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骨骼肌是动物体内最丰富的组织,其生长发育相关性状是肉用家畜最重要的性状。本试验选用生长速度快但肉质较差的大白猪和生长速度慢但肉质较好的梅山猪作为试验动物,采用芯片技术方法,探讨了4月龄大白猪和梅山猪之间背最长肌基因表达量的变化。根据表达状况和生理生化功能,选取四个基因作为影响猪肌肉性状或者脂肪性状的候选基因。应用比较基因组学和生物信息学等方法进行候选基因的分离鉴定;采用RT-PCR进行部分基因的组织与时间表达研究;利用直接测序法对所分离片段进行SNP检测;以2000年和2004年两批大×梅F2代为试验材料,进行基因多态性与胴体性状和肉质性状的关联分析。研究结果如下:
1、应用含23937条探针的的Affymetrix猪全基因组寡聚核苷酸芯片检测5头大白猪和4头梅山猪在4月龄背最长肌差异基因。通过多重比较,筛选出有统计学意义的差异表达的相关基因(P<0.01)。结果表明,差异表达的基因共有386个,其中表达上调的基因240个,主要包括有IGF2、CTNNB1、HSP47等;表达下调的基因146个,有HSPCA、MDH2、CYP2D25、GLUL等基因。
2、CDP-甘油二酯-肌糖-3-磷脂酰转移酶(CDP diacylglycerol inositol-3phosphatidy transferade、CDIPT):又叫磷脂酰肌醇合成酶,是CDP-酒精磷脂酰转移酶Ⅰ类家族成员之一。在芯片中大白猪表达量是梅山猪的1.5倍。通过Realtime PCR验证,也表明大白猪与梅山猪之间存在着差异,差异倍数为3倍。本研究获得了猪CDIPT基因的mRNA和基因组的序列。猪CDIPT基因具有两个转录本,二者之间相差93个碱基。利用CLUSTALW、CDD、Signal P3.0、Prosite等软件对所编码蛋白质的结构、功能等特征进行了预测和分析。组织表达谱分析表明,该基因广泛表达于各个组织中。转录本Ⅰ在睾丸、子宫和卵巢中表达量较高,转录本Ⅱ在肺脏、脾脏和肝脏中表达量高。在肌肉组织中,只检测到转录本Ⅱ的表达。采用实时定量-PCR方法对大白猪与梅山猪不同表达阶段进行了分析表明,CDIPT的表达量随着日龄的增加而增加,在2月龄表达量最高,到了4月龄表达量急剧下降最低。对所获得序列进行SNP检测,建立了CDIPT基因密码子ATG前156 bp处PCR-Taq I-RFLP酶切分型技术,在所检测的3个猪种中B等位基因的频率都要高于A等位基因的频率。标记与生产性状关联分析表明,BB基因型的个体具有更高的肩部背膘厚、肌内脂肪、眼肌宽和板油,以及较低的股二头肌大理石纹、股二头肌色值、肌内水分和瘦肥比率。建立了猪CDIPT基因密码子ATG前9碱基缺失PCR-PAGE电泳技术,发现C等位基因频率在三个猪种中均表现出高于T等位基因频率。标记与生产性状关联分析表明,TT基因型个体具有更好的胴体性状和肉质性状。
3、肌聚多糖-β基因(Beta-sarcoglycan,SGCB):是Yoshida等从骨骼肌中分离出的一个有关肌细胞间连接的基因。SGCB蛋白是抗萎缩素糖蛋白复合体的一个亚基。它的缺失将会导致整个复合体的消失,使得肌肉细胞间的连接不紧密,从而引起肌肉萎缩综合症2E型。在芯片中大白猪表达量是梅山猪的1.84倍。通过实时定量-PCR验证,差异倍数为2.4倍。本研究获得了猪SGCB基因的mRNA和部分基因组的序列。利用CLUSTALW、CDD、Signal P3.0、Prosite等软件对所编码蛋白质的结构、功能等特征进行了预测和分析。组织表达谱分析表明,该基因高表达于肺和肌肉组织中,肾脏和卵巢组织表达量最低。采用实时定量-PCR方法对大白猪与梅山猪背最长肌的不同表达阶段进行了分析,SGCB基因在大白猪中表达量随着日龄的增加而逐步增加。梅山猪表达量在1月龄表达量高,到了2月龄表达量急剧下降,4月龄则表达量又有所增加。对所获得序列进行SNP检测,建立了猪SGCB基因外显子4-ARMS-PCR分型技术,在所检测的3个猪种中,长白猪中A等位基因频率较优于B等位基因频率。标记与生产性状关联分析表明,AA基因型可以获得较好的背最长肌pH。建立了猪SGCB基因第四外显子A600T的PCR-TaiI-RFLP酶切分型技术,检测发现在国外引入品种中只有一种基因型,而梅山猪表现出三种基因型。标记与生产性状关联分析表明,AA基因型的个体可以获得好的胴体性状,而BB基因型个体则具有好的肉质性状。
4、谷氨酸盐氨水连接酶(glutamate-ammonia ligase,GLUL):又叫谷氨酸盐合成酶。GLUL基因参与谷氨酸盐代谢途径、肽多糖生物合成途径和氮代谢。我们可以看出这些代谢均与能量代谢有关。在芯片中梅山猪表达量是大白猪的4倍。通过实时定量-PCR验证,差异倍数为11倍。本研究获得了猪GLUL基因的mRNA和部分基因组的序列。利用CLUSTALW、CDD、Signal P3.0、Prosite等软件对所编码蛋白质的结构、功能等特征进行了预测和分析。组织表达谱分析表明,该基因高表达于肺和脂肪组织中,心、小肠和卵巢组织表达量最低。采用实时定量-PCR方法对大白猪与梅山猪背最长肌的不同表达阶段进行了分析,GLUL基因在大白猪和梅山猪表达情况相同,在1月龄和4月龄猪背最长肌组织中表达量都很微弱,到了2月龄表达量却很高。对所获得序列进行SNP检测,建立了猪GLUL基因第四外显子C585T处PCR-DdeI-RFLP酶切分型技术,在所检测的3个猪种中,检测发现在国外引入品种中只表现AA基因型,而梅山猪只表现出BB基因型。标记与生产性状关联分析表明,AA基因型的个体具有高的背最长肌pH、背最长肌色值高和股二头肌色值高的特点。
5、肌肉加帽蛋白beta(F-actin-capping protein subunit beta, CAPZB): CAPZB蛋白是肌动蛋白家族的成员之一。在芯片中大白猪的表达量是梅山猪的3倍。通过Real time PCR验证,差异倍数为3倍。本研究获得了猪CAPZB基因的mRNA序列。利用CLUSTALW、 CDD、 Signal P3.0、 Prosite等软件对所编码蛋白质的结构、功能等特征进行了预测和分析。组织表达谱分析表明,该基因转录本Ⅰ高表达于肺、子宫和脂肪组织中,肝、肾脏和卵巢组织表达量最低。转录本Ⅱ只在心脏和肌肉组织中特医表达。采用实时定量-PCR方法对转录本Ⅱ在大白猪与梅山猪背最长肌的不同表达阶段进行了分析,CAPZB基因在大白猪和梅山猪表达情况相同,随着日龄的增加,表达量逐渐升高。建立了猪CAPZB基因第三外显子G294T处PCR-SSCP酶切分型技术,检测发现在国外引入品种中表现三种基因型,梅山猪只表现出AA基因型。标记与生产性状关联分析表明,BB基因型的个体能够获得板油低和好的背最长肌大理石纹的特点。