本文關鍵詞：牦牛全基因組CNV及高原適應性候選基因（HO1）的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《甘肅農(nóng)業(yè)大學》 2015年

牦牛全基因組CNV及高原適應性候選基因（HO1）的研究

張全偉  

【摘要】：牦牛(Bos grunniens)具有重大的的經(jīng)濟價值和科學研究價值。近年來的研究表明拷貝數(shù)變異(Copy number variant,CNV)與復雜的疾病特征和多數(shù)表型相關,因此CNV逐漸被認為是重要的和豐富的遺傳變異和表型多樣性的來源之一。但迄今為止,尚未有相關報道解析牦牛基因組CNV的結(jié)構及其作用,對牦牛CNV檢測亦未見相關的SNP芯片或者CGH芯片。因此,一種被稱為“跨種分析”的方法,即采用同源性較高的物種的芯片雜交檢測,可用于解決此問題,現(xiàn)已被用于多種哺乳動物相關研究。如人類芯片被用來檢測相關的同源物種,如黑猩猩、猩猩和其他靈長類動物等。本研究,采用含有777962個探針、平均間距為3.43 kb的牛Bovine HD基因分型單核苷酸多態(tài)性芯片檢測天祝白牦牛和青海牦牛的CNV,本研究以秦川牛(Bos taurus)作為對照,來驗證Bovine HD芯片篩選鑒定牦牛CNVR的準確性和可靠性。而秦川牛作為一種肉乳兼用性中國地方牛種也具有重要的經(jīng)濟價值、畜牧價值和科研價值,但迄今為止未見關于秦川牛CNV的研究報道。對照組秦川牛(n=6)基因組中發(fā)現(xiàn)367個Unique CNV,其平均大小為35.5kb。通過重疊CNV,形成CNVRs(Copy number variant regions),最終發(fā)現(xiàn)有365個CNVRs,其中包括131個Loss,234個Gain,平均每個樣本中含有60.8個CNVRs。CNVRs總片段大小為13.13 Mb,約覆蓋�；蚪M0.4%的序列,其平均大小為35.07 kb,中位值為18.56 kb。根據(jù)Bovine HD基因分型篩選獲得秦川牛的CNVRs構建其CNVRs染色體遺傳圖譜�；蚬δ芊治鼋Y(jié)果表明:篩選獲得CNVRs的大部分候選基因與離子或分子功能(如嗅覺受體活性、離子通道活性、特異性酶底物通道活性和被動運輸通路活性等)、生物學進程(G蛋白偶聯(lián)受體信號通路和細胞表面離子表面受體信號轉(zhuǎn)導)及傳導通路(嗅覺轉(zhuǎn)導)等相關。將本研究獲得的秦川牛CNVRs與已報道牛CNVRs文獻比對分析,CNVRs交疊重合率分別為18.3%,5.6%,2.1%,8.7%,42.7%,0.7%,13.9%,0.9%,3.7%和2.1%。實驗組不同品種牦牛(天祝白牦牛n=100,青海牦牛n=100)內(nèi)發(fā)現(xiàn)943個CNVs,其平均大小為120.76 kb。重疊CNVs形成CNVRs后發(fā)現(xiàn)857個CNVRs,包括558個Loss,297個Gain和2個Both。其總片段長度為127.99 Mb,約覆蓋牦�；蚪M4.79%的堿基。片段長度從1.708 kb到8.82 Mb不等,其平均長度為149.43 kb,中位值為24.8 kb。根據(jù)Bovine HD基因分型篩選獲得的不同品種牦牛的CNVRs成功構建其CNVRs染色體遺傳圖譜�；蚬δ芊治鼋Y(jié)果揭示:篩選獲得CNVRs的與嗅覺受體活性、G蛋白偶聯(lián)受體信號通路、細胞表面受體信號轉(zhuǎn)導、跨膜運輸和嗅覺轉(zhuǎn)導離子分子功能相關。從857個CNVRs中篩選不同類型(Loss,Gain和Both)、不同頻率的17個CNVRs進一步進行熒光定量PCR驗證,其中13個CNVRs確認真實存在于牦�；蚪M。根據(jù)基因芯片篩選結(jié)果可知,血紅素加氧酶1(HO1)作為牦牛高原適應性的候選之一,對其進行克隆研究。本研究中,通過反轉(zhuǎn)錄PCR(reverse transcription polymerase chain reaction,RT-PCR)和c DNA末端擴增法(rapid-amplification of c DNA ends,RACE-PCR)從牦牛肝臟中獲得全長為1600 bp的HO1基因序列,該序列包含867 bp的開放閱讀框(open reading frame,ORF),預測編碼289個氨基酸(amino acids,AA),將序列提交至NCBI并獲得其登錄號為KF 888632。通過生物學軟件分析其二級結(jié)構,結(jié)果表明其含有139個氨基酸構成10個α螺旋和1個β折疊,150個氨基酸構成無規(guī)卷曲。預測獲得牦牛HO1蛋白3D結(jié)構與人和大鼠HO1蛋白3D結(jié)構比對分析表明:單鏈具有相似的結(jié)構,而雙鏈分布于不同的空間;并預測HO1蛋白的血紅素亞鐵離子、Fe2+氣體分子結(jié)合位點。所有結(jié)構均表明三者之間,單鏈結(jié)構相似,空間結(jié)構彼此不同。熒光定量PCR(Real-time quantitative PCR,q PCR)結(jié)果顯示牦牛肺組織HO1基因表達量最高;免疫組織化學染色和免疫印跡結(jié)構均顯示肺組織HO1蛋白表達具有明顯的優(yōu)勢。結(jié)果揭示HO1的功能可能與呼吸系統(tǒng)有密切的關系。上述結(jié)果為進一步對牦牛品種遺傳改良提供依據(jù)和資源。對今后高原物種對高原地區(qū)的適應性和其相關生物學的研究奠定基礎。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S823.85
【目錄】：

