牦牛四个低氧适应基因的遗传多态性研究

【摘要】：牦牛是青藏高原地区特有的牛种,主产于海拔3000米以上的地区,享有“高原之舟”的赞誉,对青藏高原的生态环境具有极强的适应性。本研究以申扎牦牛、帕里牦牛、类乌齐牦牛、斯布牦牛、麦洼牦牛、中甸牦牛以及三江黄牛(参照牛种)作为研究对象,选择和低氧适应相关的EPAS1、EGLN1、HYOU1、HMBS基因,利用DNA混合池技术,结合PCR-RFLP法和直接测序法,分析了EPAS1、EGLN1、HYOU1和HMBS基因在牦牛中的SNPs遗传多态性,以期探究牦牛能够适应高原低氧环境的分子信标,为进一步探讨牦牛高原低氧适应性的机制提供一定理论帮助。得到以下结果:1、在牦牛EPAS1基因中检测到了3个特异性突变位点(rs82125C→T、rs82138G→A和rs82140 A→C),三江黄牛中未检测到这3个突变位点。通过基因分型发现,在rs82125(C→T)突变位点上CC基因型在斯布牦牛和中甸牦牛中为优势基因型,杂合基因型TC在申扎牦牛、帕里牦牛、类乌齐牦牛和麦洼牦牛中为优势基因型;在rs82138(G→A)突变位点上,6个牦牛类群的优势基因型均为GG基因型;在rs82140(A→C)突变位点上除了中甸牦牛外,AA基因型在其余牦牛类群中均为优势基因型。卡方适合性检验表明除在rs82125(C→T)位点上帕里牦牛和斯布牦牛处于不平衡状态外;其余类群均处于Hardy-Weinberg平衡状态。单倍型分析结果表明,除较低海拔类群的中甸牦牛外,单倍型TGA在各牦牛类群中的频率显著高于其它单倍型频率,Pearson's P value比对结果发现帕里牦牛与其它牦牛类群均存在极显著差异,表明优势单倍型TGA牦牛更能适应高原低氧环境,rs82125位点C→T突变产生的单倍型可能在牦牛适应高原低氧环境的过程中起着重要作用。2、在牦牛EGLN1基因中检测到了2个特异性突变位点(rs2900G→A和rs3386G→A),三江黄牛中未检测到这2个突变位点。通过基因分型发现,在rs2900(G→A)突变位点上GG基因型在6个牦牛类群中均为优势基因型;在rs3386(G→A)突变位点上,杂合基因型AG在帕里牦牛和中甸牦牛为优势基因型,GG基因型在其余牦牛类群均为优势基因型。卡方适合性检验表明在rs2900(G→A)位点上,所有牦牛类群均处于Hardy-Weinberg平衡状态;在rs3386(G→A)位点上申扎牦牛处于不平衡状态。单倍型分析结果表明,单倍型GG在各牦牛类群中的频率显著高于其它单倍型频率,可能单倍型GG牦牛更能适应高原低氧环境,EGLN1基因可以当做牦牛适应高原低氧环境的分子信标。3、在牦牛HYOU1基因中检测到了2个特异性突变位点(rs19683C→T和rs20759G→A),三江黄牛中未检测到这2个突变位点。通过基因分型发现,在rs19683(C→T)突变位点上TC基因型在申扎牦牛、帕里牦牛和类乌齐牦牛中为优势基因型,CC基因型在其余牦牛类群中均为优势基因型;在rs20759(G→A)突变位点上,除杂合基因型AG在申扎牦牛为优势基因型外,GG基因型在其余牦牛类群中均为优势基因型。卡方适合性检验表明在两个位点上所有牦牛类群均处于Hardy-Weinberg平衡状态。单倍型分析结果说明,分布在申扎牦牛、类乌齐牦牛、斯布牦牛、麦洼牦牛和中甸牦牛中的单倍型CG频率显著高于其它单倍型频率;单倍型TG在帕里牦牛中的频率显著高于其它单倍型频率,Pearson's P value比对结果显示,在高海拔的申扎牦牛、帕里牦牛与类乌齐牦牛和较低海拔的斯布牦牛、麦洼牦牛与中甸牦牛之间的P值存在显著或极显著差异。因此,单倍型CG的牦牛可能更能适应高原低氧环境,而rs19683位点C→T突变产生的优势单倍型TG可能对较高海拔的帕里牦牛适应长期以来的高原低氧环境起到更有利的作用。4、在牦牛HMBS基因中检测到了3个特异性突变位点(rs4161T→C、rs5819T→C和rs6068A→G),三江黄牛中未检测到这3个突变位点。通过基因分型结果发现,在rs4161(T→C)位点上,高海拔的申扎牦牛、帕里牦牛与类乌齐牦牛分别和较低海拔的斯布牦牛、麦洼牦牛与中甸牦牛相比,其基因型频率存在显著或极显著差异,推测T→C的突变可能对牦牛适应高原低氧环境起到正向作用。卡方适合性检验表明类乌齐牦牛在rs4161(T→C)位点上处于不平衡状态;在rs5819(T→C)位点上类乌齐牦牛与斯布牦牛处于不平衡状态;在rs6068(A→G)位点上类乌齐牦牛与斯布牦牛仍处于不平衡状态。单倍型分析结果说明,单倍型TTA在类乌齐牦牛、斯布牦牛与麦洼牦牛中的频率显著高于其它单倍型频率;单倍型CTA在申扎牦牛与帕里牦牛类群中的频率显著高于其它单倍型频率,Pearson's P value比对结果显示,在高海拔的申扎牦牛与帕里牦牛和较低海拔的斯布牦牛、麦洼牦牛与中甸牦牛之间P值存在极显著差异。因此,单倍型TTA牦牛可能更适应高原低氧环境,而rs4161位点T→C突变产生的优势单倍型CTA可能更有利于高海拔的申扎牦牛和帕里牦牛适应长期以来的高原低氧环境,同时暗示rs5819位点T→C突变和rs6068位点A→G突变产生的单倍型TCG不利于牦牛更好地适应高原低氧环境。