【摘要】：羊毛是人類最早開始利用的天然纖維之一。世界綿羊業(yè)通過改良現(xiàn)有綿羊品種的產(chǎn)毛性狀以滿足國際羊毛市場需求。應(yīng)用基因標(biāo)記技術(shù)(Gene Markers)可從綿羊基因庫中篩選、標(biāo)記目的基因。分子水平上對綿羊毛用性狀進(jìn)行改良,可以縮短育種進(jìn)程,提高育種效率。角蛋白中間絲蛋白(Keratin Intermediate Filament Proteins,KIFs)和角蛋白關(guān)聯(lián)蛋白(Keratin Associated Proteins,KAPs)是組成羊毛纖維的主要結(jié)構(gòu)蛋白,分別由KRTs和KRTAPs編碼。已有研究發(fā)現(xiàn)這兩個基因家族成員的變異表達(dá)與羊毛性狀存在相關(guān)。候選基因法可用于鑒定羊毛表型性狀相關(guān)的潛在遺傳標(biāo)記,主要對原毛重(GFW)、凈毛重(CFW)、產(chǎn)毛率(Yield)、平均纖維直徑(MFD)、平均纖維長度(MSL)、平均纖維曲率(MFC)、平均纖維強(qiáng)度(MSS)、纖維直徑標(biāo)準(zhǔn)差(FDSD)、纖維直徑變異系數(shù)(CVFD)、粗毛率(CEM)、刺癢因子(PF)和毛色(Clour)等綿羊羊毛性狀產(chǎn)生影響的遺傳標(biāo)記進(jìn)行篩選。目前對這兩個基因家族在綿羊中的研究還不完善。本論文的研究內(nèi)容主要針對5個角蛋白關(guān)聯(lián)蛋白基因(KRTAP6-1、KRTAP8-1、KRTAP15-1、KRTAP20-2和KRTAP27-1)和1個角蛋白中間絲蛋白基因(KRT81)。以新西蘭羅姆尼羊(Romney)、美利奴羊(Merino)、美利奴羊(Merino)×南丘羊(Southerndown)的雜交后代為研究對象,參考其他物種已知的KRTAPs和KRTs序列,采用基因組分析、同源性搜索和進(jìn)化分析方法,篩選綿羊毛用性狀疑似基因,通過基因擴(kuò)增測序,分析鑒定綿羊角蛋白家族基因新成員;應(yīng)用PCR-SSCP和測序相結(jié)合的技術(shù),篩選新基因的SNPs,比較基因變異在不同類群間的差異,分析SNPs與羊毛性狀的相關(guān)性。主要結(jié)果如下:(1)對381只新西蘭羅姆尼羊KRTAP6-1進(jìn)行多態(tài)性檢測及毛用性狀關(guān)聯(lián)性分析。結(jié)果共發(fā)現(xiàn)4個等位基因(A、B、E和F,未發(fā)現(xiàn)新的等位基因)。A的存在與新西蘭羅姆尼羊較高的CVFD、CEM和MFD相關(guān),AA型綿羊高于AB和BB型綿羊(P0.05)。若以提高羅姆尼羊CVFD、CEM及MFD為育種目標(biāo),KRTAP6-1可作為綿羊毛用性狀改良的分子標(biāo)記基因。(2)對406只新西蘭羅姆尼羊KRTAP8-1的多態(tài)性與毛用性狀進(jìn)行相關(guān)性分析。共發(fā)現(xiàn)5個等位基因(A-E),基因型為AD、BD的綿羊GFW、CFW和MFD 3個性狀明顯高于基因型為AA、AB和AC的綿羊(P0.001);基因型為AD、BD的綿羊PF相比較其他基因型綿羊明顯降低,(P0.05)。結(jié)果表明,綿羊KRTAP8-1可作為提高產(chǎn)毛量的潛在分子標(biāo)記。(3)在573只綿羊中檢測到KRTAP15-1共有4個等位基因(A-D),編碼區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)4個SNPs,其中3個非同義突變。等位基因B的存在與綿羊Yeild的降低相關(guān)(P0.05),而等位基因C的存在與Yield的增加相關(guān)(P≤0.05)。對GLMM(一般線性混合模型)中的其他變體進(jìn)行校正時,這種相關(guān)性不受影響;C的存在還與較低的纖維直徑標(biāo)準(zhǔn)差FDSD相關(guān)(P0.05),并對MFD和PF有降低的趨勢,P值分別為0.098和0.08�；蛐蜑锳C的綿羊產(chǎn)毛率高于基因型為AA或AB的綿羊產(chǎn)毛率。結(jié)果說明KRTAP15-1可作為提高綿羊產(chǎn)毛率的潛在分子標(biāo)記。(4)以人類KRTAP20-1(登錄號:NM_181615)的序列為參考設(shè)計(jì)引物,對假定綿羊KRTAP20-1基因進(jìn)行PCR擴(kuò)增。聚丙烯酰胺凝膠電泳結(jié)果發(fā)現(xiàn)8個等位基因(A-H),測序發(fā)現(xiàn)擴(kuò)增序列與人類KRTAP20-1具有高度同源性,但又區(qū)別于其他基因序列,說明擴(kuò)增序列就是綿羊KRTAP20-1,并定位于綿羊1號染色體,屬于高甘氨酸-酪氨酸蛋白(HGT-KAP)。序列分析中存在一處12-bp的插入/缺失和6個SNPs;等位基因A的存在與綿羊MFD、FDSD和PF的降低相關(guān)(P0.001);等位基因C的存在與綿羊GFW和Yield的降低相關(guān)(P0.05)。KRTAP20-1的變異影響羊毛產(chǎn)量和平均纖維直徑,可作為綿羊毛用性狀改良的分子標(biāo)記。(5)以人類KRTAP27-1編碼序列(登錄號:AB_096937)為參考設(shè)計(jì)引物,擴(kuò)增綿羊假定KRTAP27-1序列,對549只新西蘭羅姆尼羊PCR-SSCP檢測后發(fā)現(xiàn)4個等位基因,(A-D),共6種基因型(AA、AB、AC、BB、BC和BD);測序結(jié)果與人類KRTAP27-1基因序列比對具有高度同源性,可確定擴(kuò)增序列即為綿羊KRTAP27-1,定位于綿羊1號染色體,屬高硫蛋白(HS-KAP)。檢測到5個SNPs,其中2個為非同義突變,在c.72C/A和c.442T/G引起P.Asp24Glu和P.Ser148Pro的氨基酸改變。等位基因B的存在與綿羊GFW、CFW和MSL的增加相關(guān)(P0.05)。結(jié)果說明KRTAP27-1可以作為綿羊產(chǎn)毛量的潛在分子標(biāo)記。(6)以綿羊KRT81(登錄號NM_002281)序列為參考設(shè)計(jì)引物,對402只新西蘭羅姆尼羊進(jìn)行PCR-SSCP檢測,結(jié)果發(fā)現(xiàn)3個等位基因(A、B和C),在編碼區(qū)存在一處24-bp的插入。羊毛表型性狀的關(guān)聯(lián)性分析發(fā)現(xiàn),C的存在與新西蘭羅姆尼羊GFW和CFW的增加相關(guān)(P0.05);A的存在對新西蘭羅姆尼羊GFW有降低的趨勢(P=0.0610.2);B的存在對新西蘭羅姆尼羊CFW的降低相關(guān)(P0.05),并使新西蘭羅姆尼羊的產(chǎn)毛率有降低的趨勢(P=0.0670.2)。結(jié)果表明,KRT81可作為提高新西蘭羅姆尼羊羊毛產(chǎn)量的候選基因。結(jié)論:本論文中涉及的研究鑒定出綿羊KAPs家族2個新成員,分別是:KRTAP20-1和KRTAP27-1。檢測發(fā)現(xiàn)綿羊KRTAP6-1、KRTAP8-1、KRTAP15-1、KRTAP20-1、KRTAP27-1和KRT81的變異都與羊毛性狀相關(guān),可以作為羊毛性狀分子標(biāo)記輔助選擇育種的候選基因。
【圖文】：