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8 張全偉;牦牛全基因組CNV及高原適應性候選基因（HO1）的研究[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學;2015年

9 張麗;黃牛NPY和HCRTR1基因的克隆表達及其遺傳多樣性研究[D];西北農(nóng)林科技大學;2007年

10 程祥;牛Nramp1基因的分子克隆及其功能驗證[D];西北農(nóng)林科技大學;2012年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 田成山;不同生態(tài)條件秦川牛適應性研究[D];西北農(nóng)林科技大學;2012年

2 劉宇;秦川牛胰島素誘導基因的克隆、組織表達及遺傳變異分析[D];西北農(nóng)林科技大學;2012年

3 劉波;秦川牛及其雜交后代生長發(fā)育性狀的分子標記研究[D];西北農(nóng)林科技大學;2005年

4 秦粉菊;秦川牛皮膚細胞的分離與體外培養(yǎng)[D];西北農(nóng)林科技大學;2002年

5 朱貴明;秦川牛肉質(zhì)性狀的系統(tǒng)研究[D];西北農(nóng)林科技大學;2003年

6 王珊;秦川牛及其雜交后代生長發(fā)育性狀幾個候選基因的遺傳分析[D];西北農(nóng)林科技大學;2006年

7 李寧;陜西秦川牛出口策略研究[D];西安理工大學;2006年

8 王麗君;秦川牛生長與胴體性狀相關候選基因的表達譜、遺傳多樣性及其關聯(lián)分析[D];西北農(nóng)林科技大學;2013年

9 李倩;牛Nramp1基因表達載體的構建[D];西北農(nóng)林科技大學;2010年

10 李金輝;秦川牛同期發(fā)情、超數(shù)排卵和胚胎冷凍保存的研究[D];河南農(nóng)業(yè)大學;2006年

  本文關鍵詞：牦牛全基因組CNV及高原適應性候選基因（HO1）的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：161900