利用基因芯片技術(shù)篩選奶牛乳質(zhì)性狀相關(guān)基因.pdf

1、作為奶牛生產(chǎn)重要的經(jīng)濟(jì)性狀,乳質(zhì)性狀主要包括乳蛋白量、乳蛋白率、乳脂量和乳脂率等方面,屬典型的微效多基因控制的數(shù)量性狀,可直接影響牛奶的營養(yǎng)、風(fēng)味和牛奶產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。由于生理和遺傳因素均會(huì)使乳脂和乳蛋白產(chǎn)生波動(dòng),并影響乳品質(zhì),因此亟需依據(jù)市場(chǎng)和人類營養(yǎng)學(xué)的需求,利用功能基因和功能性單核苷酸多態(tài)性分子標(biāo)記改善牛奶品質(zhì).
　　 本試驗(yàn)選取金華伊康乳業(yè)奶牛場(chǎng)內(nèi)處于干奶期、泌乳前期、泌乳中期以及泌乳后期的中國荷斯坦牛各15頭作為研究對(duì)

2、象,分析不同泌乳時(shí)期尾靜脈血的?；蚪M表達(dá)譜的變化情況。通過對(duì)不同泌乳時(shí)期差異表達(dá)基因進(jìn)行KEGG通路分析后,選取與奶牛泌乳過程中密切相關(guān)的JAK-STAT信號(hào)通路作為研究對(duì)象,確定不同泌乳時(shí)期該通路內(nèi)基因表達(dá)的變化情況,并根據(jù)各基因的生物學(xué)功能初步確定與泌乳性狀相關(guān)的候選基因。此外,克隆了中國荷斯坦奶牛STAT1基因全長mRNA序列,并初步分析了STAT13'-UTR和STAT4基因intron20的SNPs用于中國荷斯坦奶牛泌乳性狀

3、分子標(biāo)記輔助育種的可行性。
　　 結(jié)果如下:
　　 (1)中國荷斯坦奶牛不同泌乳時(shí)期牛全基因組表達(dá)譜芯片結(jié)果顯示,泌乳期樣品的基因檢測(cè)數(shù)遠(yuǎn)高于干奶期,不同時(shí)期基因的檢測(cè)數(shù)及檢測(cè)率為泌乳早期13091/54.30％,泌乳中期15007/62.20％,泌乳后期15241/63.20％,干奶期4762/19.70％。不同泌乳時(shí)期間,泌乳中期和干奶期之間2倍上調(diào)或下調(diào)的差異表達(dá)基因數(shù)量最多,分別為上調(diào)1447個(gè),下調(diào)1613個(gè)；

4、而泌乳中期和泌乳后期之間2倍上調(diào)或下調(diào)的差異表達(dá)基因數(shù)量最少,分別為上調(diào)16個(gè),下調(diào)26個(gè)。
　　 (2)不同泌乳時(shí)期2倍上調(diào)或下調(diào)的差異表達(dá)基因GO分類第一水平上的基因涉及細(xì)胞進(jìn)程、多細(xì)胞生物體過程、生物過程負(fù)調(diào)控、生物過程正調(diào)控,免疫系統(tǒng)過程,生物過程調(diào)控、新陳代謝、生物調(diào)控、刺激應(yīng)答、發(fā)育過程、定位、定位建立、生理過程等生物學(xué)過程；涉及到的細(xì)胞組成有細(xì)胞器、細(xì)胞器組分、細(xì)胞,細(xì)胞組分、大分子復(fù)合物；分子功能中涉及生物粘附、

5、分子轉(zhuǎn)運(yùn)活性、結(jié)合、轉(zhuǎn)運(yùn)活性和催化活性。
　　 (3)通過對(duì)不同泌乳時(shí)期所有2倍上調(diào)或下調(diào)的差異表達(dá)基因進(jìn)行KEGG通路分析后,選取其中的JAK-STAT信號(hào)通路進(jìn)一步分析,發(fā)現(xiàn)該通路中2倍上調(diào)或下調(diào)的差異表達(dá)基包括AKT1、AKT2、STAT1和STAT3在內(nèi)的26個(gè)基因,涉及蛋白結(jié)合、受體活性、轉(zhuǎn)錄因子活性、絲/蘇氨酸蛋白激酶活性、蛋白激酶活性等多種分子功能。
　　 (4)成功克隆了4278bp的中國荷斯坦奶牛STA

6、T1的全長mRNA序列,該基因包括286 bp的5'UTR(1～286bp),2250 bp、編碼749個(gè)氨基酸的開放閱讀框(287～2536bp)和1742 bp的3'UTR(2537～4278bp)。對(duì)序列分析后發(fā)現(xiàn),終止密碼子后的927bp、1584bp和1688bp出現(xiàn)動(dòng)物mRNA中常見的加尾信號(hào)AAUAA,在第三個(gè)加尾信號(hào)后18bp處出現(xiàn)polyA尾。在終止密碼子后的308bp、812bp和1468bp出現(xiàn)mRNA不穩(wěn)定基序A

7、TTTA。此外,還在該基因的5'UTR和3'UTR各發(fā)現(xiàn)了3種mRNA的選擇性剪接。
　　 (5)STAT1的生物信息學(xué)分析顯示,中國荷斯坦奶牛STAT1蛋白分子量為87098.6D,pI為5.80,為脂溶指數(shù)為87.82的親水性蛋白。而與其他哺乳動(dòng)物蛋白序列比對(duì)后發(fā)現(xiàn),中國荷斯坦奶牛STAT1蛋白與綿羊同源性最高為99.60％,與其他哺乳動(dòng)物順次為,恒河猴和犬96.40％；人95.87％；猩猩95.73％；豬95.64％；絨毛

8、猴95.47％；小鼠91.32％；兔90.25％；大鼠88.25％。另外,生物信息學(xué)分析結(jié)果顯示,中國荷斯奶牛的STAT1帶有STATs家族的保守結(jié)構(gòu)域,如STAT_int、STAT_alphaSTAT_bind、SH2和STAT_TAZ2結(jié)構(gòu)域,并且該蛋白還存在多個(gè)絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸磷酸化位點(diǎn)。
　　 (6)以中國荷斯坦奶?；蚪MDNA為模板,對(duì)已報(bào)道的與奶牛乳質(zhì)性狀相關(guān)的STAT1基因的3'UTR和STAT4內(nèi)含子20內(nèi)