猪L-FABP基因的克隆、表达特征及遗传多态性研究

FABPs属于脂结合蛋白超家族成员,是一类分子量较小而对脂肪酸有高亲和力的蛋白质,广泛存在于脊椎动物和非脊椎动物的细胞质中.FABPs担当细胞内脂肪酸的运输任务,它们与脂肪酸结合将其运输到脂肪酸氧化的位置、脂肪酸脂化成甘油三醋或磷脂的位置,或者进入细胞核内发挥其可能的调控功能.因此FABPs对脂类代谢具有重要的调控作用.本研究把L-FABP基因作为影响猪肌内脂肪含量的候选基因.为此,利用cDNA末端快速扩增(RACE)和PCR技术,克隆到猪肝脏型脂肪酸结合蛋白基因(L-FABP)的全长cDNA序列(GenBank登录号AY960623)和部分基因组序列(GenBank登录号DQ182323).猪L-FABP基因的cDNA序列全长518 bp,该序列包括起始密码子TGA和38 bp的5'末端非编码区(5'URT),终止密码子TAG和99 bp的3'末端非编码区(3'URT),在3'URT结构区域中包含polyA加尾信号序列AATAAA.猪L-FABP基因与其他FABPs基因一样,也由4个外显子(67 bp、173 bp、93 bp和51 bp)和3个内含子组成,内含子1和3的大小是1 679bp和565 bp,没有获得内含子2的序列,外显子和内含子剪接处符合GT/AG规律.应用Clustal W/X程序对猪L-FABP与其他物种的L-FABP进行多重序列比对,发现猪L-FABP与人、大鼠、鸡的L-FABP的相似性分别为89.8%、81.9%和72.4%.亲水性分析表明,猪L-FABP也是一个潜在的跨膜蛋白,在氨基酸残基57-65之间有一个明显的跨膜α螺旋.应用半定量RT-PCR分析发现,猪L-FABP在猪体组织中广泛存在,但在肝脏和小肠组织中表达量最为丰富.分析还发现,所克隆得到的编码区核苷酸序列与已知猪L-FABP基因的编码区核苷酸序列存在一定的变异,分别是外显子2中T→C(116位)、C→T(231位)、C→A(236位)和A→C(258位),演绎成氨基酸在Leu74Met存在差异.为进一步证实这些突变位点在猪群中真实存在,利用PCR-SSCP检测方法对4个猪种(藏猪、大河猪、雅南猪和约克夏)的157头个体的外显子2全序列进行SNP位点多态性片段的基因型分型,结果发现一个C→T的单核苷酸多态,等位基因频率在中国地方猪种(藏猪、大河猪、雅南猪)与国外约克夏猪种间存在极显著的差异(P＜0.01).连锁分析发现,基因型CC的肌内脂肪含量(4.86±0.22%)显著的高于基因型CT(4.16±0.23%)和TT(4.05±0.27%)的肌内脂肪含量(P＜0.05).因此,推测L-FABP基因可能是影响猪肌内脂肪含量的主效基因或与主效基因紧密连锁的标记基因,并且能够在分子标记辅助选择中用于对猪肌内脂肪含量的遗传改良.     

世代重叠群体多个QTL最优化选择

一种扩展的方法能够在一个世代重叠的群体内对多个数量性状位点选择进行最优化,目的是为了在整个计划期内获得最大的累积反应加权和。该模型允许群体有多个性别年龄组、公母畜间有不同的年龄组数、各年龄组有不同的遗传贡献。整个最优化问题被描述成一个多阶段系统优化控制问题,通过一个向前和向后的迭代循环解决。用一个世代重叠的实际育种猪群的参数来评价该方法的选择效果,并和标准QTL选择和常规BLUP选择进行比较。模拟结果表明,优化选择要优于标准QTL选择和常规BLUP选择。群体结构对优化选择的影响比较明显。优化QTL选择和标准QTL选择在世代重叠的群体内比在世代离散的群体内的选择优势更明显,相对于常规BLUP选择,能够获得更大的选择优势。在世代重叠群体内随着2岁公畜遗传贡献的增大,优化选择相对于常规BLUP选择的优势越明显。     

CRISPR/Cas系统的研究进展及其在畜禽遗传改良中的应用前景

广泛存在于细菌和古细菌中的CRISPR/Cas系统是通过介导外源DNA降解来实现抵抗病毒和外源DNA入侵的一种适应性免疫保护机制,也是新近发展起来的基因组定点编辑技术。从基本结构、作用机制、分类、运用等方面详细地介绍了CRISPR/Cas系统,并分析了该技术在畜禽遗传改良中的运用前景。     

