山羊多胎候选基因的研究进展论文

2024-12-24 14:08:38 来源: 作者:dingchenxi
摘要:山羊繁殖性能受微效多基因控制,随着分子生物学技术的发展,与山羊多胎性状相关的候选基因逐渐被挖掘和鉴定出来,该文综述了FSHR、GDF9、BMP15、BMPR-1B、INHA等重要的山羊多胎性状候选基因在山羊染色体定位、单核苷酸多态性及其对多胎性状的影响等方面的研究现状,为今后挖掘出更多山羊多胎分子标记提供参考。
摘要:山羊繁殖性能受微效多基因控制,随着分子生物学技术的发展,与山羊多胎性状相关的候选基因逐渐被挖掘和鉴定出来,该文综述了FSHR、GDF9、BMP15、BMPR-1B、INHA等重要的山羊多胎性状候选基因在山羊染色体定位、单核苷酸多态性及其对多胎性状的影响等方面的研究现状,为今后挖掘出更多山羊多胎分子标记提供参考。
关键词:多胎;性状;候选基因
0引言
繁殖性能可以对山羊养殖经济效益产生重大的影响,产羔数可以反映繁殖性能强弱,受到多个基因控制,运用常规育种技术,遗传进展速度慢。随着分子生物学技术的发展,如分子标记、高通量测序和遗传修饰等技术运用更加成熟,已挖掘和鉴定出一些与山羊多胎性状相关的候选基因,并应用于育种工作中,加快了育种进程[1]。本文综述了山羊多胎性状候选基因促卵泡激素受体(FSHR)、生长分化因子9(GDF9)、骨形态发生蛋白15基因(BMP 15)、骨形态发生蛋白受体1B(BMPR-1B)和抑制素A(INHA)等基因的研究进展,为今后挖掘出更多山羊多胎分子标记提供参考。
1 FSHR基因
促卵泡激素(FSH)是垂体分泌的一种激素,直接作用于卵巢,是卵泡发育、成熟以及最终引发排卵的必需物质,而FSH信息作用的发挥,需要经过卵泡上的相应受体即FSHR介导,才能传递到靶细胞内[2]。山羊FSHR基因位于11号染色体上,包括9个内含子和10个外显子[1]。
在济宁青山羊群体中,FSHR基因外显子10部分序列存在多态,存在EE和FF 2种基因型,EE基因型为优势基因型,FF基因型济宁青山羊产羔数最小二乘均值显著高于EE型(P<0.05)[3]。在陇东绒山羊群体中发现FSHR基因第10外显子上T1595G突变位点,该突变能显著影响产羔数(P<0.05),提示该基因可能是影响陇东绒山羊产双羔的主效基因[4]。在波尔山羊和马头山羊中发现FSHB基因外显子3发生A278 G突变,存在AA、AB和BB 3种基因型,AA型波尔山羊平均产羔数显著大于AB型和BB型(P<0.05)。超排后,AA型马头山羊卵巢上的大卵泡数显著高于AB和BB型(P<0.05)。同时还发现在FSHR基因外显子1发生C272T突变,存在AA和AB 2种基因型,AA型显著大于AB型母羊产羔数,超排后,AA型卵巢上黄体数和大、小卵泡均显著多于AB型母羊(P<0.05)[5]。这说明FSHR基因是影响山羊产羔数和超数排卵性状的的主效基因。
在贵州黑山羊、湘东黑山羊和南江黄羊中,FSHR基因5′端调控区发现有6处SNP突变,部分突变对前者产羔数有显著影响,BB型母羊产仔数显著高于AA型和AB型(P<0.05),但这些突变对后二者的产羔数无显著影响(P>0.05)[6]。这些发现表明FSHR基因效应与山羊品种有关。
2 GDF9基因
GDF9是转化生长因子β(TGFβ)家族成员之一,其基因位于山羊7号染色体,包含1个内含子和2个外显子。GDF9由卵泡特异性分泌,可以调节颗粒细胞的增殖和分化,调节哺乳动物卵泡的形成[1]。在山羊的20个组织器官中GDF9基因均有表达,其中,卵巢中的表达量最高,且在卵泡发育的整个过程中均有表达,但在绵羊和牛卵巢中GDF9基因仅在原始卵泡期表达[7-8]。
