巴音布鲁克羊、德国美利奴羊、多浪羊BMPR-IB、BMP15、GDF9、MC4R、CAST基因的研究

摘要

绵羊育种主要是改善其生长和繁殖性状。迄今为止已发现了一些控制这些生长和繁殖性状的基因，比如，BMPR-IB、BMP15和GDF9已被确认为绵羊的高繁殖力主效基因;黑素皮质素受体-4(melanocortin-4 receptor，MC4R)是一类G-蛋白偶联受体，主要在下丘脑表达，在体重、能量平稳和采食量的调控中发挥重要作用。钙蛋白酶抑制蛋白(calpastatin，CAST)是钙蛋白酶系统的主要成员之一，它是钙激活蛋白酶的抑制因子，可以通过激活钙蛋白酶或降低钙蛋白酶抑制蛋白的活性来提高肌肉的嫩度，改善肉质。
　　 本研究利用连接酶检测反应(ligase detection reaction，LDR)技术及生物信息学技术，检测了绵羊繁殖候选基因BMPR-IB、BMP15和GDF9在巴音布鲁克羊(含低产和高产两个群体)、德国美利奴羊、多浪羊中的多态性，并分析了其多态性与产羔性状的关系;同时检测了生长性状候选基因MC4R和CAST在德国美利奴羊中的多态性并分析了其与部分产肉性状的关系，为绵羊的标记辅助选择提供了参考依据。本研究主要包括以下内容:
　　 Ⅰ以巴音布鲁克羊普通群(100只，B群)和多羔小群(20只，A群)、内蒙古有完整产羔记录的德国美利奴羊、巴州的多浪羊为研究对象，采用LDR技术，对BMPR-IB，BMP15和GDF9三个高繁殖力基因的10个位点:BMPR-IB基因FecB突变位点，BMP15基因上FecXI、FecXB、FecXL、 FecXH、FecXG和FecXR突变住点以及GDF9基因上G1、G8和FecTT突变位点，进行单核苷酸多态性(single nucleotidepolymorphism，SNP)检测，以比较BMPR-IB基因、BMP15基因和GDF9基因在巴音布鲁克羊普通群和多羔小群、德国美利奴羊及多浪羊中的多态性，并与产羔性能进行关联分析。
　　 Ⅱ以内蒙古有完整生长、产肉性能(初生重、背膘厚度、眼肌面积、日均增重)测定记录的德国美利奴羔羊为研究对象，采用LDR技术对MC4R基因上4个突变位点、CAST基因第二外显子上7个突变位点进行SNP检测，并与生长、产肉性能进行关联分析。
　　 主要结果是:
　　 1 BMPR-IB基因在巴音布鲁克羊、德国美利奴羊、多浪羊中的多态性及其与产羔数的相关性
　　 在巴音布鲁克羊群中发现了BMPR-IB/FecB基因突变。其中，A、B两群的野生型(Fec++)、杂合型(FecB+)和突变型(FecBB)基因型频率分别为0.15、0.7、0.15和1.0、0、0，对应的野生型和突变型基因频率分别为0.5、0.5和1.0、0。 A群与B群独立性检验结果表明，FecB多态位点对巴音布鲁克羊群体的产羔数具有极显著影响。据此推测:BMPR-IB/FecB可确认为影响巴音布鲁克羊多羔群产羔数的主效基因，并可以此遗传标记对该群体的繁殖力性状实施标记辅助选择。在德国美利奴羊和多浪羊中未发现BMP-IB/FecB突变，由此推断，BMPR-IB/FecB突变与德国美利奴羊和多浪羊的繁殖性能无关联。
　　 2 BMP15基因在巴音布鲁克羊、德国美利奴羊、多浪羊中的多态性及其与产羔数的相关性
　　 在三个品种中均未检测到BMP15基因上的FecXI、FecXB、FecXL、FecXH、FecXG和FecXR等6个位点发生突变，据此推测:6个关联高繁殖力的BMP15基因的突变与巴音布鲁克羊、德国美利奴羊、多浪羊的繁殖力无关联。
　　 3 GDF9基因在巴音布鲁克羊、德国美利奴羊、多浪羊中的多态性及其与产羔数的相关性
　　 在巴音布鲁克羊、德国美利奴羊GDF9基因上检测到了G1突变，但未检测到FecGH(G8)、FecTT突变， G1突变在德国美利奴羊达到中度多态，在所检测群体中均处于Hardy-Weinberg平衡状态，但其多态与产羔数的相关性不显著;在多浪羊中未检测到GDF9基因的三个突变位点。据此推测:GDF9基因的上述位点不是影响巴音布鲁克羊、德国美利奴羊、多浪羊产羔数的主效基因。
　　 4 MC4R基因在德国美利奴羊中的多态性及其与部分产肉性状的相关性
　　 在德国美利奴羊MC4R基因上检测到了G309A、G508A、G1232A和T1456C4个突变。各突变位点在所检测群体中处于Hardy-Weinberg平衡状态，其中G1232A突变位点达到中度多态，其余三个位点为低度多态。4个突变位点中，G309A突变AA型背膘厚极显著高于GG型(P＜0.01);AG型背膘厚显著高于GG型(P＜0.05)，眼肌面积、出生重AA型显著高于AG型、GG型(P＜0.05); G1232A突变背膘厚AA型、AG型显著高于GG型(P＜0.05);日增重AA型显著高于GG型(P＜0.05)。据此推测:MC4R基因是影响德国美利奴羊生产性状的QTL或与控制这些性状的QTL有连锁，因此有关标记将来可能用于这些性状的标记辅助选择。
　　 5 CAST基因在德国美利奴羊中的多态性及其与部分肉用性状的相关性
　　 德国美利奴羊在CAST基因上存在CAST3-1、CAST3-2、CAST3-3、CAST3-4、CAST7-1、CAST7-2和CAST7-3等7个突变位点，统计结果:CAST3-2、CAST3-3和CAST7-1突变位点达到中度多态，其余4个突变位点为低度多态。但这7个突变位点与出生重、日均增重、背膘厚、眼肌面积等生产性能均未达到显著相关，这些突变位点是否影响其他生产或肉品质性状还有待于进一步研究。