猪背最长肌中肌肉生长和脂肪沉积相关基因的差异表达和主成分分析

骨骼肌细胞和脂肪细胞在分化生长速度上相对竞争的平衡点是猪肉质和胴体性状的决定因素.利用Oligo功能分类芯片检测了瘦肉型的长白猪和脂肪型的太湖猪在初生、1、2、3、4和5月龄间背最长肌中肌肉生长和脂肪沉积相关基因的动态表达变化.差异表达分析结果显示,在初生至5月龄的品种间分别有15、16、11、13、18和20个基因的表达差异倍数大于2倍.品种内的方差分析表明,长白猪分别有18和22个基因，太湖猪分别有3和7个基因在月龄间的表达差异达极显著(Ｐ<0.01)和显著水平(Ｐ<0.05).主成分分析结果显示,先降后升是两品种内最具代表性的基因表达模式，且长白猪和太湖猪分别有7和6个基因的表达模式明显偏离其他基因，提示其可能受到了重要的调控. 此外，5个差异表达基因的荧光定量RT-PCR验证结果均与芯片结果呈正相关趋势.以上结果筛选出了对于猪肉质和胴体性状可能具有重要影响，值得深入研究的一些候选基因，为深入研究生长发育过程中参与肌纤维生长和脂肪酸合成关键基因的表达变化规律和互作调控机制提供了基础数据.     

利用功能分类基因芯片研究不同品种猪脂肪中特定基因的发育性变化

利用Oligo功能分类基因芯片检测了瘦肉型的长白猪和脂肪型的太湖猪在1、2、3、4和5月龄间背部皮下脂肪中脂肪沉积代谢和细胞生长调控相关基因的动态表达变化。差异表达分析结果显示1~5月龄的品种间分别有10、6、11、8和19个基因的表达差异倍数大于2倍, 且长白猪有25个基因在不同月龄间的表达差异达显著水平(P<0.05)。其中血管生成素样蛋白4 (ANGPTL4)、组织蛋白酶K (CTSK) 、异柠檬酸脱氢酶2(NADP+) (IDH2)、脂蛋白脂酶 (LPL)、苹果酸酶1 (ME1)、 硬酯酰辅酶A去饱和酶 (SCD)和解藕联蛋白2 (UCP2)这7个基因不仅在同月龄的品种间和品种内的不同月龄间差异表达, 主成分分析结果也显示其表达模式明显偏离其他基因, 提示受到了特殊的调控。聚类分析结果显示1~5月龄间长白猪中正调控脂肪酸代谢基因的表达量逐渐上调, 太湖猪中参与细胞生长调控基因的表达量平缓波动且变化幅度相对较小。另外, 5个差异表达基因的荧光定量RT-PCR验证结果均与芯片结果呈正相关趋势。结果成功筛选出了对猪胴体和肉质性状可能具有重要影响并值得深入研究的一些候选基因, 初步揭示了相关基因的表达变化规律, 为了解生长发育过程中脂肪酸合成与水解的动态平衡过程提供了基础数据。     

生长分化因子9基因的分子生物学

生长分化因子9是卵母细胞分泌的一种生长因子,它对卵泡的生长分化起着重要作用。本文介绍了生长分化因子9的结构、功能和调控,生长分化因子9基因的克隆及基因结构、发育性表达和作用、定位和多态性,并讨论了该基因与哺乳动物繁殖性能的关系。     