在济宁青山羊群体GDF9基因外显子2上发现G814A突变,AA基因型为优势基因型,AA基因型产羔数显著大于AB和BB型(P<0.05)[3]。在晋岚绒山羊GDF9基因A959C位点发现多态性,存在AA、AC、CC 3种基因型,AA为优势基因型,CC、AC基因型个体的产羔数显著高于AA型(P<0.05)[9]。在内蒙古白绒山羊中发现GDF9基因A66027842C位点发生突变,CC和AC基因型个体产羔数显著高于AA型(P<0.05)[10]。这说明GDF9基因是影响山羊产羔数的一个主效基因。
在伊朗捻角山羊和7种印度山羊GDF9基因外显子2上存在G4135A突变,与产羔数间的关联无显著差异[11]。在金堂黑山羊、关中奶山羊和西农萨能奶山羊也存在该突变,AA基因型产羔数显著多于GG型(P<0.05)。但在莱芜黑山羊、内蒙古白绒山羊和济宁青山羊中,GG基因型产羔数是多于AA型的(P<0.05),说明位点G等位基因与高产相关[12]。在低产陕北白绒山羊和高产济宁青山羊GDF9基因第2外显子上发现A3905C(Q320P)突变,且与产羔数存在显著正相关(P<0.05),CC基因型为产羔性状的优势基因型[13]。在6个印度山羊品种中也存在该突变,但该突变对产羔数无显著影响[14-15]。这说明随着品种的不同GDF9基因对山羊产羔数的作用也可能并不相同。
3 BMP15基因
BMP 15又称GDF9B,也是TGFβ家族成员之一,该基因只在卵母细胞中特异性表达,可抑制颗粒细胞中FSHR的表达,促进颗粒细胞分裂和分化,促进卵泡生长。BMP15基因在山羊上定位于X染色体,包含1个内含子和2个外显子[13]。
目前,发现在绵羊中与多胎性状有关的BMP15基因的突变主要有FecXH、FecXI、Fec XB、FecXG和Fec XL突变。但这些突变在山羊中较为罕见,在莎能奶山羊、关中奶山羊、南江黄羊、布尔山羊和黄淮山羊中未发现FecXH、FecXI、Fec XB和FecXG突变[3]。在龙陵黄山羊和云南黑山羊中未发现FecXH、FecXI、FecXB、FecXG和FecXL突变[16]。在高产的贵州白山羊中发现了FecXB突变,以杂合的AB基因型存在,但未在低产母羊中发现该突变,这提示BMP15基因的FecXB突变可能是影响贵州白山羊繁殖力的因素之一[17]。
在高繁金堂黑山羊和低繁藏山羊卵巢中BMP 15基因mRNA的表达量差异显著(P<0.05),说明卵巢中BMP15基因的表达量可以影响金堂黑山羊产羔性状[18]。在晋岚绒山羊BMP 15基因G735A位点发现多态性,存在GG、AG、AA 3种基因型,AG、AA基因型个体的产羔数显著高于GG型(P<0.05),这提示该位点可作为分子标记对晋岚绒山羊进行辅助育种[9]。在贵州黑山羊BMP15基因发现突变位点C6260G,GG型母羊个体产羔数显著高于CC基因型个体(P<0.05),这提示该突变位点可能使贵州黑山羊的产羔能力增强[19]。
4 BMPR-1B基因
BMPR-1B也是TGFβ家族成员,在各组织中广泛表达,且在卵巢中表达水平最高,影响颗粒细胞的分化、卵泡发育和排卵。BMPR-1B基因位于山羊6号染色体上,包括20个外显子。在绵羊中,BMPR-1B基因中的FecB突变可显著影响绵羊排卵数和产羔数,是影响绵羊多胎性能的重要突变,但是该突变在山羊中较为罕见[1]。在川中黑山羊、南江黄羊、黄淮山羊、波尔山羊、努比山羊、海门山羊、马头山羊、萨能奶山羊、关中奶山羊和Markhoz山羊BMPR-1B基因中均未检测到FecB突变[1,20-21]。在Assam hill山羊BMPR-1B基因中发现了突变位点G773C,但该突变对产羔数无显著相关(P>0.05)[22]。在内蒙古白绒山羊BMPR1B基因中发现了突变位点C29893723G、G29897064 A、G29897722A、C29897734A和C29938673 G,这些突变位点的CC、GG、GA、CA和CC基因型个体产羔数分别显著高于CG、GA、GG、CC和GG基因型(P<0.05)[10]。这些表明在大部分山羊品种中BMPR-1B基因不存在FecB突变,且新发现的SNPS位点对不同品种的作用不同,还需进一步研究是否可以作为山羊多胎候选基因。
5 INHA基因
