖3 所示,在相同品種的不同組織中,背脂組織ELOVL6基因mRNA表達(dá)量最高,其次是背最長(zhǎng)肌,肝臟組織表達(dá)量最低;在相同組織的不同品種中,背脂和背最長(zhǎng)肌組織3 個(gè)豬種間差異極顯著,其中藏豬表達(dá)量最高,其次是滇南小耳豬,大約克豬則最低;在肝臟組織中,該基因在藏豬和滇南小耳豬的表達(dá)量均極顯著高于大約克豬,藏豬和滇南小耳豬差異不顯著。

        2.3 豬ELOVL6基因的基因型頻率和基因頻率分布 藏豬、滇南小耳豬、大約克豬個(gè)體測(cè)序后,經(jīng)軟件Chromas Pro 和SPSS17.0 分析,在Intron 3 區(qū)域存在'G99954A、'G99793A、'G99650A 共3 個(gè)SNPs 位點(diǎn),均符合哈迪-溫伯格定律,且為連鎖突變(見表3)。結(jié)果如表4 所示,在'G99954A、'G99793A、'G99650A 3 個(gè)位點(diǎn)中,藏豬、滇南小耳豬均與大約克豬存在極顯著差異,藏豬與滇南小耳豬差異不顯著。

        3 討 論

        ELOVL6 是動(dòng)物機(jī)體內(nèi)脂肪酸生成和代謝過(guò)程中的關(guān)鍵調(diào)控因子,也是長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸生物合成的限速酶[12-13]。目前,大量對(duì)ELOVL6基因的研究集中在糖尿病及胰島素抵抗的調(diào)節(jié)作用上[14-15]。近年來(lái),ELOVL6基因在脂肪生成方面的研究也取得了一些成果,如胡忠昌[16]等通過(guò)克隆延黃牛ELOVL6基因技術(shù)發(fā)現(xiàn)ELOVL6基因可能是影響牛相關(guān)脂肪酸代謝的關(guān)鍵調(diào)控基因;黃萬(wàn)龍等[17]通過(guò)轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析鑒定發(fā)現(xiàn)ELOVL6基因在脂肪酸代謝通路上發(fā)揮關(guān)鍵作用;Hiroki[18]等在基因缺失小鼠上發(fā)現(xiàn)ELOVL6基因缺失對(duì)心肌長(zhǎng)鏈脂肪酸成分影響顯著,ELOVL6可以驅(qū)動(dòng)細(xì)胞內(nèi)LCFA 組合物在壓力超負(fù)荷期間通過(guò)激活A(yù)MPK/KLF4 軸(一種新鑒定的控制心臟表型的信號(hào)傳導(dǎo)途徑)調(diào)節(jié)肥大反應(yīng)的新作用。因此,可以推測(cè)ELOVL6基因可以調(diào)控脂肪沉積,與脂肪的生成有關(guān)。

        本實(shí)驗(yàn)首次對(duì)藏豬、滇南小耳豬、大白豬的ELOVL6基因mRNA 表達(dá)量進(jìn)行了檢測(cè),結(jié)果表明,在背脂和背最長(zhǎng)肌中,藏豬>滇南小耳豬>大白豬且均存在極顯著差異;在肝臟中,藏豬極顯著高于大白豬,滇南小耳豬極顯著高于大白豬;在豬的ELOVL6基因Intron3 區(qū)域,發(fā)現(xiàn)有'G99954A、'G99793A、'G99650A 3 個(gè)連鎖突變位點(diǎn),體現(xiàn)為藏豬、滇南小耳豬均與大約克豬存在極顯著差異,藏豬與滇南小耳豬差異不顯著。由此可以看出,ELOVL6基因在國(guó)內(nèi)脂肪型地方品種中,其表達(dá)量均高于外來(lái)瘦肉型品種。Zhang 等[19]通過(guò)GEAS 技術(shù)對(duì)國(guó)內(nèi)外不同品種豬的肌內(nèi)脂肪進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)豬脂肪含量高時(shí),ELOVL6等基因的表達(dá)量高,與本實(shí)驗(yàn)所得定量結(jié)果一致,進(jìn)一步證實(shí)了ELOVL6基因的表達(dá)與脂肪沉積能力呈正相關(guān)。藏豬肉質(zhì)鮮美,口感好,主要由于藏豬肉肌內(nèi)脂肪含量較高[20]。根據(jù)RT-qPCR 結(jié)果顯示,在不同品種豬中,藏豬背最長(zhǎng)肌中ELOVL6基因表達(dá)量最高,可能與其肌內(nèi)脂肪含量和肌纖維分化有關(guān),說(shuō)明ELOVL6基因在肌肉中的表達(dá)量越高,肌內(nèi)脂肪含量就越高,從而影響肉品質(zhì)。聯(lián)合多態(tài)性位點(diǎn)和熒光定量PCR 結(jié)果,'G99954A、'G99793A、'G99650A 3 個(gè)SNPs 位點(diǎn)的多態(tài)性與RT-qPCR 結(jié)果基本一致,而RTqPCR 結(jié)果與豬品種類型顯著關(guān)聯(lián)。因此,本實(shí)驗(yàn)提示,ELOVL6基因'G99954A、'G99793A、'G99650A 的3 個(gè)位點(diǎn)的連鎖突變可能是調(diào)控豬肌肉生長(zhǎng)、脂肪沉積性狀的關(guān)鍵功能位點(diǎn),對(duì)開發(fā)肉質(zhì)性狀的遺傳標(biāo)記及利用分子標(biāo)記實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)豬肉的選育有很大應(yīng)用意義。

        表3 不同品種豬3 個(gè)SNP 位點(diǎn)的基因型頻率和基因頻率

        表4 不同品種豬突變位點(diǎn)的差異性

        4 結(jié) 論

        本實(shí)驗(yàn)利用RT-qPCR 和一代測(cè)序技術(shù),圍繞ELOVL6基因,從不同品種豬其生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)的3 個(gè)組織器官著手,探究了ELOVL6基因Intron 3 區(qū)域的多態(tài)性及mRNA 表達(dá)差異的關(guān)聯(lián)分析,發(fā)現(xiàn)ELOVL6基因'G99954A、'G99793A、'G99650A 位點(diǎn)的多態(tài)性與mRNA 表達(dá)差異性相關(guān)。本實(shí)驗(yàn)提示,ELOVL6基因的3 個(gè)連鎖突變位點(diǎn)可能是調(diào)控ELOVL6基因表達(dá)的關(guān)鍵功能位點(diǎn),為優(yōu)質(zhì)肉質(zhì)性狀的開發(fā)提供科學(xué)材料,也為優(yōu)質(zhì)豬遺傳選育工作提供可靠依據(jù)。

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