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1 第 卷 第 期 年 月 西北农林科技大学学报 自然科学版!"#$%&' " # () * + 网络出版时间,--,.// 01,! 网络出版地址 # " #)".,,./ 秦川肉牛 及 基因 与肉质性状的关联性 余横伟 桂林生 胡 言 昝林森 西北农林科技大学动物科技学院 陕西杨凌, 国家肉牛改良中心 陕西杨凌, 陕西省肉牛工程技术研究中心 陕西杨凌, 摘 要 目的 探索脂肪酸结合蛋白 & ): ) ; " #&$ 及脂肪酸结合蛋白 &$ 基因对秦川牛肉用新品系肉用性状的影响 为秦川肉牛的选育提供理论基础 方法 随机选择 月龄健康的秦川肉牛 /, 头 尾静脉采血 头 提取血液 0$ 23 扩增 及 基因 检测其单核苷酸多态性 位点 并分析 位点基因型和单倍型组合对肉牛肉用性状 背膘厚 眼肌面积 肌间脂肪含量 的影响 结果 测序发现 在 基因第 个内含子上检测出 个 位点 ;.25 在 基因第 个内含子上检测出 个 位点 ; $5 和 ; 2 在第 外显子上检测出 个 位点 ; $ 基因 ;.25 位点不同基因型的肌内脂肪含量差异显著 /55 基因型显著高于 25 和 22 基因型 对 &$ 基因而言 ; 2 位点上的 22 基因型肉用性状表现较优 其眼肌面积极显著高于 和 25 基因型 肌内脂肪含量显著高于 和 2 基因型 /; $ 位点上的 55 基因型的肉用性状较优 其背膘厚显著高于 22 和 25 基因型 / 是最优秀的单倍型组合 其眼肌面积和肌内脂肪含量分别极显著高于单倍型组合 和, 结论 及 基因与秦川牛肉用新品系肉用性状关联紧密 关键词 秦川牛肉用新品系 基因 基因 多态性 关联分析 中图分类号. 文献标志码 $ 文章编号,-.,--,!" # $ ' " ;!" ' #" ; ' 6$ #"! "#$%!&'% $' %"!,! # % % ($ % %$!,! )' $! %$ %* $! "!!,! 1: " " ## ) "" " # );" " # " # < :"" "!" "" ") )": # # : "") ; < :"" " +") $ /,< :"" " " ;" 7 #!" " #" ): )# "#!!" " " ") " " 5 "!""= ")0$ : ) )";" "#!" " "): 23 5 " # );" "#!" " ") )" " # "# ) : ");" "# " #: "## # ) " # " " ) #!" " 9") 3"# 收稿日期,-- 基金项目 国家科技支撑计划项目 / $0 国家现代农业产业技术体系建设专项 2$3 - 陕西省科技统筹创新工程计划项目 作者简介 余横伟..7 男 陕西商洛人 在读硕士 主要从事肉牛养殖与育种研究 (-../,88 通信作者 昝林森.7 男 陕西扶风人 教授 博士 博士生导师 主要从事动物生长发育调控及牛遗传育种与繁殖研究 (- 9 #"

2 西北农林科技大学学报 自然科学版 第 卷 5 " "! # " ;.25 &$ )! "" "!" " "" ## "# &$ ") ; $5 ); 2 # ); $ "= ; " - " )" # ;.25! # # " " ")! # / )" ) ) #! 55 9 ;"# )# ; ;" +& #"! 25;" " )22;" " $; 2 # " ) ) #! 22 9 ;"# ) ;" # ) " # " " )2 ;" "# ; / $; $ - #" ) ) #! 