目录

声明

摘要

缩略语中英文对照

第一章 绵羊高繁殖力基因BMPR-IB、BMP15、GDF9研究进展

1 BMPR-IB基因

1．1 FecB基因的由来

1．2 FecB基因的定位

1．3 FecB基因的遗传效应

1．4 FecB基因的生理效应

1．5 FecB基因研究进展

1．6 FecB基因的应用

2 BMP15基因

2．1 BMP15基因的结构及染色体定位

2．2 BMP15基因的作用机制

2．3 BMP15基因与动物繁殖性能的关系

2．4 BMP15基因研究进展

3 GDF9基因

3．1 GDF9基因的结构、染色体定位

3．2 GDF9基因的功能

3．3 GDF9基因与BMP15基因在卵巢功能上的协同作用

3．4 GDF9基因与哺乳动物繁殖性状关系的研究进展

第二章 关联绵羊生长、产肉性状基因MC4R、CAST研究进展

1 MC4R基因研究进展

1．1 黑素皮质素受体-4(MC4R)结构特点及生理分布

1．2 黑素皮质素受体-4(MC4R)的调控机制

1．3 黑素皮质素受体-4(MC4R)基因的研究进展

2 CAST基因研究进展

2．1 钙蛋白酶系统概述

2．2 钙蛋白酶系统的研究进展

第三章 LDR方法简介

1 工作原理

1．1 连接酶检测反应(ligase detection reaction，LDR)

1．2 测序分型方法

2 操作流程

2．1 抽提全血基因组DNA

2．2 多重PCR扩增

2．3 多重LDR反应

2．4 测序仪检测

2．5 检测结果

3 连接酶检测反应(ligase detection reaction，LDR)的优点

第四章 巴音布鲁克羊、多浪羊、德国美利奴羊

1 巴音布鲁克羊

1．1 巴音布鲁克羊的生长环境

1．2 巴音布鲁克羊的生态特征

2 多浪羊

2．1 外貌特征

2．2 被毛品质

2．3 生产性能

3 德国美利奴羊

第五章 巴音布鲁克羊多胎家系的发现

第六章 BMPR-IB基因在巴音布鲁克羊、德国美利奴羊、多浪羊三个绵羊品种中的研究

1 材料与方法

1．1 实验材料

1．2 主要仪器、设备及主要试剂

1．3 实验方法

1．4 统计分析方法

2 结果

2．1 BMPR-1B基因在巴音布鲁克羊中的多态性

2．2 BMPR-1B基因在德国美利奴羊中的多态性

2．3 BMPR-1B基因在多浪羊中的多态性

3 讨论

4 结论

第七章 BMP15基因在巴音布鲁克羊、德国美利奴羊、多浪羊三个绵羊品种中的研究

1 材料与方法

1．1 实验材料

1．2 主要仪器、设备及主要试剂

1．3 实验方法

2 结果

2．1 BMP15基因在巴音布鲁克羊中的多态性

2．2 BMP15基因在德国美利奴羊中的多态性

2．3 BMP15基因在多浪羊中的多态性

3 讨论

4 结论

第八章 GDF9基因在巴音布鲁克羊、德国美利奴羊、多浪羊三个绵羊品种中的研究

1 材料与方法

1．1 实验材料

1．2 主要仪器、设备及主要试剂

1．3 实验方法

1．4 统计分析方法

2 结果

2．1 GDF9基因的G1位点、G8位点和FecTT位点的LDR结果及基因分布

2．2 GDF9(G1)基因的遗传多样性参数统计

2．3 德国美利奴羊产羔数与年份、胎次、GDF9(G1)基因型的相关性

3 讨论

3．1 绵羊GDF9基因的多态性

3．2 影响德国美利奴羊双羔性的因素

4 结论

第九章 德国美利奴羊MC4R基因SNPs及其与部分肉用性状关联性分析

1 材料与方法

1．1 实验材料

1．2 主要仪器、设备及主要试剂

1．3 实验方法

1．4 统计分析方法

2 结果

2．1 LDR结果及基因分布

2．2 MC4R基因群体遗传效应统计分析

2．3 MC4R多态位点与生产性状的关联分析

3 讨论

4 结论

第十章 德国美利奴羊CAST基因SNPs及其与生长性状关系的研究

1 材料与方法

1．1 实验材料

1．2 主要仪器、设备及主要试剂

1．3 实验方法

1．4 统计分析方法

2 结果

2．1 LDR结果及基因分布

2．2 CAST基因群体遗传效应统计分析

2．3 CAST多态位点与生产性状的关联分析

3 讨论

4 结论

参考文献

全文结论

创新之处

攻读学位期间发表的学术论文

致谢