【摘要】：中國(guó)黃牛種質(zhì)資源豐富,起源多元,闡明中國(guó)地方黃牛品種的遺傳多樣性和起源進(jìn)化,對(duì)加強(qiáng)黃牛遺傳資源保護(hù)和開發(fā)利用至關(guān)重要。哺乳動(dòng)物Y染色體為限雄遺傳,其包含的遺傳信息是研究動(dòng)物父系遺傳多樣性和起源進(jìn)化的理想工具。大量研究證實(shí)Y染色體雄性特異區(qū)中的基因在動(dòng)物睪丸組織中呈現(xiàn)特異性表達(dá),暗示Y染色體基因?qū)影l(fā)生和睪丸發(fā)育起重要調(diào)控作用,并能篩選與公牛繁殖性狀顯著相關(guān)的分子標(biāo)記。因此,本研究以牛Y染色體為研究對(duì)象,開展了三方面的研究:(1)在Y染色體單拷貝基因ZFY(Zinc finger protein,Y-linked)和USP9Y(Ubiquitin specific peptidase 9,Y-linked)上設(shè)計(jì)雄性特異性引物,采用PCR擴(kuò)增、DNA混合池測(cè)序和PCR-RFLP(Restriction fragment length polymorphism)等方法,結(jié)合前人發(fā)現(xiàn)的2個(gè)Y染色體分子標(biāo)記和本研究新鑒定的3個(gè)Y-SNPs對(duì)22個(gè)品種共421頭公牛的父系遺傳多樣性和起源進(jìn)化進(jìn)行分析;(2)利用qPCR技術(shù)檢測(cè)21個(gè)品種共715頭公牛ZNF280AY(Zinc finger protein280A,Y-linked)的拷貝數(shù)變異(Copy number variation,CNV),并將CNV與荷斯坦公牛及西門塔爾公牛的繁殖性狀做相關(guān)性分析;(3)基于全基因組重測(cè)序技術(shù)檢測(cè)高、低繁殖力西門塔爾公牛Y染色體單拷貝基因區(qū)中的SNPs,鑒定Y-SNPs并構(gòu)建Y染色體單倍型,研究其與西門塔爾公牛繁殖性狀的相關(guān)性。主要研究結(jié)果如下:(1)在ZFY和USP9Y上設(shè)計(jì)的60對(duì)引物中有42對(duì)被鑒定為雄性特異性擴(kuò)增,混合池測(cè)序共鑒定得到24個(gè)SNPs。利用PCR-RFLP技術(shù)對(duì)其中的3個(gè)SNPs進(jìn)行基因分型,并聯(lián)合之前鑒定得到的Y染色體單倍型進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)國(guó)外牛品種的Y染色體單倍型單一,而國(guó)內(nèi)黃牛品種的Y染色體單倍型多樣,且Y染色體單倍型的分布具有明顯的地理特征,其中北方黃牛品種以Y2單倍型為主,南方黃牛品種以Y3單倍型為主,Y2和Y3單倍型混合存在于中原地區(qū)的黃牛品種中,并首次在南方黃牛中檢測(cè)到Y(jié)1單倍型。(2)本研究利用qPCR分析了21個(gè)品種共715頭公牛ZNF280AY的CNV。結(jié)果表明,ZNF280AY中值拷貝數(shù)為47,其拷貝數(shù)在品種內(nèi)及品種間都存在顯著差異,變異范圍為11-154。Y3單倍型公牛的ZNF280AY中值拷貝數(shù)顯著高于Y1和Y2單倍型公牛(P0.001)。性狀關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明其CNV與荷斯坦公牛精液的正常精子比例(r=-0.206,P=0.008)及精子密度(r=-0.148,P=0.042)呈顯著負(fù)相關(guān),而與射精量、總精子數(shù)、精子活力、解凍后精子活力和陰囊圍均無(wú)顯著相關(guān)。(3)對(duì)30頭西門塔爾公牛(16頭低繁殖力和14頭高繁殖力)進(jìn)行全基因組重測(cè)序分析。在Y染色體單拷貝基因區(qū)中檢測(cè)到504個(gè)SNPs,在UTY中注釋到最多的SNPs。以504個(gè)Y-SNPs共構(gòu)建了7種Y染色體單倍型,并且發(fā)現(xiàn)單倍型H4為低繁殖力西門塔爾公牛所特有。通過對(duì)牛Y染色體多態(tài)性的綜合分析,本研究發(fā)現(xiàn)中國(guó)地方黃牛品種具有多樣的Y染色體單倍型,為牛種遺傳資源的開發(fā)利用與保護(hù)提供理論依據(jù);ZNF280AY的CNV與荷斯坦公牛精液的精子密度及正常精子比例呈顯著負(fù)相關(guān),Y染色體單倍型與西門塔爾公牛的精液質(zhì)量密切相關(guān),暗示它們能夠作為有利的分子標(biāo)記用于高繁殖力公牛的早期選育。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S823
【圖文】：