55 9 ;"# ) ;" : "## 22 )25;" "# ; - / $2$-$2$) " ):"" " " $ $-$ $ ' $ ), $ $-5 $ +&! #" ## " : ");" " 2 # # # ;" " ) )# ; # " # < - :"" " < :"" ";" "#;" "# # ## # # 脂肪酸结合蛋白 & ): ) ; " # &$ 又称为心脏型脂肪酸结合蛋白 - &$ 可与血浆长链脂肪酸 ;- ) 2&$ 结合 作为机体主要的能量来源 2&$ 维持着心脏的正常功能 敲除小鼠的 基因 会导致其 2&$ 代谢过程发生紊乱 在大鼠实验模型中发现 血清 的水平与大鼠遭 电击后的血压显著相关 此外 在小鼠的心脏舒张过程中 基因的缺失能够明显抑制心脏对棕榈酸的吸收和氧化 而心肌细胞对葡萄糖的吸收和利用却提高了 > 这说明 基因在维持机体内脂肪酸代谢的动态平衡方面发挥着重要的调控作用 脂肪酸结合蛋白 &$ 又被称为 $- &$ 同 &$ 一样 也是 &$ # 家族的重要成员之一 其能够在各种细胞区室如过氧化物酶体 线 /- 粒体 内质网 脂质液滴 核内结合脂肪酸和相关化合物 基因最早由 ";" 等于. 年在脂肪细胞中检测到 与脂肪酸具有高度亲, 和性 参与 2&$ 的合成代谢 基因在脂肪细胞中的表达受脂肪酸和胰岛素水平的调 控 以肥胖小鼠为模型 敲除 基因能导致其胰岛素和血浆葡萄糖水平显著下降 且胰岛素. 抗性增强 是肥胖相关代谢综合征的关键介质 研究表明该蛋白在 型糖尿病患者体内的表达水平显著高于正常人 导致患者血浆甘油三酯和胆固醇的水平降低 这说明胰腺 细胞受到保护 - 机体的脂质代谢被改善 在 5- 细胞中发现 过表达 基因可增强线粒体功能 进而促进脂肪细胞分化和脂质沉积 干扰 基因则 表现出相反的效果 鉴于 和 基因在机体脂质代谢过程中所发挥的关键作用 笔者推测其可以作为候选基因 用于畜禽肉用性状的选育研究中 因此 本研究以 和 为目标基因 检测其单核苷酸多态性 分析不同基因型及单倍型组合对秦川牛肉用新品系 以下简称 秦川肉牛 肉用性状的影响 以期为秦川肉牛分子育种提供新的理论方法和技术途径 材料与方法 血样的采集及 0$ 的提取 在西北农林科技大学国家肉牛改良中心和陕西省秦川肉牛良繁中心 随机选择 月龄健康的秦川肉牛 /, 头 尾静脉采血 头 样品采集完毕后置于 7? 保存 使用 5 $ ) 0$ 试剂盒 北京 天根 提取血样 0$0$ 质量和浓度分别采用 /> 琼脂糖凝胶电泳及紫外分光光度计进行检测 和 基因的 23 扩增 根据 " 公布的牛 基因序列 基因组 0$ 登录号为 $2 /. 3$ 登录号为 +, 和 的基因序列 基因组 0$ 登录号为 $2, 3$ 登录号为 +, 利用 " / 软件设计引物 表 交由上海生工生物工程技术服务有限公司合成 23 反应体系为 含有核酸染料的 )5 # +0$ " 的 + =/ )) 1 上游 下游引物 各 模板 0$/ ; 23 反应条件如下./? 预变性 /.? # 退火 # 退火温度见表,?#/ 个循环,? 延

3 第 期 余横伟 等 秦川肉牛 及 基因 与肉质性状的关联性 伸? 保存 23 扩增产物用 > 琼脂 基因 " " 位点的检测 糖凝胶电泳检测 表 秦川肉牛 和 基因引物序列信息 5 : " "8 " " " # );" "# < :"" " 引物序列 /AA " #"8 " " &5 52$$ $$225 2$2$5 3$ $ 52$$5 &$$$$55$$2$$ $ $ &$52$$22$22$5$$$ $ 3 5$522$ 2$ $$$ 52$ 将扩增的 23 产物送至上海生工生物工程技术服务有限公司进行纯化并测序 测序结果使用 0$+$ 软件进行对比分析 寻找 位点 秦川肉牛肉用性状指标的测定 肉用性状包括背膘厚 & 眼肌面积 ' $ 和 肌内脂肪 +& 含量 个指标 按照桂林生等的检测方法进行测定 / 数据统计与分析 根据基因型统计结果 计算基因型频率 等位基因频率 多态信息含量 遗传杂合度, 和有效等位基因数 # 并进行 ) -B" :" ; 平衡适应性检验 B( 同时 使用 $ 1*- (B 软件对 基因的 位点进行连锁不平衡分析及单倍型分析 采用 软件中的 + 模型 分别对 和 基因突变位点的基因型与秦川肉牛肉用性状 背膘厚 眼肌面积和肌间脂肪含量 进行相关性分析 采用邓肯法 0 # 进行均数间的多重比较 结果用 平均数 C 标准误 表示 以 / 为差异显著水平进行差异显著性分析 + 模型如下 -. D/ 0 - * -. 