黄牛核组蛋白和谷氨酸脱羧酶基因遗传变异及其对生长性状的遗传效应分析

【摘要】： 本研究采用PCR-SSCP、PCR-RFLP和DNA测序技术,检测了南阳牛、郏县红牛、秦川牛、安格斯牛、哈萨克牛和中国荷斯坦牛6个群体共1181个体的4个基因(NUCB1, NUCB2, GAD1, GAD2)编码区的42个DNA位点的遗传变异情况,并应用遗传学和生物统计学分析软件分析了其遗传结构和遗传多样性,以及对南阳牛、郏县红牛和秦川牛3个群体在上述基因位点多态性与牛生长发育体尺性状进行了关联分析,以检验这些基因的多态对3个黄牛群体生长发育的遗传效应,以期发现对重要经济性状具有显著效应的遗传标记,为中国黄牛的高效选育和分子标记数据库的建立、种质资源保存与利用提供遗传学依据。本研究获得了以下结果： 1. NUCB1基因SNP及其与南阳牛、郏县红牛和秦川牛生长性状的关联分析 实验研究了6个群体NUCB1基因12个外显子位点。新发现4个SNP(4191 GC、6677GA、13404AC、和13421CU,与NC_007316对照),卡方检验显示在6个群体中,唯独荷斯坦奶牛在NUCB1基因四个外显子突变位点的基因及基因型频率处于Hardy-Weinberg平衡状态(P0.05),而其余5个群体均有Hardy-Weinberg不平衡状态,说明奶牛与地方黄牛和安格斯牛选择目标不一样。 突变位点与南阳牛、秦川牛、郏县红牛生长性状的关联分析表明,NUCB1基因第2个外显子位点多态性只对南阳牛生长性状有显著影响(P0.05),突变纯合子体重和胸围性状显著高于野生型,但其对郏县红牛和秦川牛没有影响(P0.05)。其它突变位点对牛生长性状没有影响(P0.05)。 在NUCB1基因的第1、3、5、6、8、9、10、11、和12位点处(均包括外显子),经SNP检测,结果均没有发现有遗传变异现象 2.NUCB2基因SNP及其与南阳牛、郏县红牛和秦川牛生长性状的关联分析 在NUCB2基因11个位点中,新发现8个SNP(13530AC、1432 GC、18052 TC、23539 AC、25439 AT、26108 TA、27451 GA和27472 TC,与NC_007313对照)。卡方检验显示在6个群体中,唯独荷斯坦奶牛在NUCB2基因8个外显子突变位点的基因及基因型频率处于Hardy-Weinberg平衡状态(P0.05),而其余5个群体均有Hardy-Weinberg不平衡状态,说明奶牛与地方黄牛和安格斯牛选择目标不一样。 突变位点与南阳牛、秦川牛、郏县红牛生长性状的关联分析表明,NUCB2基因第2个外显子位点多态性对郏县红牛和秦川牛生长性状有显著影响(P0.05),NUCB2基因第9个外显子位点多态性对南阳牛、郏县红牛和秦川牛生长性状有显著影响,突变纯合子体重和胸围性状显著大于野生型(P0.05),但其它突变位点对牛生长性状没有影响(P0.05)。 在NUCB2基因的第5、8、10和11位点(均包括外显子),经SNP检测,结果均没有发现有遗传变异现象。 3.GAD1基因SNP及其与南阳牛、郏县红牛和秦川牛生长性状的关联分析 在GAD1基因16个位点中,检测了第1-5个外显子位点,新发现3个SNP(1802 TC、5056 CT、11345 GT、,与NC 007300对照)。在6个群体中卡方检验显示,唯独荷斯坦奶牛GAD1基因3个外显子突变位点的基因及基因型频率处于Hardy-Weinberg平衡状态(P0.05),而其余5个群体均有Hardy-Weinberg不平衡状态(P0.05),说明奶牛与地方黄牛和安格斯牛选择目标不一样。 突变位点与南阳牛、秦川牛、郏县红牛生长性状的关联分析表明,GAD1基因第3个外显子位点多态性对南阳牛、郏县红牛和秦川牛生长性状均有显著影响(P0.05),GAD1基因第3个外显子位点多态性对南阳牛、郏县红牛和秦川牛生长性状有显著影响,突变纯合子体重和胸围性状显著大于野生型(P0.05),但其它突变位点对牛生长性状没有影响(P0.05)。 4.GAD2基因SNP及其与南阳牛、郏县红牛和秦川牛生长性状的关联分析 在GAD2基因16个位点中,检测了16个外显子位点,新发现4个SNP(1238 GA、7731CA、26357 GT和37887 TA,与NC 007311对照)。在6个群体中卡方检验显示,唯独荷斯坦牛GAD2基因4个外显子突变位点的基因及基因型频率处于Hardy-Weinberg平衡状态(P0.05),而其余5个群体均有Hardy-Weinberg不平衡状态(P0.05),说明奶牛与地方黄牛和安格斯牛选择目标不一样。 突变位点与南阳牛、秦川牛、郏县红牛生长性状的关联分析表明,GAD2基因第10个外显子位点多态性只对南阳牛生长性状均有显著影响,突变纯合子体重和胸围性状显著低于南阳牛野生型(P0.05),但对郏县红牛和秦川牛没有用显著影响(P0.05),其它突变位点对牛生长性状没有显著影响(P0.05)。 GAD2基因的第1、3、4、5、7、9、11、12、13、14、15、和16位点(均包括外显子),经SNP检测,结果均没有发现有遗传变异现象。 综上所述,本实验研究创新点概括为以下3点： (1)系统研究了黄牛NUCB1、NUCB2、GAD2基因所有外显子和GAD1基因5个外显子共42个位点多态性,检测到19个SNP,其中17个为首次发现,分析了突变位点的群体遗传特征和与生长性状的关联性。 (2)首次揭示了核组蛋白和谷氨酸脱羧酶基因在安格斯牛、哈萨克牛、荷斯坦奶牛、南阳牛、郏县红牛和秦川牛遗传变异的现状,发现奶牛在所检测的4个基因所有突变位点中,其基因和基因型频率均处在Hardy-Weinberg平衡之中,与地方黄牛品种存在明显区别,说明奶牛选择目标与黄牛选择指标不同,其基因频率有明显区别。 (3)发现了2个与3个黄牛群体的体重和胸围性状都有关联的多态位点,即NUCB2第9位点和GAD1的第3位点,在南阳牛、郏县红牛和秦川牛群体中,其突变纯合基因型的体重和胸围均大于野生型,这2个SNP位点可用作体重和胸围的分子标记。