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《西北农林科技大学》 2010年
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中国主要牛种肌肉组织基因表达谱特征比较分析

张莺莺  
【摘要】:牛肉的食用品质尤其是嫩度目前仍存在较大的变异程度,如何向消费者提供质量稳定的优质牛肉,是当前肉牛业主要考虑的问题之一。从肉质的分子基础或者生物构成的角度去考虑如何改善牛肉品质是最根本的解决办法。因此,深入了解肉类质量的分子基础和肌肉生物学过程的分子调控机制将有助于我们改善牛肉品质。肌肉组织肉质性状的表达是一个由复杂基因调控、多种代谢途径参与和不同生长发育阶段不断积累的一个过程,研究其分子遗传机理非常复杂,需要一种高效、高通量、高精确性的研究技术。基因芯片技术的研制成功为我们开辟了一条在复杂的基因网络中研究基因功能和基因相互关系的新途径。我国典型的地方牛种主要有黄牛(Bos taurus)、牦牛(Bos grunniens)和水牛(Bubalus bubalus),它们在长期的进化过程中形成了自身独特的体貌特征和生理特性,而且肉用潜力突出,有很大的开发价值,以我国的主要牛种为研究对象,深入了解其肌肉组织表达谱特征和肉类质量的分子基础,对我国肉牛育种改良具有重要意义。因此,本研究以我国地方良种黄牛的代表性品种秦川牛、青海牦牛和广西水牛为研究对象,利用牛全基因组芯片构建其肌肉组织表达谱并分析其特征,筛选影响肌肉组织代谢和肉质性状表达的重要基因和调控通路,并利用实时定量PCR对结果进行了验证。结果如下: (1)性别显著影响秦川牛牛肉的理化特性。公牛肌肉中水分、羟脯氨酸含量、剪切力值和pH值显著高于阉牛和母牛(p 0.05),其中水分含量差异达到极显著水平(p 0.01);而粗脂肪含量显著低于母牛和阉牛(p 0.01);公牛和阉牛与母牛相比,具有较高的滴水损失和和蒸煮损失(p 0.05)。公牛和阉牛两组的粗蛋白含量显著高于母牛组(p 0.05);公牛组与阉牛组相比,C14:0, C14:1, C18:1,饱和脂肪酸(Saturated fatty acids, SFA),单不饱和脂肪酸(Mono-unsaturated fatty acids, MUFA)和不饱和脂肪酸(Unsaturated fatty acids, UFA)差异显著(p 0.05);公牛与母牛相比,C14:0, C18:1, MUFA和UFA也存在明显差异(p 0.05).除了蛋白质含量,阉牛与母牛肉的化学物理性状及脂肪酸组成差异不明显。 (2) 36月龄秦川牛肌肉组织中共检测到10960~11631个表达探针,主要涉及蛋白质生物合成、ATP合成、糖酵解、转录和翻译调控及加工等生物学过程;秦川牛公牛和阉牛、公牛与母牛两个比较组之间共筛选确定了107条共同差异表达基因,GO分析结果共得到包括细胞粘附、蛋白聚合、低氧应答在内的44条显著的有意义的生物学过程功能分类;调控通路分析结果共得到到包括细胞外基质受体反应、细胞通讯、焦点粘连在内的17条显著的调控通路;秦川牛母牛和阉牛之间共筛选出包括X (inactive)-specifictranscript (XIST)在内的2个差异表达基因。 (3)牦牛与秦川牛在蛋白质、粗脂肪、灰分及羟脯氨酸含量及嫩度、肉色、滴水损失和蒸煮损失等肌肉组织理化特性上存在显著差异。36月龄牦牛肌肉组织中共检测到10631条表达探针,主要涉及蛋白质生物合成、ATP合成、糖酵解、细胞内运输等生物学过程;牦牛与秦川牛肌肉组织差异表达的探针共筛选到1922条,其中633条在牦牛肌肉组织中表达上调,1259条在牦牛肌肉组织中表达下调;主要涉及泛素-依赖蛋白分解代谢、细胞物质运输、糖代谢、转录和翻译调控和免疫应答等生物学过程。 (4)水牛与秦川牛在蛋白质、粗脂肪含量及嫩度、肉色等肌肉组织理化特性上存在显著差异。36月龄水牛肌肉组织中共检测到8883条表达探针,主要涉及蛋白质生物合成、ATP合成、糖酵解、转录和翻译调控及加工等生物学过程。水牛与秦川牛肌肉组织差异表达的探针共筛选到2340条,其中650条在水牛肌肉组织中表达上调,1690条在水牛肌肉组织中表达下调。差异表达基因主要涉及胆固醇自动平衡、转录调控、糖酵解、氧化还原等生物学过程。 (5)通过比较分析不同性别条件下秦川牛肌肉组织表达谱,结合相关文献报道,初步确定了细胞外基质受体反应、细胞通讯、焦点粘连、紧密接头和多糖结构降解等调控途径与秦川牛肉质性状密切相关,同时包括包括COL1A2、COL1A1、SPP1、MMP2、MYH3、MYH8、CFD等在内的12个基因可能是影响牛肉质性状的重要候选基因,值得进行后续深入研究。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S823.2

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【参考文献】
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