蒙古羊BMPR-IB、FSHβ基因克隆与表达及卵巢组织差异表达基因研究

【摘要】： 绵羊的繁殖性状一般分为受胎率、多胎率及羔羊存活率三类性状,繁殖性能的高低直接关系到养羊业生产成本和生产效率,具有重大的经济意义。蒙古羊是我国最古老的地方绵羊品种之一,乌珠穆沁系蒙古羊是在当地生态环境条件下,经长期选育形成的一个优良类群,具有许多优良特性,主要以抗病力强、产肉率高和繁殖性能高而闻名。为了揭示蒙古羊高繁殖性能,使蒙古羊这一宝贵资源能得到有效利用,本研究以乌珠穆沁系蒙古羊为实验材料,首先以BMPR-IB和FSHβ基因作为蒙古羊高繁殖力候选基因,对其进行了克隆及序列分析,并采用实时荧光定量PCR(RQ-PCR)的相对定量方法对BMPR-IB和FSHβ基因在单羔蒙古羊非发情期、发情期及产双羔蒙古羊怀孕后期的卵巢、子宫、输卵管、下丘脑和垂体组织进行了差异表达研究;其次采用抑制性消减杂交技术(SSH)对经产单、双羔蒙古羊的卵巢组织差异表达基因进行了筛选并采用电子克隆加RT-PCR方法对部分差异表达基因进行了克隆和验证。通过以上研究,为提高我国肉用绵羊繁殖力及加快肉羊新品种选育提供了重要的理论依据,并获得以下主要研究结果: (1)采用RT-PCR方法分别从蒙古羊卵巢组织中扩增出BMPR-IB、FSHβ基因的cDNA序列。蒙古羊BMPR-IB基因全长1567bp,包括完整的1509bp开放读码框(ORF),共编码502个氨基酸。通过对单、多胎蒙古羊BMPR-IB基因测序结果分析发现,在单、多胎蒙古羊BMPR-IB基因编码区第746位和第1113位碱基相一致,分别为“A”和“C”,并没有发生同多胎Booroola羊相同的A→G突变和C→A突变。蒙古羊FSHβ基因全长1021bp,包括完整的390bp ORF,共编码129个氨基酸。 (2)采用相对定量的双标准曲线法建立了蒙古羊β-Actin、BMPR-IB和FSHβ基因的RQ-PCR反应体系。以非发情期单羔蒙古羊的卵巢组织定量结果为对照,计算得到FSHβ基因在单羔蒙古羊发情期下丘脑组织中表达量最高,在发情期的输卵管组织中表达量最低;BMPR-IB基因在单羔蒙古羊发情期卵巢组织中表达量最高,在发情期的子宫组织中表达量最低。在卵巢组织中,FSHβ基因在发情期卵巢组织中的表达量是非发情期的1.31倍,双羔羊是单羔羊的0.70倍;BMPR-IB基因在发情期卵巢组织中的表达量是非发情期的2.65倍,双羔羊是单羔羊的2.16倍。证明BMPR-IB基因是蒙古羊多胎主要候选基因,FSHβ基因虽然在绵羊繁殖过程中具有重要的作用,但并非蒙古羊多胎主效基因,可能与多胎性状的主基因或QTL相连锁。 (3)采用SSH技术成功构建了单、双羔蒙古羊卵巢组织的正、反向消减cDNA文库,并从两个消减cDNA质粒文库中筛选得到768个有效阳性克隆,插入片段长度主要分布于150~1000bp之间。结合斑点杂交技术获得到差异克隆373个,通过测序和同源性检索获得已知基因序列185条,10条已知的差异表达EST和4条未知的EST序列。 (4)对差异表达基因功能分析表明,本实验所获得的基因主要由以下几大类组成:机体和细胞防御、免疫类14个,代谢类53个,物质运输类20个,核酸修饰类12个,细胞发育类18个,信号传导类12个,细胞结构类9个,未分类47个,其中代谢类基因占据了最大部分占28.65%。将这些差异表达基因和已报道的与繁殖性状相关的基因比较发现,经过初步筛选得到12个差异表达基因与已报道的繁殖性状相关基因相一致,这些基因分别为ITGB1、BMP6、MHC-I、ACVRL1、IGFBP5、SPON1、FABP5、ADAMTS1、FAM46A、THY1、ARP3和Id3基因。 (5)分别以SSH获得的差异表达ADAMTS1和Id3基因序列片段为种子序列在绵羊的EST数据库中进行blastn同源性检索,得到相应的UniGene编号分别为Oar.7453和Oar.5068,经过序列拼接分别得到2418bp和1099bp的蒙古羊ADAMTS1、Id3基因电子克隆cDNA序列。采用RT-PCR方法实验克隆得到2420bp的蒙古羊ADAMTS1基因序列和1045bp的蒙古羊Id3基因序列,经同源性比对发现,实验所得序列与电子延伸序列的同源性分别为99.4%和99.3%,并将序列提交至GenBank获得注册号分别为:GU437212和GU437213。