抑制素(INH)是TGFβ家族成员之一,包括α(INHA)、βA(INHBA)和βB(INHBB)3种亚基,可以抑制FSH和LH的合成与分泌,影响卵泡发育[23]。INHA基因位于山羊2号染色体上,包括1个内含子和2个外显子。黔北麻羊INHA基因的表达水平在卵巢组织中最高,且多羔组卵巢中的表达水平较单羔组高(P<0.01),这提示INHA基因的表达可能与黔北麻羊多羔性能相关[24]。在西农萨能奶山羊群体中INHA基因的启动子区发现遗传多态,有AA、AB和BB 3种基因型,AB、BB基因型个体的平均产羔数显著高于AA型个体(P<0.05)[25]。在辽宁绒山羊INHA基因启动子区发现突变位点T446C,不同基因型在单、双胎群体上差异显著(P<0.05)[26]。在内蒙古绒山羊、辽宁绒山羊、济宁青山羊、波尔山羊、太行山羊和文登奶山羊中INHA基因第1外显子上发现突变位点G841A,该突变可以提高窝产仔数(P<0.05)[27]。在大足黑山羊和南江黄羊的INHA基因外显子2发现多态性,产生了3种基因型,大足黑山羊B等位基因频率高于A等位基因频率,南江黄羊则相反。大足黑山羊BB型个体平均产羔数显著高于AB型(P<0.05),南江黄羊BB型个体平均产羔数显著高于AA和AB型(P<0.05)[28]。这些结果表明INHA基因多态性可以影响山羊多胎性,对不同品种的影响也不同,可作为山羊多胎性标记的候选基因片段。
6其他基因
除上述基因外,还有许多基因也参与调控山羊的多胎性,可作为山羊多胎性标记候选基因,如雌激素受体(ESR)基因、促性腺激素释放激素受体(GnRHR)基因、促黄体生成素受体(LHR)基因、生长激素(GH)基因、细胞生长因子结合蛋白3(IGFBP3)基因、促卵泡素(FSHβ)基因、β-1,4-N-乙酰氨基半乳糖转移酶2(B4GALNT2)基因等等。在济宁青山羊群体中ESR基因存在多态,有CC、CD、DD 3种基因型,CC基因型产羔数最小二乘均值显著多于CD和DD型(P<0.05)[3]。在贵州黑山羊GnRHR基因第1外显子上发现G121A突变,该突变AA基因型母羊产羔数显著高于AG和GG型(P<0.05)[29]。在波尔山羊中发现LHR基因外显子11发生G94A突变,有AA、AB和BB 3种基因型,AA型频率极低,BB型个体平均产羔数显著高于AB型(P<0.05)[5]。在马头山羊中发现GH基因外显子2发生A781G突变,有AA和AB两种基因型,AB母羊产羔数显著大于AA型;外显子5发生A1575G突变,有CC和CD 2种基因型,CC型母羊产羔数显著大于CD型(P<0.05)[5]。在马头山羊中发现IGFBP-3基因在转录区发生A137G突变,存在AA、AB和BB 3种基因型,AB型马头山羊各胎次产羔数均显著高于AA和BB型[5]。在徐淮山羊中发现FSHβ存在遗传多态,有AA、AB和AC 3种基因型,AA基因型产羔数最小二乘均值显著高于AB和AC基因型(P<0.05)[30]。在内蒙古白绒山羊中发现B4GALNT2基因G37072289A位点突变,GG和GA基因型个体产羔数均显著高于AA基因型(P<0.05)[10]。
7结束语
山羊与绵羊同科异属,为加快探索山羊多胎主效基因,缩短育种时间,提高育种效率,通过借鉴绵羊多胎主效基因,对山羊多胎主效基因进行研究,结果获得的山羊多胎主效基因比较少,且候选基因的突变位点在品种间有较大的差别,只能对较为单一的山羊品种具有提高排卵或产羔数的作用,不能将多胎候选基因普及到更广泛的山羊品种当中去。因此,对于已发现的候选标记需要在特定品种或群体中进一步扩大试验群体规模,去验证其有效性。此外,在重点关注候选基因对山羊多胎性的影响的同时,要兼顾位点突变对其他性状(如产奶量、羔羊初生重、断奶重和断奶存活率等)的影响,尽量降低或避免出现因多胎性基因选择而导致其他性状降低的情况。
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