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一种利用3基因聚合效应选育山羊产羔性状的方法.docx


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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。一种利用3基因聚合效应选育山羊产羔性状的方法一种利用3基因聚合效应选育山羊产羔性状的方法本发明公开了一种利用3基因聚合效应选育山羊产羔性状的方法,以山羊基因组DNA为模板,利用3对引物分别扩增干细胞因子(SCF)基因的3'非翻译区,III型跨膜酪氨酸激酶受体(KIT)基因的外显子7以及亲吻素(KISS1)基因的内含子1,%的琼脂糖凝胶电泳对各扩增产物进行大小判定,采用DNA测序技术筛查3对引物扩增产物的位点突变,然后利用浓度为10%的聚丙烯酰***%的琼脂糖凝胶电泳对SCF、KIT和KISS1基因的3个位点的SNPs进行基因分型和基因频率分析,分析不同基因型组合与产羔数之间的关系,筛选最佳基因型组合。【专利说明】一种利用3基因聚合效应选育山羊产羔性状的方法【技术领域】[0001]本发明属于分子遗传育种学领域,具体涉及一种利用3基因聚合效应选育山羊产羔性状的方法,该方法应用PCR-RFLP和DNA测序技术检测被检个体干细胞因子(SCF)基因的3’非翻译区,III型跨膜酪氨酸激酶受体(KIT)基因外显子7和亲吻素(KISSl)基因内含子I的单链DNA碱基突变多态性,通过分析不同基因型组合与山羊产羔数之间的关系,筛选出最佳基因型组合,分析拥有最佳基因型组合的高产个体的选配方式,再应用这些选配方式形成山羊多羔的多基因聚合良种核心群。【背景技术】[0002]产羔率低是制约优质高效养羊业发展的主要瓶颈,而从遗传本质上研究提高产羔率的育种方法是国内外养羊科技工作者努力寻求破解的技术难题。以分子标记为核心的多基因聚合育种技术能直接在DNA水平上对产羔性状的基因型进行选择,克服了常规育种耗时长,效果差的缺点,可快速提高育种效率。可见,寻找与产羔性状紧密连锁分子标记,研究目标基因的调控功能及表达水平,筛选调控产羔性状的功能基因,是实现现代分子育种技术与常规育种技术有机结合,集成创新多基因聚合育种技术体系的基础和前提。基因聚合(Genepyramiding)是通过基因工程手段,将分散在不同品种或品系中的优良基因通过杂交、回交、复合杂交等手段聚合到同一个品种中。畜禽的大部分经济性状具有加性效应,基因表达呈累加作用,即集中到一个品种中的同效基因越多表达越充分。目前,国内外关于羊分子育种的研究主要集中在羊的分子标记检测及其与性状的相关性方面,对于基因聚合育种技术大多数仍然仅停留于概念上,对其理论的研究相对滞后。[0003]单核苷酸多态性(SingleNucleotidePolymorphisms,SNP)就是指基因组DNA序列中由于单个核苷酸(A/T/C/G)的替换而引起的多态性。SNPs可以是两个或多个等位基因的多态,因此,通常所说的SNPs包括碱基的插入、缺失、插入/缺失以及重复序列拷贝数的变化。一个SNP表示在基因组某个位点上有一个核苷酸的变化,主要由单个碱基的转换(以一种嘧啶置换另一种嘧啶或一种嘌呤置换另一种嘌呤)以及颠换(嘌呤与嘧啶互换)所弓丨起。具有颠换型变异的SNPs约占2/3,其他几种SNP在相似的水平上,因为CpG(核苷酸对,其中G在DNA链中紧随C后)二核苷酸的胞嘧啶是基因组中最易发生突变的位点,其中大多数是***化的,可自发地脱去氨基而形成胸腺嘧啶。