PRLR和STAT4基因多态性及其与牛生产性状关联性研究

摘要

本研究以966头牛为样本（包括3个品种：中国荷斯坦、鲁西黄牛和渤海黑牛），通过PCR-SSCP，PCR-RFLP和DNA测序等方法检测牛PRLR基因和STAT4基因中新的单核苷酸多态性（SNPs）位点，并将发现的这些SNPs位点及其不同单倍型与牛的生产性状进行关联性分析，筛查与奶牛产奶性状相关的分子标记，为未来培育高产奶量、高乳蛋白及高乳脂率奶牛提供参考依据。
　　 一.PRLR基因多态性与牛生产性状关联性分析
　　 催乳素受体（PRLR）在从催乳素到乳蛋白基因的信号通路中起着关键作用。它与催乳素结合后激活JAK2激酶，进而使得STAT5转录因子磷酸化随后结合到乳蛋白基因启动子的识别序列上。因此，PRLR可作为奶牛乳蛋白量和乳蛋白率的候选基因。
　　 本试验在PRLR基因中发现了12个SNPs位点，其中42054A>G突变产生了TasⅠ的识别位点，通过PCR-RFLP方法酶切分成AA，AG和GG三种基因型。在中国荷斯坦牛群体中，AG基因型为优势基因型，而在鲁西黄牛和渤海黑牛中，GG基因型为优势基因型。另一个42275C>T多态位点可被MspⅠ识别产生三种基因型CC，TC和TT。在中国荷斯坦牛中，CC为优势基因型，而在鲁西黄牛和渤海黑牛中，TT为优势基因型。这2个多态位点在所研究的3个群体中均处于Hardy-Weinberg平衡状态（P>0.05）。
　　 将检测的793头中国荷斯坦奶牛的这两个多态性位点与产奶性状进行了相关性分析，发现其对产奶性状均没有显著影响。进一步地单倍型分析表明：在构建的8种单倍型中，AACC单倍型个体的乳脂率显著高于AGCC、AGTC和GGTC个体（P<0.05），因此，AACC单倍型个体所生的后代其乳成分高的可能性更大，可作为选育的单倍型分子标记。
　　 二.STAT4基因多态性与牛生产性状关联性分析
　　 信号转导和转录激活因子4（STAT4）在乳蛋白基因的表达和乳腺发育中起着重要作用。本试验通过与相关的序列比对，发现了4个新的SNPs位点（g.62624A>Css175327225，g.60330A>G ss175327226，g.63823G>C ss175327227和g.66912C>Tss175327228）。4个位点中，有2个（g.62624A>C和g.63823G>C）没有在所研究的三个品系中检测到。通过PCR-RFLP方法，突变位点g.60330A>G ss175327226由内切酶MspⅠ识别切成三种基因型AA，AG和GG。另一个位点g.66912C>T ss175327228通过PCR-SSCP方法仅检测到两种基因型CC和TC。
　　 g.60330A>G位点的等位基因频率在牛的3个品种中存在差异。将检测的793头中国荷斯坦奶牛的STAT4基因的多态性位点与产奶性状进行了相关性分析。g.60330A>G多态位点对奶牛的305天成年产奶当量和乳脂率具有显著性影响（P<0.05），但与乳蛋白率、乳脂量和乳蛋白量没有相关性（P>0.05）。然而，g.66912C>T多态位点与产奶性状没有显著相关性（P>0.05）。因此，STAT4基因的g.60330A>G突变可作为一种分子标记以区别多种群体，并在牛的育种计划中用于产奶量和乳脂率的选择。
　　 g.60330A>G和g.66912C>T多态位点单倍型分析表明：共构建出6种单倍型，AATC和AACC单倍型个体的乳脂率显著高于AGCC单倍型组合个体（P<0.05）；AGTC单倍型个体的乳蛋白率显著高于AGCC单倍型组合个体（P<0.05）；AGCC单倍型个体的305 d成年产奶当量显著高于GGCC和GGTC单倍型个体（P<0.05）。综合分析后发现，AATC单倍型组合个体在乳脂率（最高）、乳蛋白率和产奶量（均位居第三）方面均为有利等位基因组合，可作为未来选育高产奶量和高乳品质牛群的单倍型分子标记。

目录

文摘

英文文摘

英文缩写说明

第一章 文献综述

1 我国奶业生产与奶牛分子育种发展的现状

2 奶牛产奶性状主效基因的研究进展

3 中国牛品种介绍

3.1 中国荷斯坦奶牛

3.2 鲁西黄牛

3.3 渤海黑牛

4 催乳素受体的研究进展

4.1 PRLR结构和功能

4.2 PRLR基因的定位

4.3 PRLR基因的表达及调控

4.4 PRLR基因的多态性研究

4.5 与疾病关系

5 信号转导与转录激活因子4的研究进展

5.1 催乳素受体和信号转导与转录激活因子4的联系-JAK-STATS途径

5.2 PRLR与STAT4的关系

6 家畜分子遗传标记技术

6.1 SNP作为遗传标记的优势

6.2 SNP的检测技术

第二章 牛PRLR基因多态性的检测及其与生产性状关联性分析

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.2 牛基因组DNA的提取和检测

1.3 牛PRLR基因的PCR扩增

1.3 PCR-SSCP分析和测序

1.5 数据统计分析

2 结果与分析

2.1 基因组DNA的提取

2.2 PCR扩增产物检测结果

2.3 PRLR基因多态性检测结果

2.4 基因分型

2.5 牛PRLR基因多态位点的基因型和等位基因频率

2.6 牛PRLR基因多态位点的群体遗传特性

2.7 牛PRLR基因多态位点与荷斯坦奶牛生产性状的相关性分析

2.8 牛PRLR基因多态位点的单倍型分析

3 讨论

3.1 样品的采集、保存

3.2 关于DNA抽提的优化

3.3 PCR反应体系与反应条件的优化

3.4 PRLR基因的多态性与生产性状的关系

3.5 PRLR基因的单倍型分析及其与生产性状的关系

第三章 牛STAT4基因多态性的检测及其与生产性状关联性分析

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.2 牛基因组DNA的提取和检测

1.3 牛STAT4基因的PCR扩增

1.4 PCR-SSCP分析和测序

1.5 数据统计分析

3 结果与分析

2.1 基因组DNA的提取

2.2 PCR扩增产物检测结果

2.3 测序结果

2.4 基因分型

2.5 牛STAT4基因多态位点的基因型和等位基因频率

2.6 牛STAT4基因多态位点的群体遗传特性

2.7 牛STAT4基因多态位点与荷斯坦奶牛生产性状的相关性分析

2.8 牛STAT4基因多态位点的单倍型分析

3 讨论

参考文献

附 录

致 谢

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