其中 -. 为个体表型值 / 为群体均 退火温度? $ " ;" " " 扩增区域 ) # / 部分第 内含子和部分 A 非翻译区 ) A'53 "; / / 部分第 内含子和第 外显子 )"= 部分第 内含子 第 外显子和部分 A 非翻译区 "= ) A'53 "; 值 0 为标记基因型效应 - 为年龄效应 * -. 为随机误差 结果与分析 和 基因 23 产物检测 图 和 为本试验 对引物的 23 扩增结果 目的片段的长度分别为 //. 和 /: 结果显示 扩增产物电泳条带清晰 特异性较好 可以用作后续测序分析 + 0$ + " / 23 产物 + 0$ + " 7/ 23 ) 图 秦川肉牛 基因部分第 内含子和部分 A 非翻译区的 23 扩增 & ; ) A'53 "; ) ) # < :"" " + 0$ + " 23 产物 + 0$ + " 7 23 ) 图 秦川肉牛 基因部分第 内含子和第 外显子的 23 扩增 & ; )"= ;" " < :"" " + 0$ + " / 23 产物 + 0$ + " 7/ 23 ) 图 秦川肉牛 基因部分第 内含子 第 外显子和部分 A 非翻译区的 23 扩增 & ; "= ) A'53 "; ;" " < :"" "

4 ! 西北农林科技大学学报 自然科学版 第 卷 和 基因的 位点分析牛 基因位于第 号染色体上 基因全长 : 含 个外显子 本研究在 基因第 内含子上检测出 个 即 ;.25 图 牛 基因位于第 号染色体上 基因全长.: 同样含 个外显子 本试验在 基因第 内含子上检测到 个 分别是 ; $5 图 / 和 ; 2 图 在第 外显子上检测出 个 即 ; $ 图, 在检测到的 个 中 ; $5 只有 种基因型 分别是 $$ 和 $5 基因型 55 基因型缺失 其他 个位点均有 种基因型 图 秦川肉牛 基因的 位点 ;.25 & ; ;.25 ;" " < :"" 图 / 秦川肉牛 基因的 位点 ; $5 & ; / ; $5 ;" " < :"" 图 秦川肉牛 基因的 位点 ; 2 & ; ; 2 ;" " < :"" " 本研究分析了以上 个 位点的基因型频率 等位基因频率 杂合度 有效等位基因数和多态信息含量等遗传指标 并用卡方检验检测 ) - B" :" ; 平衡状态 表 显示 在 基因 ;.25 中 22 为优势基因型 2 是该位点的优势基因 在 基因 ; $5 和 ; $ 图, 秦川肉牛 基因的 位点 ; $ & ;, ; $ ;" " < :"" " 中 $$ 为优势基因型 $ 为优势基因 在 基因 ; 2 中 为优势基因型 为该位点优势基因 卡方检验 表 表明 除 ; $5 位点 值, 大于自由度为 时 1/ 值 /.. 处于不平衡状态外 其余 个位点均处于 ) -B" :" ; 平衡状态 表 秦川肉牛 和 基因 位点的基因型和等位基因分布频率 5 : " " " ) " " "8 " "# );" "# # < :"" " 位点 基因型频率 " " "8 " $$ $5 2 $ 等位基因频率 $ " " "8 " $ 5 2 ;.25 /,. / , 7 ; $5 7 7,/ / 7 7 7,/ / 7 7 ; / / ; $ / 7 7,/ 7 7 / 表 秦川肉牛 和 基因 个 # 的遗传参数 5 : " " " "" # ; #! );" "# < :"" " 位点 杂合度, 有效等位基因数 # 多态信息含量 2 ) -B" :" ; 平衡性检验 值 B( " ;.25. ; $5., ; 2 /. /, ; $,/ / / /, 注 ) -B" :" ; 平衡检验当自由度为 时 / D /.. D. " ) -B" :" ;) #"8 :! " "") # / D /.. D.

