利用基因芯片技术筛选和鉴定温州水牛乳质性状相关基因

【摘要】温州水牛是国家级畜禽遗传资源保护品种。与普通牛奶相比,水牛奶拥有较高的干物质含量,具有很大的潜在价值。因此发掘温州水牛的候选功能基因和单核苷酸多态性分子标记,能够为乳用温州水牛的分子标记辅助育种及其乳产品的开发利用提供理论依据和技术支持。本试验以平阳县挺志温州水牛乳业有限公司和湖北荆门市沙洋县五里镇奶水牛养殖示范基地内的温州水牛为研究对象,选取泌乳前期、泌乳中期、泌乳后期各10头温州水牛,分析了不同泌乳时期外周血白细胞基因组表达谱变化情况,并对不同泌乳时期的差异表达基因进行了KEGG通路分析。选取JAK-STAT信号通路、TGF-β信号通路和Wnt信号通路作为研究对象,确定不同泌乳时期这些通路内的2倍上调或下调的IL-21R等共4个差异表达基因及其分子功能。并将IL-21R基因列为温州水牛乳质性状的候选功能基因,运用PCR-SSCP方法对134头温州水牛IL-21R基因的进行了SNPs检测。同时对已报道的与中国荷斯坦奶牛乳质性状相关的STAT1基因3’UTR,STAT4基因intron20和PRL基因exon4内存在的SNP在温州水牛试验群体内进行了检测。结果如下：(1)温州水牛不同泌乳时期牛全基因组表达谱芯片结果显示,不同时期基因的检测数及检测率分别为：泌乳早期12187/50.50%,泌乳中期11697/48.50%,泌乳后期11967/49.60%。不同泌乳时期间,泌乳前期和泌乳中期之间2倍上调或下调的差异表达基因分别为77个和74个；泌乳中期和泌乳后期之间2倍上调或下调的差异表达基因分别为29个和91个；泌乳前期和泌乳后期之间2倍上调或下调的差异表达基因分别为51个和82个。(2)不同泌乳时期2倍上调或下调的差异表达基因GO分类第一水平上的基因涉及移位、生物过程负调控、生物过程正调控、大分子复合物、免疫系统过程、定位建立、定位、刺激应答、胞外区、发育过程、新陈代谢、生物过程调控、生物调控、生理过程、细胞过程、多细胞生物体过程、等生物学功能；涉及到的细胞组成有细胞器组分、细胞器、细胞外区域、细胞组分、细胞、；分子功能中涉及转运活性、分子转运活性、结合、催化活性、酶调节活性。(3)对不同泌乳时期所有2倍上调或下调的差异表达基因进行了KEGG通路分析选取其中的JAK-STAT信号通路、’TGF-β信号通路和Wnt信号通路3个信号通路,确定这些通路中的2倍上调或下调的差异表达基因为IL-21R、Smad2、DCN,THBS1。这些基因涉及受体活性、蛋白结合、双链DNA结合、转录因子活性、蛋白二聚体的活性、钙离子结合等分子功能。(4)选取基因芯片筛选出的JAK-STAT信号通路中的差异表达基因IL-21R作为研究对象,以温州牛基因组DNA为模板,运用PCR-SSCP方法对其进行了SNPs检测与遗传学多态性分析。结果发现,试验设计的21对引物中,U5、U6、U17和U19检测到7个多态分别为A19819G、19834T、C20357T、G20490A、C20531T、G34152A、G34523A。使用Haploview4.2软件对这7个SNP进行了连锁不平衡分析,构建了2个单倍域(Haplotypeblock),A19819G和C19834T两个SNP位点处于连锁状态,形成单倍域1,C20357T、G20490A和C20531T三个SNP位点处于连锁状态,形成单倍域2；分析发现,这7个SNP均为中度多态,x2适合性检验结果表明,除了G34523A这个SNP,其它6个SNP均未处于Hardy-Weinberg平衡状态。(5)以温州牛基因组DNA为模板,对已报道的与中国荷斯坦奶牛乳质性状相关的GTAT1基因3UTR,STAT4基因intron20和PRL基因exon4内存在的SNP进行检测,结果显示,温州水牛试验群体在STAT13’侧翼区检测到一中度多态的突变G141804A；而在STAT4基因intron20上检测到一中度多态的9462594627dupAAG突变；PRL基因exon4上检测到一中度多态的SNP(C7576T),但该突变并未引起编码氨基酸的改变,均编码丝氨酸(TCC→TCT)。
【作者】杨晓方；
【导师】蒋永清；石放雄；
【作者基本信息】南京农业大学，动物遗传育种与繁殖，2013，硕士
【关键词】基因芯片；乳质性状；JAK-STAT信号通路；IL-21R；SNP；

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