长白猪和太湖猪不同生长阶段脂肪中肉质和胴体性状相关基因的表达谱分析

动物个体的皮下脂肪厚度（subcutaneous fat thickness，SFT）和肌内脂肪（intramuscular fat，IMF）含量取决于活体内脂肪酸合成与氧化竞争的动态平衡点．利用包含140个与猪脂肪沉积、代谢和肌肉生长密切相关基因的Oligo功能分类基因芯片检测了脂肪型的太湖猪和瘦肉型的长白猪在1，2，3，4和5月龄间背部皮下脂肪中这些基因的动态表达变化，发现长白猪有25个基因在月龄间的表达差异达显著水平（P〈0．05），且包含23个基因的“参与脂肪或类固醇代谢的酶和调节蛋白”基因分组在品种间具有极显著意义（P〈0．01）．提示两猪种脂肪沉积能力的巨大表型差异可能与这些基因的差异表达规律密切相关．STEM聚类分析显示长白猪和太湖猪各有两个表达模式分别具有极显著（P〈0．01）和显著性意义（P〈0．05），但太湖猪基因表达谱比较分散，占主导优势的表达模式没有长白猪明显．提示太湖猪脂肪细胞内参与相关代谢活动的基因间的调控关系较长白猪复杂．基于动态贝叶斯模型构建的基因调控网络从一定程度上反映了两猪种在脂肪沉积代谢相关生理生化活动方面存在的明显差异，可从中挖掘相关性状潜在的关键特征基因．此外，对5个差异表达基因的荧光定量RT-PCR验证显示两种实验方法结果的相关系数平均高达0．874±0．071．以上结果筛选出了对于猪脂肪相关性状可能具有重要影响并值得深入研究的一些基因，初步揭示了生长发育过程中脂肪细胞基因表达调控的分子互作机制．     

罗格列酮对猪脂肪前体细胞分化过程中聚脂相关基因表达模式的影响

为了解罗格列酮对猪脂肪前体细胞诱导分化过程的影响, 利用胶原酶消化法分离猪皮下脂肪前体细胞, 采用含50 nmol/L胰岛素、100 nmol/L地塞米松及0.25 mmol/L 3-异丁基-1-甲基黄嘌呤的分化培养液Ⅰ(对照组)和在分化培养液Ⅰ中添加100 nmol/L罗格列酮的分化培养液Ⅱ(实验组)两种诱导分化方法对脂肪前体细胞进行诱导分化, 借助实时定量RT-PCR方法检测了细胞分化过程中聚脂相关基因的表达。结果显示: 罗格列酮对PPARγ、C/EBPα、FABP4、FASN和GPAT基因的表达有显著的上调作用, 而对PPARα有一定的下调作用。试验组中PPARα、PPARγ、C/EBPα、FABP4、FASN和GPAT等基因分别于48 h、48 h、48 h、108 h、60 h和24 h达到表达高峰, 此时的表达量分别是诱导前的1.7、48、3.3、487.5、5.8和3.6倍, GPAT同PPARα和FASN基因表达量间均达到显著相关(P<0.05); 而对照组中PPARα、PPARγ、C/EBPα、FABP4、FASN和GPAT等基因分别于84 h、96 h、48 h、96 h、36 h和36 h达到表达高峰, 此时的表达量分别是诱导前的2.1、11、1.6、216.5、3.5和2.8倍, GPAT同PPARα和FASN基因表达量间均达到极显著相关(P<0.01)。本实验结果表明: 罗格列酮不仅可以极大的促进PPARγ和C/EBPα基因的表达, 还能让其协同达到表达高峰; PPARγ和C/EBPα可能是调控猪脂肪前体细胞分化的关键转录因子; 在脂肪形成过程中, 甘油脂类的生物合成可能发生较早, 同时PPARα可能主要参与甘油脂类生物合成的调控。     

MyoG基因的遗传效应分析

实验采用PCR-RFLP技术分析了不同品种猪MyoG基因3′端MspⅠ位点的多态性,应用单标记回归模型分析了不同基因型与相关性状间的关联性及不同等位基因的遗传效应。结果表明：N等位基因能极显著地增加胴体瘦肉率和眼肌面积,降低皮脂含量（P<0.01）,改善胴体产肉量和提高胴体品质;同时,不同基因型对肉质性状的遗传影响作用较大,表现为N等位基因能极显著地降低猪肉品质,使pH值、肉色和肌内脂肪含量降低,并使肌肉的系水力变差（P<0.01）。N等位基因对增加胴体瘦肉率的加性效应值和显性效应值分别为3.929%和-0.602%;对增加眼肌面积的加性效应值和显性效应值分别为2.0985 cm2和-0.5775 cm2;对皮脂率的加性效应值为-3.0245%,显性效应值为-0.4045%。N等位基因对pH1的加性效应值和显性效应值分别为-0.167和0.034;对贮藏损失的加性效应值和显性效应值分别为0.558和-0.347;对肌内脂肪含量的加性效应值和显性效应值分别为-0.963和-0.217。但MyoG基因3′端MspⅠ位点的突变对FOM肉脂仪测定的胴体等级性状的影响不显著（P>0.05）。