5 第 期 余横伟 等 秦川肉牛 及 基因 与肉质性状的关联性 " 和 基因 位点基因型对秦川肉牛肉用性状的影响 将秦川肉牛的 个肉用性状分别与 基因突变位点的基因型进行关联分析 结果 表 显示 ;.25 位点不同基因型个体的背膘和眼肌面积无显著差异 肌内脂肪含量差异显著 / 其中 55 基因型个体显著高于 25 和 22 基 因型个体 对 基因而言 ; 2 位点上的 22 基因型个体肉用性状较优 其眼肌面积极显著高于 和 2 基因型个体 肌内脂肪含量显著高于 和 2 基因型个体 / ; $ 位点上的 55 为优良基因型 其背膘厚显著高于 22 和 25 基因型 / 表 和 基因的 位点对秦川肉牛肉质性状的影响 5 : "( " # # );" "# " 8 # < :"" " 位点 # 基因型 样本数 " "# " 背膘厚 & 眼肌面积 ' $ 肌内脂肪含量 > +& 22.,C / //C /,, C :$ &$ ; /C /,,C., C /:$ 55.C /. C, C / $ &$ ; $5 $$..C / / C,,,C $5..C, / C,,C, 22 C /.,C $,,/C./ $ &$ ; 2 2.,C / C.:, /.C /:$ /.C.,C./:,.C /:$ 22.C :$ / C, /C, &$ ; $ 25../C :$ / /C., /.C 55 /C, $ / C., /C 注 同列数据后标不同小写字母表示差异显著 / 标不同大写字母表示差异极显著 标相同字母或未标字母者表示差异不显著 / 下表同 "#0 " "!" #" "" ) "# ; ) " " " /) " " " #" "" # ) ""= " " # ; ) " - " "! "# " "" # "" " # ; ) " " " / 5 "! ;:"! 基因 位点的单倍型和连锁不平衡分析 通过 $ 1* (B 软件对 基因上的 个 位点进行单倍型分析 总共检测到 种单倍型 分别为 表 / 表 / 显示 单倍型 " 表 / 秦川肉牛 基因单倍型分析 单倍型 的发生频率最高 为 其次为单倍型 和 发生频率分别为 和 由于发生频率低于 / 的单倍型在统计学分析中没有意义 故删除单倍型 / 和 保留其他单倍型用于后续分析 5 : "/ "# ;" "# )" "8 " "# < :"" " ; $5 ; 2 ; $ 发生频率 & "8 " $ 2 $ $ 2, $ $ $ / 5 2 $ 5 2, 5 $ 5 对 基因中的 ; $5 ; 2 ; $ 个 位点两两进行连锁不平衡分析 结果 $ 值均小于 表 基于 $ 值大于 表明 个 位点间具有较强的连锁 / 不平衡效应的原则 可知以上 个 位点间不存在强的连锁性 / 基因 位点单倍型组合对秦川肉牛肉用性状的影响经分析得出 基因中 个 位点共有. 种单倍型组合 将发生频率低于 / > 的不具有统计分析意义的 种单倍型组合删除 对剩余的, 个单倍型组合进行关联性分析 结果见表,

6 # 西北农林科技大学学报 自然科学版 第 卷 由表, 可知, 种单倍型组合背膘厚无显著差异 单倍型组合 个体的眼肌面积极显著高于单倍型组合 个体 并且显著高于单倍型组合, 和 个体 / 肌内脂肪含量方面 单倍型组合 个体极显著高于单倍型组合, 因此 在本试验群体中 可被视为一种最为优秀的单倍型组合 表 秦川肉牛 基因 位点的连锁 不平衡分析 $ 值 5 : "(# ") "# 0 # ;" " < :"" " 位点 # ; $5 ; 2 ; $ ; $5 7 ; ; $ 7 7 表, 基因单倍型组合对秦川肉牛肉质性状的影响 