在任何已知或未知的基因内或附近都可能找到数量不等的SNPs,根据它们在基因组中分布的位置可分为基因编码区SNPs(cSNPs)、基因周边SNPs(pSNPs)和基因间SNPs(iSNPs)等三类。总的说来,cSNP比较少,因为在编码区内的变异率仅占有周围序列的1/5,但它在遗传病和育种的研究中却具重要意义,因此倍受关注。根据对遗传性状的影响,cSNPs又可分为两种:一种是同义cSNPs,即SNP所致编码序列的改变并不影响其所翻译的氨基酸序列,突变碱基与未突变碱基的“含义”相同;另一种是非同义cSNPs,即碱基序列的改变将导致编码氨基酸的改变从而产生蛋白质序列的改变,可能最终影响到蛋白质的功能。因此,对编码区SNPs的非同义突变来说,它们可能对基因功能有直接的重要影响,尤其对于编码区突变来说,更可能会导致所编码的蛋白发生重大变化,从而影响它的功能的发挥。基因序列上碱基的插入/缺失突变,同样将导致所编码氨基酸的改变从而产生蛋白质序列改变,以致影响到蛋白的生物学功能,从而造成对个体的表现型具有重要影响。不仅如此,在群体遗传研究中,这些SNPs作为遗传标记在群体遗传和生物进化的研究中也具有重要意义。[0004]由于SNPs是二等位基因分子标记,所以,理论上在一个二倍体生物群体中,SNPs可能是由2个、3个或4个等位基因构成,但实际上3个或4个等位基因的SNPs很罕见,故SNPs通常被简单地称为二等位基因分子标记。目前,主要采用几种不同的路线来发现SNPs:BPDNA序列测定方法、PCR-RFLP与DNA测序结合法、引物延伸法和寡核苷酸连接反应等。在这些SNP检测技术中,DNA序列测定法是最为准确的SNP检测方法,但是,其检测费用极其昂贵,且需要有DNA测序仪等大型仪器,同时,在测序过程中需要非常熟练的技术人员和经验,所以,DNA序列测定法不是一种应用于生产实际的理想SNP检测方法;当然,利用PCR-SSCP与DNA测序结合法检测SNP可以适当降低检测费用,但是,PCR-SSCP的实验过程比较长,操作比较繁琐,且实验过程中存在假阴性问题,所以,也并非理想的SNP检测手段;AS-PCR方法作为一种新型的SNP检测方法,在未来的应用领域中具有非常广阔的前景,但是,该方法需要设计特别的引物,且只能针对特定的基因位点,同时,检测过程中还存在误检的概率,因此,目前不具有普遍应用的特点;而引物延伸法和寡核苷酸连接反应技术检测SNP位点,需要平板读数仪、基因芯片、微球阵列技术和质谱仪等检测平台,对于一般的分子实验室来说可实施性不强。[0005]干细胞因子(Stemcellfactor,SCF),有2种不同的形式,分别为可溶性和膜结合型。KIT蛋白包括975个氨基酸,其分子量为125~160kDa,是酪氨酸激酶(Tyrosinekinase)受体家族成员SCF和酪氨酸激酶受体KIT分别在颗粒细胞和卵母细胞中表达,其在原始生殖细胞(primordialgermcells,PGCs)的生存,增殖、迁移以及卵泡的发育中发挥作用。SCF与它的受体KIT相互作用后,促使其受体的激酶区活化,导致胞内蛋白质发生磷酸化,从而使RAF、RAS等调控因子活化,进而对细胞凋亡进行调节。另外,KIT/SCF通路也介导FGF7及Activin等其它调控因子,其中Activin能调节FSH合成和分泌,并在调控卵泡的发育中起旁分泌和自分泌的作用。SCF-KIT信号通路在肿瘤发生机制中的研究较为成熟,SCF与KIT结合后引起胞浆内一系列蛋白的质磷酸化,激活MAPK、Raf、Ras,PKB/Akt等信号转导通路。研究发现3-磷酸肌醇激酶(PI3K)是SCF介导细胞存活和有丝分裂必需的信号物。