為兩大類：一類在整個(gè)機(jī)體組織中廣泛表達(dá)；而另一類在睪丸組織中特異性或唯一性的表達(dá)。近乎所有真染色質(zhì)的 MSY 序列被分為三類：X 轉(zhuǎn)位區(qū)、X 退化區(qū)和 Y 擴(kuò)增區(qū)（圖 1-1）。X 轉(zhuǎn)位區(qū)形成于~3-4 百萬(wàn)年前，在人類和黑猩猩系譜分化之后，大量的 X 染色體序列轉(zhuǎn)位到 Y 染色體上形成了 X 轉(zhuǎn)位區(qū)，X 轉(zhuǎn)位區(qū)具有最低的基因密度，僅鑒定得到 2 個(gè)基因；X 退化區(qū)由 27 個(gè) X 連鎖的單拷貝基因和假基因同源序列組成，這些基因和序列在 X 染色體上都具有與其相對(duì)應(yīng)的同源序列，序列相似度達(dá) 60-96%。除 SRY（Sex-determining region of the Ychromosome）在睪丸組織中特異性表達(dá)外，其余的單拷貝基因均在機(jī)體各組織中廣泛表達(dá)。這些基因也被認(rèn)為是祖先性染色體上幸存的活化石，可以用來(lái)研究物種的父系遺傳多樣性、起源進(jìn)化、遷徙路線等；Y 擴(kuò)增區(qū)由擴(kuò)增子片段構(gòu)成，其序列具有非常高的序列相似性（> 99.9%），Y 擴(kuò)增區(qū)中共鑒定得到 9 個(gè)蛋白編碼基因家族，其中 VCY、XKRY、HSFY、PRY 為兩個(gè)拷貝，BPY2 為三個(gè)拷貝，CDY、DAZ 為四個(gè)拷貝，RBMY 為六個(gè)拷貝，TSPY 為 35 個(gè)拷貝，這些多拷貝基因在睪丸組織中特異性的表達(dá)，暗示它們對(duì)男性的生殖健康起重要作用。

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文 Y 染色體多態(tài)性與公牛父系起源及繁殖性狀的關(guān)系研究基因，比靈長(zhǎng)類 Y 染色體經(jīng)歷了更加嚴(yán)重的基因退化。小鼠 Y 染色體長(zhǎng)臂部分由大量擴(kuò)增的獲得基因構(gòu)成，其基本結(jié)構(gòu)為三個(gè)核心序列模塊組成長(zhǎng)約 500 Kb的擴(kuò)增單元，這個(gè)擴(kuò)增單元被擴(kuò)增了近 200 次并最終形成小鼠 Y 染色體的長(zhǎng)臂。同時(shí)發(fā)現(xiàn)這些Y染色體上的擴(kuò)增序列在小鼠的X染色體上同樣獲得了大量擴(kuò)增，形成相對(duì)應(yīng)的副本。這些 Y 染色體獲得基因及其 X 染色體中的對(duì)應(yīng)副本都在睪丸組織中特異性表達(dá)，暗示小鼠性染色體上的獲得基因在雄性生殖細(xì)胞發(fā)生進(jìn)程中扮演重要角色[28]。小鼠 MSY 序列的測(cè)定擴(kuò)展了研究者對(duì)哺乳動(dòng)物 Y 染色體結(jié)構(gòu)和基因含量的認(rèn)識(shí)，有助于進(jìn)一步研究 Y 染色體進(jìn)化的驅(qū)動(dòng)力和在精子發(fā)生及睪丸發(fā)育方面扮演的重要角色[37]。

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文 Y 染色體多態(tài)性與公牛父系起源及繁殖性狀的關(guān)系研究5 Mb，由多拷貝基因 TSPY 和 PRAMEY 組成，其拷貝數(shù)分別為 19 和 10。另外，上百個(gè)牛特異性的轉(zhuǎn)錄單元（Transcript units，TUs）被鑒定出來(lái)，包括 46 個(gè)單拷貝基因和 339 個(gè)多拷貝 TUs，其中 10 個(gè)多拷貝 TUs 具有蛋白編碼功能，其拷貝數(shù)在 2-174 之間變化，其余的 TUs 全部為非編碼 RNA（noncoding RNAs，ncRNA）[35]。

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