5 : ",( " # 0 " ;" "# " 8 # < :"" " 单倍型组合 样本数 0 " " 背膘厚 & 眼肌面积 ' $ 肌内脂肪含量 > +&..C, / /C, $, C $..C /,C :$, C $.C /,.C /:$, /C $,./.C /. C :$, C $.,C. /C //:, /C $...C, /,C,:$, C $,./C / / /,C /.:$, C : 讨 论 基因在动物的心脏 骨骼肌和乳腺组织中呈现高水平表达 参与脂肪酸的转运 促进脂肪酸的合成 对脂肪沉积 转运及基因的转录具有重要 的调控作用 在, 基因中鉴定的新 位点与北京油鸡的大腿和胸肌的 +& 含量相, 关 2 等克隆出猪 基因的 3$ 并检测出了 个 位点 通过关联性分析发现 位于第 外显子上编码 号位氨基酸的 $ 突变可显著影响背膘厚 同样以猪为研究对象. 等在 基因的第 内含子上发现了 个 位点 其均与背最长肌的嫩度 含水量和风味 密切相关 " 等在肉牛 基因中检测出 个 位点 其中位点 #./. 显著影响牛的眼肌面积 本试验对秦川牛 基因全长进行了多态性分析 结果在其第 内含子上发现 个 位点 ;.25 该位点不同基因型的肌内脂肪含量差异显著 / 基因型 55 个体显著高于基因型 25 和 22 作为膜周边蛋白 &$ 可与长链脂肪酸 脂肪氧化产物和环氧化酶等疏水性化合物相结合 参与其代谢及信号转导过程 在调控糖脂代谢和胰岛 素分泌方面发挥着重要作用 目前 在人和小鼠 上对该蛋白研究得比较全面 + # 等在 基因的启动子区域发现了 个 位点 分别为 ; 7/.$ 和 ; 7,$ 这 个 位点均能影响转录因子的结合 进而影响日本 和牛的大理石花纹 等在用 23-2 研究白猪 号的过程中发现 位点 : 的点突变对肌内脂肪 +& 含量有显著的 影响 在 个中国山羊品种中 E 等通过 2 技术 在 基因第 内含子上检测到 个 位点 该位点与山羊的肌内脂肪含量紧密相 / 关 1 等在韩国牛 基因外显子上检测到 个 位点 其均显著影响牛肉脂肪酸组成 本试验在秦川肉牛 基因上检测到 ; $5 ; 2 和 ; $ 个 位点 除 ; $5 外 其余 个 位点与秦川肉牛肉用性状紧密关联 其中 ; 2 可以显著影响眼肌面积和肌内脂肪含量 ; $ 则可以显著影响背膘厚 单倍型组合关联性分析发现 单倍型组合 个体眼肌面积和肌内脂肪含量显著高于其余单倍型组合 值得注意的是 本试验检测出的可显著影响秦川肉牛肉用性状的 个 位点 ;.25 ; $5 和 ; 2 中 ;.25 和 ; 2 分别定位于 和 基因的内含子上 且为同义突变 这 个位点影响肉用性状的机制可能是 内含子 位点可能与同一染色体上其他基因上存在的 位点呈现完全连锁 状态 内含子 位点可能影响剪接供体位点, 或其附近区域 导致翻译过程发生改变

7 第 期 余横伟 等 秦川肉牛 及 基因 与肉质性状的关联性 $ 结 论 本研究发现 基因 ;.2 5 和 基因 ; 2 ; $ 在秦川肉牛中存在多态性 与肉用性状紧密关联 基因 个 位点的优势单倍型组合为 $2$-$2$ 其个体眼肌面积和肌间脂肪含量极显著或显著高于其他单倍型组合 故可将 和 基因作为影响肉用性状的候选基因用于标记辅助选择 以加速秦川肉牛定向高效选育和群体遗传改良 参考文献 姜延志 刘晓研 李芳琼 等 猪, 基因多态性及其与肌内脂肪含量的相关研究 畜牧兽医学报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谈 笑 &$ 对 5- 脂肪细胞中脂肪酸代谢和线粒体功能的影响 0 陕西杨凌 西北农林科技大学 5 E 3"; &$ ) " : # ) - ) 5- ) "# 0 ; ; =!"