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        多羔主效FecB基因在濟(jì)寧青山羊中的檢測(cè)與分析

        2020-08-31 08:44:48張圓黃曉晨高一珊康貝寧李增寬趙勇閔令江
        山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年7期
        關(guān)鍵詞:繁殖力產(chǎn)羔濟(jì)寧

        張圓,黃曉晨,高一珊,康貝寧,李增寬,趙勇,閔令江

        (1.濟(jì)寧市畜牧業(yè)發(fā)展中心,山東 濟(jì)寧 272000;2.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,山東 青島 266109)

        我國(guó)地方羊種類多樣。濟(jì)寧青山羊是我國(guó)典型的地方品種,原產(chǎn)于山東省濟(jì)寧市和菏澤市的各個(gè)縣區(qū)。外貌特征通常被定義為“四青一黑”,青色可以根據(jù)黑白毛的比例再次劃分為三種毛色,即正青色、粉青色和鐵青色,其中正青色最常見[1]。

        繁殖力高是濟(jì)寧青山羊的顯著特點(diǎn)。根據(jù)《中國(guó)羊品種志》記載,在我國(guó)各種地方羊品種中,濟(jì)寧青山羊的繁殖力最高,大多數(shù)地方品種繁殖力較低[2]。濟(jì)寧青山羊一直以多胎高產(chǎn)、常年發(fā)情、全年可配種、適應(yīng)性強(qiáng)、羔皮質(zhì)量好而出名。母羊年產(chǎn)兩胎或兩年三胎,普通山羊排卵數(shù)一般為2~3個(gè),濟(jì)寧青山羊可達(dá)5個(gè)以上,平均窩產(chǎn)仔數(shù)2.94只,高產(chǎn)者可達(dá)6~7只[3]。研究發(fā)現(xiàn),濟(jì)寧青山羊每胎的產(chǎn)羔數(shù)隨著胎次的增加而增加,直到第四胎或第五胎達(dá)到產(chǎn)羔數(shù)的高峰期[4]。

        FecB基因最初在布魯拉美利奴羊中發(fā)現(xiàn),后證實(shí)該基因的確存在且能影響綿羊排卵率和繁殖力,1989年正式被綿、山羊遺傳命名委員會(huì)命名為FecB基因[5]。FecB基因是一個(gè)高繁殖力主效基因,由BMPR-IB基因編碼區(qū)的第746 bp發(fā)生A→G的堿基突變而形成。自FecB基因發(fā)現(xiàn)以來(lái),研究人員針對(duì)該基因展開了分析研究。母羊若發(fā)生FecB基因突變,會(huì)影響與之識(shí)別的配體GDF-5和BMP-4對(duì)類固醇生成作用的反應(yīng),削弱對(duì)顆粒細(xì)胞的抑制作用,促進(jìn)卵泡加快成熟以及增加排卵數(shù)[6]。FecB基因?qū)ε怕崖实挠绊懯羌有缘?,攜帶一個(gè)拷貝基因的排卵率為1.3~1.6,攜帶兩個(gè)為2.7~3.0[7]。柳淑芳等[8]研究發(fā)現(xiàn),F(xiàn)ecB基因能大大提高母羊的發(fā)情率,增強(qiáng)繁殖性能,一般非多胎性品種在非繁殖性季節(jié)的發(fā)情率極低,大約為20% ~30%,而攜帶FecB基因的母羊不僅能一年四季都發(fā)情,而且在非繁殖性季節(jié),發(fā)情率也不低于60%。

        PCR-RFLP技術(shù)作為一種DNA分子標(biāo)記技術(shù),與傳統(tǒng)RFLP標(biāo)記相比,具有不需要克隆基因作探針,不依賴Southern blot技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),而且方法簡(jiǎn)便,分型時(shí)間短,逐漸用于動(dòng)物育種中[9]。王根林等[10]以湖羊和小尾寒羊?yàn)檠芯繉?duì)象,運(yùn)用PCR-RFLP技術(shù)在兩種羊中均檢測(cè)出了FecB基因。馬麗娜等[11]在373只灘羊上利用TaqMan探針對(duì)FecB基因進(jìn)行SNP分型研究,共發(fā)現(xiàn)三種基因型,對(duì)比其產(chǎn)羔數(shù)發(fā)現(xiàn)FecB基因能有效提高繁殖力,可通過(guò)基因型選育加快多羔品系的培育。劉錚鑄等[12]采用PCR-RFLP技術(shù)分析山羊MyoG基因的多態(tài)性,利用限制性核酸內(nèi)切酶Csp6Ⅰ對(duì)山羊MyoG基因的擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行酶切,結(jié)果發(fā)現(xiàn)山羊MyoG內(nèi)含子二區(qū)域存在多態(tài)性。

