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绵羊FABP4、IGFBP3和SPP1基因遗传变异对脂肪、生长和胴体性状的影响

闫伟  
【摘要】:本研究采用候选基因策略,以FABP4、IGFBP3和SPP1基因为候选基因,应用PCR-SSCP技术检测了中国藏绵羊2个群体(欧拉羊和甘加羊)以及新西兰9个绵羊品种共11个群体的候选基因多态性。明确绵羊候选基因单核苷酸突变位点、鉴定潜在的单体型和基因重组事件、预测潜在非同义突变(cSNP)对蛋白结构和功能的影响。研究新西兰绵羊和中国藏绵羊群体候选基因遗传特征和差异。基于FABP4蛋白对动物脂肪沉积和生长的潜在作用,分析柯伯华斯绵羊多脂型和瘦肉型群体FABP4基因变异分布差异和罗姆尼羊FABP4变异对生长性状及脂肪(GR值)和胴体性状的影响,探讨FABP4基因遗传变异作为绵羊生长、脂肪和胴体性状分子标记的可能性。主要研究结果如下: 1. FABP4、IGFBP3和SPP1基因多态性 9个新西兰绵羊品种和2个藏绵羊群体的1469个样本中,FABP4基因外显子2-内含子区域和外显子3-内含子3区域分别检测出11种和10种不同的SSCP带型。外显子2-内含子2区域的SSCP带型为A_1A_1、B_1B_1、C_1C_1、D_1D_1、A_1B_1、B_1C_1、A_1C_1、A_1D_1、C_1D_1、B_1D_1和B_1E_1(A_1A_1、B_1B_1、C_1C_1和D_1D_1为纯合子,A_1B_1、B_1C_1、A_1C_1、A_1D_1、C_1D_1、B_1D_1和B_1E_1为杂合子。外显子3-内含子3区域SSCP带型为A_2A_2、B_2B_2、C_2C_2、D_2D_2、A_2B_2、A_2C_2、B_2C_2、C_2D_2、B_2D_2和A_2D_2(A_2A_2、B_2B_2、C_2C_2和D_2D_2为纯合子,A_2B_2、A_2C_2、B_2C_2、C_2D_2、B_2D_2和A_2D_2为杂合子)。9个新西兰绵羊品种和2个藏绵羊群体的384只个体中,IGFBP3和SPP1均为相同的SSCP带型。 绵羊FABP4基因共检测出9条不同的变异序列,分别为A_1、B_1、C_1、D_1、E_1、A_2、 B_2、 C_2和D_2(GenBank accesson number: JX290313-JX290317和JX409931-JX409934)。鉴定8处单核苷酸变异位点,分别为c.246+33位置碱基C缺失、c.246+37位置AG转换、c.246+46位置CT转换、c.246+47位置GA转换、c.317位置AG转换、c.348+166位置TC转换、c.348+298位置TC转换和c.348+356位置CT转换。c.317位置AG转换造成氨基酸突变,即106位Lys(AAG)Arg(AGG)。 2.绵羊FABP4基因SNPs连锁不平衡、单体型和重组分析 对483只绵羊两多态区域SNPs进行连锁不平衡分析。结果表明绵羊FABP4基因两多态区域SNPs间连锁不平衡程度较低(D′=0.548,r2=0.119),发生重组的概率较高且存在14种潜在的单体型。单体型分别为A_1A_2、A_1B_2、A_1C_2、A_1D_2、B_1A_2、B_1B_2、B_1C_2、C_1A_2、C_1B_2,、C_1C_2、D_1A_2、D_1B_2、D_1C_2和E_1A_2。 绵羊FABP4基因两多态区域分别鉴定一条Chi-like序列(5′GTTGGTGA3′和5′GCTGGTGA3′)以及多条8碱基反向重复序列,表明其可能促进绵羊FABP4重组发生。5个不同家系后代观察到多种单体型,且利用定位绵羊不同染色体DQA_2、ADRB3和PRNP基因证实各单体型个体与父代遗传关系正确,表明绵羊FABP4基因曾经发生重组事件。, 3.