牛肉质性状候选基因标记效应及其表达特征研究

【摘要】：本研究以西门塔尔牛、安格斯牛、鲁西牛、秦川牛、晋南牛、夏洛莱牛、利木赞牛、海福特牛和西门塔尔牛×蒙古牛9个群体共323个个体为实验材料。利用生物信息学PCR-RFLP、PCR-SSCP、实时荧光定量PCR、DNA测序、DNA序列分析技术,克隆和分析了牛CAV1和CAV3基因,并研究了CAV1、CAV3、CAPN1、CAPN3、CAST、HRSP12和CACNA2D1共7个候选基因的遗传变异,同时探讨了在试验群体中的遗传特征及其与肉质和胴体组成性状(宰前活重、胴体重、屠宰率、净肉率、大理石花纹评分、眼肌面积、肉色、脂肪颜色、背膘厚、嫩度和日增重)的关系,并检测了CAV1、CAV3、CAPN1和CAPN3基因的mRNA表达量,旨在获取相应的分子遗传学信息,找到与牛胴体和肉品质性状相关的DNA标记,为中国地方牛品种选育提高、品种改良及分子标记辅助选择提供科学依据。获得的主要结果如下: 1.采用电子克隆(e-PCR)和反转录PCR(RT-PCR)等技术,从西门塔尔牛肌肉组织中克隆分离并得到了牛CAV1基因、CAV3基因cDNA的编码区(CDS)全长和部分非翻译区序列。 2.推导CAV1、CAV3蛋白的氨基酸序列,并通过生物信息学方法对其特征和功能进行了预测分析,预测结果表明牛CAV1、CAV3基因分别编码178和151个氨基酸,它们都含有22个氨基酸的跨膜特征功能结构域。结构域序列保守程度极高。 3. CAV1、CAV3、CAPN1、CAPN3、CAST、HRSP12和CACNA2D1基因在不同牛品种中,经扩增、克隆、测序和比对发现32个SNPs,其中颠换突变13个,转换突变19个。SNP突变中转换突变占突变的59.4%。 4.牛CAV1、CAV3、CAPN1、CAPN3、CAST、HRSP12和CACNA2D1基因遗传变异位点与肉质和胴体组成性状存在效应差异,结果发现: (1)CAPN1-StuⅠ位点在大理石花纹评分和嫩度指标上,AA型显著大于BB型(P0.05)。CAPN1-AgeⅠ位点在宰前活重指标上,AB、BB型个体显著大于AA型(P0.05)。CAPN1-MaeⅡ位点在宰前活重指标上,BB型个体显著大于AA型个体(P0.01);在屠宰率、净肉率、眼肌面积和嫩度指标上,AA型个体极显著大于AB、BB型个体(P0.01),在日增重指标上,AB、BB型个体显著大于AA型(P0.05)。SSCP-CAPN1α位点在嫩度上,AA型显著大于AB和BB型(P0.01);在日增重上,AB和BB型显著大于AA型(P0.05)。SSCP-CAPN1β位点在大理石花纹评分和嫩度上,AA型个体显著大于AB型(P0.01);在背膘厚上,AA型个体显著大于BB型(P0.05)。 (2)CAPN3-TaqⅠ位点不同基因型与胴体重之间存在显著相关:AB型个体的胴体重显著高于BB型个体(P0.05)。 (3)CAST基因在大理石花纹评分上,BB型显著高于AA型(P0.05);在嫩度指标上,BB型显著高于AA型和AB型(P0.01)。 (4)HRSP12-BsrⅠ位点在宰前活重和胴体重指标上,AB型个体显著大于BB型(P0.01);在大理石花纹评分上,AA型个体显著大于BB和AB型(P0.05)。 (5)CAV1-AvaⅡ位点在宰前活重、胴体重、大理石花纹评分和嫩度指标上,BB型显著高于AA型(P0.01)。CAV1-HinfⅠ位点在宰前活重和日增重指标上,BB型显著高于AA型(P0.05)。CAV1-BglⅠ位点在宰前活重指标上,BB型显著高于AA型(P0.05)。CAV1-MspⅠ位点在宰前活重、胴体重、眼肌面积和嫩度指标上,AA型显著高于AB型和BB型(P0.05)。 (6)CAV3基因在宰前活重指标上,BB型显著高于AB型(P0.05);在屠宰率指标上,AA型显著高于BB型(P0.05);在净肉率指标上,BB型显著高于AA型和AB型(P0.05)。 (7)CACNA2D1-HaeIII位点在胴体重和屠宰率指标上,BB型显著高于AB型(P0.01);在净肉率指标上,AA型显著高于AB型(P0.01);在背膘厚指标上,BB型显著高于AB型和AA型(P0.01)。 5.采用荧光定量PCR方法分析了CAPN1、CAPN3、CAV1、CAV3 4个基因在胎儿期、12月龄、24月龄和36月龄4个不同时期西门塔尔牛9种组织中的表达情况,结果如下: (1)CAPN1基因在肺脏、肌肉、肾脏、瘤胃、脾脏中胎儿期的mRNA表达量均显著高于其它三个时期(P0.01)。 (2)CAPN3基因在肌肉和心脏组织中胎儿期的表达量显著高于其它三个时期(P0.01)。 (3)CAV1基因在12月龄、24月龄、36月龄的脂肪中mRNA表达量显著高于胎儿期(P0.01),CAV1基因在24月龄、36月龄的肌肉mRNA表达量显著高于12月龄和胎儿期(P0.01)。 (4)CAV3基因在24月龄、36月龄肌肉中的mRNA表达量显著高于12月龄和胎儿期(P0.01),CAV3基因在12月龄、24月龄、36月龄小肠中的表达量显著高于胎儿期(P0.01)。