体内外试验研究结果表明,卵巢颗粒细胞分泌SCF与卵母细胞表面的KIT结合后,能激活PI3K通路。利用免疫组织化学及原位杂交方法研究发现,在卵母细胞中的3-磷酸肌醇激酶(PI3K)通路中,PI3K的底物PKB和PKB的底物转录因子FKHRLl主要在初级卵泡和原始卵泡中的卵母细胞中表达,其表达受SCF调控。因而推测,SCF与KIT受体结合后通过KIT-PI3K-PKB-FKHRL1途径调控卵母细胞和卵泡早期的生长发育。研究发现另一种PKB的底物-糖原合成酶激酶-3(GSK-3),其在生长期的卵母细胞中表达,受到SCF调节;用可溶型SCF刺激体外培养的卵母细胞,PKB活性增加,并导致糖原合成酶激酶-3磷酸化,使用ACK2阻断KIT的功能,糖原合成酶激酶-3的磷酸化过程被减弱,SCF这种调控作用是通过KIT后PI3K途径完成的。由此可知,SCF与KIT结合后有新的信号通路,SPKIT-PI3K-PKB-GSK-3途径,参与调控卵母细胞和卵泡早期的生长发育。另外,PI3K既是KIT信号通路的下游分子,也是其它通路上的信号分子,所以SCF与KIT结合后可通过多种信号通路协调作用,活化卵母细胞内的网络信号,确保卵母细胞与周围颗粒细胞之间的信息交流更为精准,从而精确地调控始基卵泡向初级卵泡的发育过程。[0006]KISSl基因是采用消减杂交和差异显示的方法研究人黑瘤素细胞不同转移能力时发现的,其能够抑制肿瘤转移。通过NCBI可知,KISSl基因位于人类染色体lq32上,包含2个内含子和3个外显子,第I外显子不翻译,该基因编码的产物肽为Kissp印tins。人的Kissp印tin前体由145个氨基酸组成,包含I个由19个氨基酸组成的信号序列,在第57和67氨基酸处有2个潜在的二盐基的裂解位点,在第121~124氨基酸之间有I个末端裂解和酰***化位点。Kissp印tin前体在体内被水解,形成含有54个氨基酸的多肽(在胎盘中大量表达),被命名为kisspeptin-54或metastin(转移抑素,具有抗肿瘤转移的作用),而Kisspeptin-54可进一步裂解成Kisspeptin-10,-13,-14,统称为Kisspeptins。G蛋白偶联受体54(Gprotein-coupledreceptor54,GPR54)是KISSl蛋白的受体,属于GPR视紫红质家族成员。动物青春期的生长发育是一个非常复杂的过程,主要受下丘脑-垂体-性腺轴(Hypothalamicpituitarygonadal,HPG)内分泌系统的调控。研究发小鼠脑中55%~90%的GnRH神经元表达GPR54,在大鼠上为77%,也发现GnRH神经元与Kissp印tin免疫反应性曲张纤维之间的联系非常紧密。研究发现在青春期开始前后,GPR54和KISSl的mRNA在大鼠下丘脑的表达水平非常高。从幼年期到青春期,雌性下丘脑中GPR54和KISSlmRNA的水平显著增加。研究发现雄猴下丘脑中KISSl基因的表达水平在青春期中也上升,GnRH的释放量在青春期的增加是通过激活G蛋白偶联受体54来实现的,这主要是因为下丘脑中KISSl基因的表达及Kisspeptins在脑部的释放。给雌性小鼠腹腔、静脉和脑室注射Kisspeptins发现,小鼠性腺发育提前、雌激素和血浆LH水平升高。另一研究发现给幼年期末的灵长类动物连续注射Kisspeptin-1O能使GnRH的分泌提前。向成年雄性大鼠脑室和外周血内注射Kissp印tins后,发现FSH、LH和LHRH分泌量都显著上升,但激发效应所需的时间存在差异。