        自FecB基因發(fā)現(xiàn)以來(lái),大量研究報(bào)道了該基因與綿羊的相關(guān)性,而對(duì)山羊的研究較少。本試驗(yàn)以濟(jì)寧青山羊?yàn)檠芯繉?duì)象,應(yīng)用PCR-RFLP方法對(duì)濟(jì)寧青山羊FecB基因進(jìn)行檢測(cè),并與產(chǎn)羔數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析,從而探究青山羊多胎性機(jī)理,為降低濟(jì)寧青山羊育種成本、加快品種選育進(jìn)度提供依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        1.1.1 試驗(yàn)動(dòng)物 本試驗(yàn)所用濟(jì)寧青山羊全部來(lái)自山東省濟(jì)寧青山羊原種場(chǎng),通過(guò)查閱系譜檔案材料,選取連續(xù)三胎均產(chǎn)三羔或三羔以上的濟(jì)寧青山羊14只,連續(xù)三胎均產(chǎn)單羔的濟(jì)寧青山羊12只。選取的26只濟(jì)寧青山羊年齡、體重基本一致。

        1.1.2 主要試劑 Ezup柱式動(dòng)物基因組DNA抽提試劑盒[生工生物工程(上海)股份有限公司];AvaⅡ限制性內(nèi)切酶、10×NEBuffer[NEB(北京)有限公司];瓊脂糖干粉電泳緩沖液(1×TAE)、電泳上樣緩沖液(10×Loading Buffer)、核酸染料、2×Phanta Max Master Mix(南京諾唯贊醫(yī)療科技有限公司)。

        1.1.3 主要器材 金屬?。暇┪滞貎x器設(shè)備有限公司);高速離心機(jī)(Eppendorf生命科學(xué)公司);勻漿機(jī)(德國(guó)IKA公司);超微量分光光度計(jì)(上海美谷分子儀器有限公司);PCR儀器(北京友華照欽醫(yī)療器械有限公司);超低溫冰箱(海爾集團(tuán)有限公司);DYY-8C型電泳儀(北京市六一儀器廠);凝膠成像系統(tǒng)(北京科創(chuàng)銳新生物科技有限公司)。

        1.2 試驗(yàn)方法

        1.2.1 樣品采集 對(duì)26只濟(jì)寧青山羊進(jìn)行同期發(fā)情處理,撤栓后次日進(jìn)行統(tǒng)一屠宰并收集完整子宮,在子宮相同位置取花生仁大小組織塊,迅速放入液氮中,于-80℃超低溫冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

        1.2.2 樣品DNA提取 基因組DNA提取和測(cè)定等均參照Sambrook等[13]的方法,將提取的DNA于-20℃冰箱保存。

        1.2.3 DNA純度與濃度檢測(cè) 利用DNA濃度純度測(cè)定儀測(cè)量濃度和純度,檢測(cè)其是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

        1.2.4 PCR擴(kuò)增 參照李星星等[14]的研究設(shè)計(jì)引物(F:5′-GTCGCTATGGGGAAGTTTGGATG-3′,P:5′-CAAGATGTTTTCATGCCTATCAACACGGTC-3′),由生工生物工程(上海)股份有限公司合成,預(yù)計(jì)擴(kuò)增產(chǎn)物大小為140 bp。

        PCR反應(yīng)體系(20μL):DNA 2.0μL,上下游引物(10μmol/L)各0.8μL,2 ×Phanta Max Master Mix 10.0μL,ddH2O 6.4μL。PCR反應(yīng)程序:95℃30 s;95℃15 s,50℃15 s,72℃30 s,共35個(gè)循環(huán);72℃5 min,-20℃保存。