圖 1-1.全世界綿羊存欄量及各國比例Fig 1-1. World and proportion of sheep stocks worldwide近十年，全球凈毛總供給量維持在 110-120 萬噸之間。2015 年到 2017 年全球羊毛凈毛產(chǎn)量分別為 116.6 萬 t、114.8 萬 t 和 115.4 萬 t。2017 年，，全球羊毛產(chǎn)量僅占世界纖維總產(chǎn)量的 1.6％。羊毛凈毛庫存量也維持在較低水平（internationalwool textile organisation，IWTO）。雖然羊毛消費(fèi)總量減少，但羊毛對許多國家的經(jīng)濟(jì)和人們的生活方式都很重要。中國、澳大利亞、新西蘭、印度、阿根廷、南非，烏拉圭等國是全世界主要的羊毛生產(chǎn)國。2017 年，中國、澳大利亞和新西蘭羊毛產(chǎn)量分別占世界羊毛總量的 20.1%、20.1%和 7.3%，這 3 個國家羊毛產(chǎn)量合計(jì)約占世界羊毛總產(chǎn)量的一半（圖 1-2）[10-12]。

圖 1-1.全世界綿羊存欄量及各國比例Fig 1-1. World and proportion of sheep stocks worldwide，全球凈毛總供給量維持在 110-120 萬噸之間。2015 年產(chǎn)量分別為 116.6 萬 t、114.8 萬 t 和 115.4 萬 t。2017 年纖維總產(chǎn)量的 1.6％。羊毛凈毛庫存量也維持在較低水平organisation，IWTO）。雖然羊毛消費(fèi)總量減少，但羊們的生活方式都很重要。中國、澳大利亞、新西蘭、印圭等國是全世界主要的羊毛生產(chǎn)國。2017 年，中國、量分別占世界羊毛總量的 20.1%、20.1%和 7.3%，這 3 世界羊毛總產(chǎn)量的一半（圖 1-2）[10-12]。
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S826

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本文編號：2690552