绵羊胴体成分性状QTL的元分析及相关基因的克隆、时空表达谱分析

摘要

胴体成分是绵羊育种中一个非常重要的经济性状。与其它复杂的生理性状相比，表型值的测定也相对简单。因此，针对胴体成分及其相关性状的QTL定位已经有了许多报道。综合这些信息将有助于深入理解胴体成分性状的遗传变异机制。本研究对156个影响胴体成分的QTL进行了综合分析。先将原始的QTL进行映射，并用元分析法对映射后的QTL进行分析，产生了12个MQTL。这些MQTL与原始的QTL相比，定位的准确性都得到了提高。然后，对MQTL和绵羊已经定位的候选基因进行关联分析。同时，收集牛的胴体成分候选基因，通过比较基因组图定位到参考图谱中，建立与MQTL的关联。通过文献检索和收集，共检索到13篇文献，对检索到的文献进行QTL的信息收集，共收集到156个影响绵羊胴体成分的QTL，涉及9个品种，共计9127个个体。其中，影响胴体体重（CW）的QTL12个，影响脂肪性状（FAT）的QTL50个，影响活体体重（LW）的QTL33个，影响肌肉性状（MUS）的QTL61个。经映射分析，将搜集的绵羊胴体成分相关的QTL整合在一张遗传图谱上。映射后的QTL没有覆盖整个基因组，而是分布在1，2，3，4，5，6，8，11，18，20，21号染色体。并且在这些染色体上的QTL分布明显不平衡。2号和18号染色体包括了56％的QTL，2号和18号染色体均包含了25个以上的QTL，而4，8，11和21号染色体上的QTL数目都未超过3个。同时，不同染色体上的分布方式也有所不同，有的表现为簇集在一定区域内。映射后的156个QTL中，有10个是单个QTL，剩下的146个QTL经元分析，产生了12个MQTL。最准确的MQTL分别位于2号和18号染色体上，相应的CI值为4．37 cM、8．98 cM和4．35 cM。MQTL的估计CI值，降低了原始QTL的平均CI值，降低的范围为0．85～72．65 cM。QTL置信区间平均减少40．54 cM，增加了QTL定位的准确性，有利于相关候选基因的鉴定。1号染色体上共有2个元QTL，MQTLl（215．86 cM）和MQTL2（294．37 cM）。2号染色体上共有3个元QTL，MQTL3（95．41 cM）、MQTL4（143．44 cM）和MQTL5（244．58cM）。3号染色体上共有2个元QTL，MQTL6（19 cM）和MQTL7（243 cM）．5号染色体上有1个MQTL8（0．23 cM）。6号染色体上有1个元QTL9（1．06 cM）。18号染色体上共有2个元QTL，MQTL10（76．18 cM）和MQTL11（100．4 cM）。20号染色体上有1个元QTL12（65．26cM）。根据报道的结果，经映射到参考图谱后，有两个已知的绵羊候选基因与MQTL关联。牛基因组中控制胴体成分性状的基因13个，使用虚拟绵羊图谱，3个基因与元QTL存在关联关系。选择与MQTL4关联最紧密的肌肉生成抑制素（MSTN），以及没有与任何MQTL关联的生肌决定因子（MRF）家族作为功能候选基因。采用荧光定量PCR技术，检测了MSTN和MRF家族在出生后绵羊肌肉中的表达方式及表达的组织特异性，以确定这些基因在胴体组成中的具体功能。荧光定量结果表明：肌肉组织中MSTN mRNA的表达量显著高于大脑、心脏和肝脏组织（P<0．05）。肝脏组织中MSTN mRNA的表达量显著低于肌肉和大脑组织（P<0．05）。大脑组织和心脏组织间MSTN mRNA的表达量差异不显著。出生后到60日龄背最长肌中MSTNm RNA的表达量不断下降，60日龄时最低，60日龄到105日龄开始上升。105日龄到195日龄保持在一个相对稳定的平台期。之后又开始下降。MRF家族仅在骨骼肌中表达，在非肌肉组织均不表达。在所研究的出生后的肌肉发育过程中，MYOD、MYOG和MYF5在出生不久的骨骼肌中表达量很高，但随年龄的增长，处于不断的减少中，虽然，MYF6m RNA的表达量105日龄最高，但差异不显著。同时MYF6在研究的整个过程中，表达量没有呈一个固定的变化趋势，基本维持衡定。这一结果表明，MYF6在维持成年肌肉中发挥作用。MYOD、MYOG、MYF5和MYF6的差异表达可能是控制不同肌细胞发育和肌纤维类型的重要方式。同时，采用RT-PCR方法，得到了MYOG和MYF6的CDS全序列。绵羊MYOG基因CDS区核苷酸序列与普通牛之间的同源性为96％。而绵羊MYF6基因CDS区核苷酸序列与普通牛之间的同源性高达99％。 本研究筛选出了5个与MQTL关联的候选基因，这些基因可能具有较大的研究价值。结果表明，结合元分析法和比较基因组图是对所研究性状进行新候选基因鉴定的有效方法。另外，MQTL附近的标记有助于标记辅助选择。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前言