#$%&' " # 桂林生 昝林森 王洪宝 等 ) 和 ) 基因多态性及合并基因型与秦川牛肉用性状的关联分析 畜牧兽医学报 /,-,. 6 B ; " ( " # # ; " ) - : ");" "# ) ) ) ;" "# " 8 # < " 2 "#" $ ) *"" " "#/,-,. ) +" )" # =") " "..-/ /& $ " ;") #"8 : # $ 3" //,-, 李 娟 杜新华 陈 燕 等 牛 转基因小鼠的遗传及表达特性研究 畜牧兽医学报 /,/-,/ 0 E 2 " " ) ;" " " # )"= "## : ";" " #;" " 2 "#" $ ) *"" " "#/,/-,/, "+ 2 " 6 " $## # $-&$ ) -&$ " #! " # " ;- " $ " " " $## ;" " - # ;" "! : - "## ) #- " ; + " ; 3" # -. E 4 B2 " "# ; " ) *) ;" " # # ) 3$"= "#- # # " + " ; 3" #,.-.. " " &&" " $ 3" )" )" # # ) :"" " " " # ) + " 3"#" / /- 6 ; ; ; " ( " # ) " " ) " # ;! " " ) " ) ;"# : " ""#" 2 "#" $ /-/. 下转第 / 页

8 第 期 胡 言 等 中国荷斯坦牛 # 基因多态性及其与泌乳性状的关联性 '" #" ;" ""= ) # "! ) # 2 "#" #" # " ") # - " + E 3" $# ; ": #"- "- # ") "; $- 3$ # ## ")! "" # + 3 # " " 3" ) " +") ".-/ 徐晨希 王梦琦 朱小瑞 等 中国荷斯坦牛 基因 A 端 突变对乳中脂肪酸组成的影响 中国农业科学..- E 2 EB ; + <6 E 3" ;" "A" ) " " # )# # 2 "#" - #" 2 "#"$; " " ; 3" ") # : " ### ;" "# )" ## #! # ) ## # < "'% /$/' + " )2" :"#/.,-, /3" 2 " 6 ; 6" $ ) ;, ;" " # ## ")! :)!" ; ):) " ; : " + 3",,- 上接第, 页 + # ; :55 : : " 5 " # " " "; # ": " );" "# " ## ")! :"" 8 # "# " " - 6 ; 6 ; " $## ;" " #! " 8 # -! "#! " " ",-, E < 5 ; B6 ;< " 5 ";" " - # # ## ")! " " )" "## ""2 "#" "#"" : "")# 29" $ " " /- /1 0 "" +" )" " ; " " )" # ) # ## ")! :"" " ") & $ ) )- ; " 4 " " $ " "/.-. + E E + " ) ;" " - # # " ## ")! ;! # ; " + " )2" :"#,/-,2 &6 ; &" ;" $## # ) "" - # " " # # ") # ).! # 9 " " 2 "#" " "5"#+ " #,,-

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