绵羊FABP4蛋白三级结构模拟及Lys106Arg氨基酸突变效应预测 采用同源建模方法构建FABP4蛋白三级结构模型,其基本单元主要由2个α螺旋和10个β链组成。模型可靠性打分为0.73(0-1之间),表明预测模型结构可靠性较高。基于建模结果,预测106位Lys(AAG)Arg(AGG)突变不直接影响绵羊FABP4蛋白结构和功能,但c.317AG非同义突变可能存在变异连锁效应影响绵羊FABP4蛋白和功能。 4.新西兰绵羊和中国藏绵羊群体FABP4基因遗传特征及差异 10个绵羊群体共575只个体中,10个绵羊群体均检测出A_1、B_1和C_1。除无角陶赛特和甘加羊群体外,8个绵羊群体检测出D_1,而E_1仅在无角陶赛特和考力代群体检出。A_1频率为38.4%,为优势等位基因且A_1B_1为优势基因型。10个绵羊群体均检测出A_2、B_2和C_2,但考力代、美利奴、欧拉羊和甘伽羊群体未检测出D_2。B_2频率为48.3%,为优势等位基因且A_2B_2为优势基因型。新西兰绵羊FABP4基因两多态区域偏离Hardy-Weinberg平衡状态(P﹤0.01),而藏绵羊FABP4基因两多态区域处于Hardy-Weinberg平衡状态(P0.05)。罗姆尼群体与派仑代群体基因型分布无差异(P0.05),美利奴群体与考力代群体基因型分布有差异(P0.05)。新西兰绵羊群体FABP4基因两个多态区域均为高杂合度,且多态信息含量(PIC)多为高度多态(PIC0.5)。中国藏绵羊群体均为高纯合度,且多态信息含量(PIC)均为中度多态(0.25PIC 0.5)。10个绵羊群体的聚类结果表明欧拉羊和甘伽羊、考力代和美利奴羊及罗姆尼和派仑代羊分别聚在一起。 5新西兰柯泊华斯绵羊瘦肉型和多脂型群体FABP4基因变异分布差异 在本研究瘦肉型和多脂型群体间,FABP4基因变异分布差异显著(P0.001)。在外显子2-内含子2区域,多脂型绵羊群体观察到5种等位基因且A_1为优势等位基因(0.51),瘦肉型绵羊观察到3种等位基因且C_1为优势等位基因(0.89)。在外显子3-内含子3区域,多脂型绵羊观察到2种等位基因且B_2为优势等位基因(0.83),瘦肉型绵羊观察到3种等位基因且C_2为优势等位基因(0.59)。 6.罗姆尼绵羊FABP4基因变异对生长性状的影响 分别建立3种不同的效应模型评估等位基因(单体型)存在/缺失、等位基因拷贝数和基因型对4个生长性状(初生重、断尾重、断奶重和断奶前生长率)的影响。 单体型A_1-A_2和C_1-C_2均与低初生重存在关联(P0.1)。单体型C_1-A_2与高初生重存在关联(P0.1)。单体型C_1-A_2与低断尾重存在关联(P0.1)。单体型C_1-C_2与低断奶重存在关联(P0.1)。基因型对断尾重、断奶重和断奶前生长率有显著影响(P0.05)且基因型A_2C_2断尾重(12.831±0.273Kg)、断奶重(28.849±0.452Kg)和断奶前生长率(265.668±4.779g/d)均最低。 7.罗姆尼绵羊FABP4基因变异对脂肪和胴体性状的影响 分别建立3种不同的效应模型评估等位基因(单体型)存在/缺失,等位基因拷贝数和基因型对脂肪性状(GR值)和胴体性状(热胴体重、腿部肉产量、腰部肉产量、肩部肉产量、总产肉量、腿部肉比例、腰部肉比例和肩部肉比例)的影响。 等位基因A_1与高GR值、低腿部肉产量、低腰部肉产量和低总肉产量存在关联(P0.05/0.1)。等位基因A_2与低热胴体重存在关联(P0.1)。等位基因B_1与高腿部肉比例和低肩部肉比例存在关联(P0.1)。等位基因D_1与高肩部肉产量存在关联(P0.1)。单体型A_1-A_2与低热胴体重、低腿部肉产量、低腰部肉产量、低总肉产量、低腰部肉比例和高肩部肉比例存在关联(P0.05/0.1)。基因型对肩部肉产量有影响(P0.1)且基因型A_1B_1肩部肉产量(16.296±0.133Kg)最低。


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