利用GPR54基因敲除小鼠研究KISS1/GPR54系统对青春期的调控作用时发现,雌性突变个体未经历性成熟,当其与成熟雄性小鼠交配时,突变雌性小鼠***不开张且不能受孕,突变的雄性小鼠睾丸和***均较小且无法产生精子,其原因可能是GPR54的突变使GnRH的脉冲分泌受到阻碍,该结果进一步揭示出KISS-1/GPR54系统在动物的生殖和启动青春期过程中是不可缺少的。在非繁殖季节向绵羊静脉中注射Kisspeptin可促进90%的母羊发情并排卵,暗示出Kisspeptin可能与动物季节性发情有关。研究发现下丘脑中GPR54和KISSl基因在母羊发情周期的各个阶段均表达,发情前期、间情期和发情后期下丘脑中KISSl基因的表达量极显著低于发情期母羊(P〈),发情前期、间情期和发情后期之间的KISSl基因的表达量差异不显著,GPR54基因在发情周期的各阶段表达量差异不显著。【发明内容】[0007]本发明的目的在于,提供一种利用3基因聚合效应选育山羊产羔性状的方法。以对动物繁殖性状有重要调控作用的SCF、KIT和KISSl基因为研究对象,采用PCR-RFLP和DNA测序技术研究这3个基因在山羊中的SNPs及其与产羔数的关联性;用数量遗传学分析方法研究SCF、KIT和KISSl基因聚合效应对产羔数的影响,为集成创新山羊产羔性状的多基因聚合育种技术体系提供试验依据和理论依据。[0008]为了实现上述任务,本发明采取如下的技术解决方案:[0009]一种利用3基因聚合效应选育山羊产羔性状的方法,其特征在于,以山羊基因组DNA为模板,在PCR条件下,利用3对引物P1、P2和P3,分别扩增干细胞因子(SCF)基因的3’非翻译区,III型跨膜酪氨酸激酶受体(KIT)基因外显子7和亲吻素(KISSl)基因内含子1,其中:[0010]所述的引物Pl如下:[0011]上游引物IF:5’--3’;[0012]下游引物IR:5’-AG-3’;[0013]所述的引物P2如下:[0014]上游引物2F:5’-ACAGGT-3’;[0015]下游引物2R:5’-TGGTCAGCGAATTGTAGG-3’;[0016]所述的引物P3如下:[0017]上游引物3F:5’-CCCGCTGTAACTAGAGAAAG-3’;[0018]下游引物3R:5’-AGGGTGAGTGATACT-3’;[0019]引物Pl扩增干细胞因子(SCF)基因的3’非翻译区,用于筛查山羊干细胞因子(SCF)基因的3’非翻译区位点的突变;[0020]引物P2扩增III型跨膜酪氨酸激酶受体(KIT)基因外显子7,用于筛查山羊III型跨膜酪氨酸激酶受体(KIT)基因外显子7位点的突变;[0021]引物P3扩增亲吻素(KISSl)基因的内含子1,用于筛查山羊亲吻素(KISSl)基因的内含子I位点的突变;[0022]根据琼脂糖凝胶(%)电泳对3对引物扩增产物进行大小判定,然后采用DNA测序技术筛查到干细胞因子(SCF)基因的3’非翻译区,III型跨膜酪氨酸激酶受体(KIT)基因外显子7和亲吻素(KISSl)基因的内含子I共有3个碱基的突变。[0023]再利用浓度为10%的聚丙烯酰***%的琼脂糖凝胶电泳对这3个位点的SNPs进行基因分型和基因频率分析,分析不同基因型组合与山羊产羔数之间的关系,挑选最佳的基因型组合,分析拥有最佳基因型组合个体的选配方式,应用这些选配方式形成山羊多羔的多基因聚合良种核心群。[0024]所述的PCR扩增的条件是:[0025]15μL反应体系:包括DNA模板50ng,,上下游引物(10μΜ),加灭菌水至15μI;[0026]PCR反应程序如下:

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