        PCR反應(yīng)產(chǎn)物采用3%瓊脂糖凝膠電泳(220 V,100 mA,20 min)進(jìn)行檢測(cè),并于凝膠成像儀中拍照保存。

        1.2.5 酶切試驗(yàn) 用限制性內(nèi)切酶AvaⅡ?qū)ι鲜鯬CR產(chǎn)物進(jìn)行酶切,酶切體系(50μL):PCR擴(kuò)增產(chǎn)物1μL,10×NEBuffer 5μL,AvaⅡ酶1μL,ddH2O 43μL。將配制好的樣品于37℃水浴鍋中酶解30 min。采用3%瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)行檢測(cè),并拍照保存。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 樣品DNA純度檢測(cè)

        純的DNA樣品中OD260/OD230值應(yīng)在2.0~2.5之間,OD230是某些有機(jī)試劑和多糖的吸收峰,若比值小于2.0,說(shuō)明溶液中有多糖或有機(jī)試劑污染。OD260/OD280值在1.8~2.0范圍內(nèi)說(shuō)明核酸純度較高;如果大于2.0,則表明產(chǎn)物中有RNA污染;若低于1.8,則表明產(chǎn)物中有蛋白質(zhì)、酚等污染。上述樣品中除了H3和L6不符合需求之外(表1),其他樣品均可用于下一步試驗(yàn)。

        表1 樣品DNA濃度和純度

        2.2 PCR擴(kuò)增產(chǎn)物檢測(cè)

        如圖1所示,擴(kuò)增條帶大小約140 bp,與預(yù)期擴(kuò)增片段大小一致,條帶均勻、清晰明亮且無(wú)其他雜帶,說(shuō)明擴(kuò)增片段特異性良好,可用來(lái)進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

        2.3 PCR-RFLP電泳結(jié)果

        根據(jù)李東紅等[15]的研究,當(dāng)BMPR-IB基因的746 bp處發(fā)生A→G突變時(shí),便會(huì)形成FecB基因并產(chǎn)生AvaⅡ酶的酶切位點(diǎn),因此對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行酶切后,會(huì)產(chǎn)生大小為110 bp和30 bp的片段;若沒有發(fā)生突變,對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行酶切后,只有140 bp一條帶。由于不同個(gè)體間存在不同的基因型,所以對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行限制性酶切后,理論上凝膠電泳會(huì)出現(xiàn)三種情況:第一種是存在突變位點(diǎn),凝膠電泳結(jié)果出現(xiàn)兩條帶,其大小分別為110 bp和30 bp,則稱該基因型為純合突變型(BB);第二種是只存在一個(gè)突變位點(diǎn),凝膠電泳結(jié)果出現(xiàn)30、110 bp和140 bp三條帶,即一條鏈被限制性內(nèi)切酶切開,另一條沒有突變位點(diǎn),該基因型為雜合型(B+);第三種是酶切后只有一條帶(140 bp),即不存在突變,故沒有限制性內(nèi)切酶酶切位點(diǎn),此基因型被稱為野生型(++)。本試驗(yàn)并未在濟(jì)寧青山羊中檢測(cè)到A746G的突變,用AvaⅡ限制性內(nèi)切酶對(duì)PCR產(chǎn)物酶切后,所有樣品都表現(xiàn)為整齊的一條帶(圖2)。