1 研究背景

1.1 绵羊基因组中QTL定位结果存在的问题

1.2 QTL的整合图谱

1.3 整合后QTL的元分析

1.4 绵羊的比较基因组图

1.5 绵羊胴体成分性状的复杂遗传机理

2 本研究的主要目的和内容

第二章 文献综述

1 绵羊遗传连锁图的绘制

1.1 实验群体设计

1.2 目前绘制绵羊遗传连锁图的主要资源参考家系

1.3 绵羊遗传连锁图的研究进展

2 绵羊物理图谱和比较图谱

2.1 绵羊物理图谱的研究进展

2.2 绵羊比较图谱的研究进展

3 绵羊QTL定位的主要方法

3.1 候选基因法

3.2 基因组扫描法

4 绵羊的网络资源

5 生肌调节因子家族研究进展

5.1 生肌调节因子家族概述

5.2 MYOD基因的研究进展

5.3 MYOG基因的研究进展

5.4 MYF5和MYF6基因的研究进展

5.5 Myostatin基因的研究进展

第三章 胴体性状QTL的元分析及候选基因的关联

1 数据和方法

1.1 QTL文献信息的收集

1.2 QTL定位信息的收集

1.3 QTL映射

1.4 元分析

1.5 胴体相关基因与元QTL的关联分析及位置候选基因的筛选

2 结果与分析

2.1 影响胴体成分的QTL的整合及在绵羊基因组的分布

2.2 影响胴体成分QTL元分析

2.3 元QTL与候选基因的关联及位置候选基因的筛选

3 讨论

3.1 绵羊胴体成分及相关性状的定位结果

3.2 QTL的映射整合

3.3 QTL的元分析

3.4 候选基因与MQTL的关联

第四章 MSTN基因和MRF家族的组织和时间表达差异分析

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.2 实验方法

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 组织总RNA提取结果

2.2 普通PCR的扩增结果

2.3 荧光定量PCR结果

3 讨论

3.1 MSTN基因的时间特异性表达

3.2 MSTN基因的组织特异性表达

3.3 MYOD、MYOG和MYF5基因的时间特异性表达

3.4 MYF6基因的时间特异性表达

3.5 MRF家族时间特异性表达与家族成员具体功能的联系

第五章 绵羊MYOG和MYF6基因cDNA克隆及其序列分析

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.2 仪器与试剂

1.3 实验方法

2 结果与分析

2.1 MYOG基因克隆和序列分析

2.2 MYF6基因克隆和序列分析

2.3 MRF家族基因编码区的同源性分析

3 讨论

3.1 MYOG基因的序列分析

3.2 MYOG基因的多态性

3.3 MRF基因家族基因的同源性

第六章 结论与展望

1 本研究总结

1.1 文献信息收集和群体

1.2 QTL的映射整合

1.3 映射后QTL的元分析

1.4 元QTL与候选基因的关联

1.5.MSTN的组织和时间差异表达

1.6 MYOG、MYOD和MYF5基因的时间差异表达

1.7 MYF6基因的时间差异表达

1.8 MRF家族时间特异性表达与家族成员具体功能的联系

1.9 MYOG和MYF6的CDS区克隆研究

2 下一步的研究思路

参考文献

致谢

博士在读期间发表的论文（2005～2008）