        3 討論與結(jié)論

        FecB基因是發(fā)現(xiàn)較早的一個(gè)與繁殖力相關(guān)的基因。Fogarty[16]對(duì)布魯拉美利奴羊FecB基因純合子(BB)、雜合子(B+)和非攜帶者(++)基因型進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)攜帶一個(gè)FecB基因(B+)的母羊排卵率為1.3(0.8~2.0),產(chǎn)仔數(shù)為0.7(0.4~1.3),該基因?qū)ε怕崖实挠绊懸话闶羌有缘?,純合基因型(BB)的母羊產(chǎn)仔數(shù)會(huì)進(jìn)一步增加。劉永斌等[17]研究發(fā)現(xiàn),繁殖力較高的中國(guó)美利奴羊與布魯拉美利奴羊均產(chǎn)生了FecB基因突變,而繁殖力低的呼倫貝爾羊、內(nèi)蒙古細(xì)毛羊和蒙古羊并沒有發(fā)現(xiàn)此突變。韓穎潔等[18]對(duì)600只小尾寒羊進(jìn)行PCR-RFLP分析,發(fā)現(xiàn)存在FecB基因突變位點(diǎn),并出現(xiàn)三種情況:一條片段(++),兩條片段(BB)和三條片段(B+),對(duì)其中100只羊的產(chǎn)羔數(shù)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)BB基因型的平均產(chǎn)羔數(shù)最多,其次是B+型,++型的產(chǎn)羔數(shù)最少,由此說(shuō)明FecB基因是提高小尾寒羊繁殖力的有利基因。候廣田等[19]以小尾寒羊和其與多浪羊、德國(guó)美利奴羊、薩??搜虻碾s交F1代為研究對(duì)象,分析不同綿羊群體中FecB基因的多態(tài)性,發(fā)現(xiàn)小尾寒羊與德國(guó)美利奴羊和薩??搜虻碾s交后代都存在雜合基因型(B+),表明這兩個(gè)雜交群體已成功引入多胎基因FecB,因此以小尾寒羊作為親代,對(duì)于改善子代的繁殖性能有積極作用。

        本試驗(yàn)酶切結(jié)果顯示只有一條140 bp大小的片段,原因可能為:第一,濟(jì)寧青山羊不存在A746G突變,所以限制性內(nèi)切酶不能將其切開;第二,由于時(shí)間、條件有限,樣品數(shù)目太少,可能這批樣品正好沒有多態(tài)性,即都是野生型(++);第三,進(jìn)行酶切時(shí)需要嚴(yán)格的試驗(yàn)條件,可能是酶切體系、加熱時(shí)間或溫度等設(shè)置不當(dāng),導(dǎo)致酶切失敗。因此,濟(jì)寧青山羊多胎高產(chǎn)的性能是否與FecB基因有關(guān)仍然有待研究。朱蘭等[20]以云南黑山羊和龍陵黃山羊?yàn)檠芯繉?duì)象,并運(yùn)用PCRSSCP與測(cè)序相結(jié)合的技術(shù)對(duì)FecB基因進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果在這兩種羊中也沒有發(fā)現(xiàn)FecB基因。

        FecB基因雖然能有效提高產(chǎn)仔數(shù)、增強(qiáng)繁殖力,但胚胎成活率和斷奶重卻有所下降。曹陽(yáng)等[21]發(fā)現(xiàn)有FecB基因突變的母羊胚胎死亡率增加15%左右,且生產(chǎn)性能較差。由此可見,F(xiàn)ecB基因的存在并不是只有益處。這就要求我們?cè)谂嘤嗵テ贩N、追求高繁殖力的同時(shí),也要注意出生重、胚胎成活率、斷奶后的生長(zhǎng)狀況等一些質(zhì)的保證,嚴(yán)格制定科學(xué)合理的育種計(jì)劃,保證質(zhì)和量的雙豐收。

        濟(jì)寧青山羊作為皮肉兼用的代表性品種,具有較大的市場(chǎng)價(jià)值,因此對(duì)其繁殖力機(jī)制,特別是控制多胎性狀主效基因的研究和利用十分重要。利用篩選出的基因?qū)?jì)寧青山羊進(jìn)行輔助育種,不僅能大大提高選育速度、節(jié)約時(shí)間,而且還能減少生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益。雖然濟(jì)寧青山羊是皮肉兼用,但其產(chǎn)肉率比較低,可以通過(guò)雜交提高產(chǎn)肉率,但雜交后產(chǎn)羔率又會(huì)下降,故希望能有效利用基因檢測(cè)技術(shù),將肉用和高產(chǎn)結(jié)合起來(lái),既能解決產(chǎn)肉率又能解決產(chǎn)羔率問(wèn)題,從而使養(yǎng)殖業(yè)實(shí)現(xiàn)成本最小化、效益最大化。PCR-RFLP技術(shù)在動(dòng)物育種方面被廣泛利用,能有效、簡(jiǎn)便地檢測(cè)基因多態(tài)性,然而該技術(shù)也存在一些不足之處,如檢測(cè)的多態(tài)性水平過(guò)分依賴于限制性內(nèi)切酶的種類和數(shù)目,酶切條件十分嚴(yán)格等。相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,各研究方法和技術(shù)都將不斷提高和完善。

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