4个绵羊品种TGF-β通路关键基因InDel检测及其与生长性状关系分析

发布时间：2020-05-18 08:01

【摘要】：动物分子育种、现代分子遗传学和DNA分析理论及技术的不断发展与进步,使得在DNA水平上直接进行基因分型、实现早期选种选育的可能性大为增加,极大程度地提高了选种的准确性。InDel(插入/缺失)标记具有简易的分型系统、较高的稳定性、较好的多态性,广泛地在动植物分子育种、群体遗传学分析等方面应用。TGF-β信号通路在调控细胞的增殖分化、胚胎发育、骨骼形成等方面具有非常重要的作用,而LTBP1、THBS1、SMAD4、PITX2等基因是TGF-β信号通路中的重要成员。LTBP1可与TGF-β相结合,而THBS1可与LTBP1相结合,SMAD4则是TGF-β通路中重要的信号转导分子,PITX2是SMAD4下游的重要效应分子。本研究以同羊(166只)、湖羊(201只)、小尾寒羊(195只)和兰州大尾羊(69只)等4个品种绵羊(631只)为研究对象,探究TGF-β信号通路中的4个基因(LTBP1、THBS1、SMAD4、PITX2)以及邻近信号通路LHX3的插入/缺失变异对绵羊的体斜长、体重等生长性状的影响;旨在比较四种绵羊群体在生长性状上的差异,并阐明LTBP1、THBS1、SMAD4、PITX2等基因与绵羊生长性状的相关性,为绵羊分子育种提供数据支持。研究结果表明:1.对于LTBP1基因的3个InDel位点,共发现9种单倍型,多态性较丰富。InDel-1(rs1089171651)的DD基因型兰州大尾羊母羊的体斜长和十字部高显著高于ID基因型(P0.05);InDel-2(rs1085487085)的ID基因型兰州大尾羊母羊十字部高和胸围极显著高于DD基因型(P0.01),而II基因型小尾寒羊公羊胸围极显著低于ID基因型和DD基因型(P0.01);InDel-3(rs1086780404)的ID基因型小尾寒羊体斜长显著高于DD基因型(P0.05),而ID基因型兰州大尾羊母羊胸围和十字部高显著高于II基因型(P0.05)。2.对于THBS1基因的2个位点,发现了4种单倍型,多态性较丰富。在THBS1基因InDel-1位点(rs1092852024),II基因型湖羊体重极显著高于DD基因型(P0.01),而ID基因型小尾寒羊体斜长极显著高于II基因型(P0.01);THBS1基因InDel-2位点(rs1094397979),兰州大尾羊公羊ID基因型胸围极显著高于II基因型和DD基因型(P0.01)。3.对于SMAD4基因的InDel位点(rs595529487),鉴定出3种基因型,在4个绵羊品种中的多态性较丰富。DD基因型兰州大尾羊公羊体重和十字部高显著高于ID基因型(P0.05),而II基因型兰州大尾羊母羊胸宽和湖羊管围显著高于DD基因型(P0.05)。4.LHX4基因中没有发现多态性,在LHX3基因中发现了一个29 bp的InDel(NC_019460 g.3107494-3107522),在4个绵羊品种中的多态性较丰富。DD基因型同羊体斜长和胸宽显著高于ID基因型(P0.05),II基因型小尾寒羊母羊体斜长显著高于ID基因型(P0.05),小尾寒羊公羊ID基因型胸宽显著高于II基因型(P0.05)。5.PITX2基因中发现2个InDel位点(NC_019463:g.14890658-1489066和NC_019463:g.14885723-14885734),所有个体中都没有发现DD型,属于低多态性,在湖羊,同羊和小尾寒羊中发现了4种单倍型,兰州大尾羊中仅有2种单倍型。PITX2基因InDel-1位点ID基因型同羊母羊胸宽和小尾寒羊母羊胸深极显著高于II基因型(P0.01);PITX2基因InDel-2位点ID基因型同羊母羊体斜长和湖羊母羊胸围显著高于II基因型(P0.05)。对TGF-β通路中的5个关键基因InDel研究表明,LTBP1、THBS1、SMAD4、LHX3、PITX2等5个基因的9个位点具有较丰富的InDel多样性,可以在绵羊分子育种中作为兰州大尾羊胸围和十字部高、小尾寒羊胸围和体斜长、湖羊体重和胸围以及同羊体斜长和胸宽等生长性状的候选DNA标记位点。
【图文】：

1.1.3 TGF-β 信号通路与其他信号通路的关系机体稳态是由许多调节因子和多条通路相互作用来维持的。TGF-β 信号通路与其他信号途径存在着广泛的交流。表皮生长因子（epidermal growth facot, EGF）、脂多糖、肿瘤坏死因子（TNF）、白细胞介素-1β （IL-1β）等均可诱导 Smad7 产生，，与 TGF-β 信号通路交联（Liu 等，2016）。TGF-β1/Smads 信号传导还与酶受体介导的下游信号途径之间存在交流，丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase, MAPK）系统对R-Smads 有双重调节作用，既可以释放 TGF-β1/Smads 信号的生物学效应，也可以阻止R-Smads 的核内聚积（Meng-Si 等，2016）。此外，TGF-β 信号还可与 Wnt 信号、P38等相互作用，这种通路间的“串话交流”纵横交错，共同构成了复杂的调节体系，不仅有效地调节了 TGF-β 信号通路的正常运行，还赋予 TGF-β 复杂多样的生物学效应(张勇等，2009)。

β/Smads 信号通路是由细胞外配体、细胞表面特异受体及细胞内 Smads 信号传同组成的，它们之间会形成紧密联系的级联反应，最终将细胞外信号传导进入并调控靶基因转录，引发生物学效应；一旦转位至细胞核，TGF-β 信号的存在不再影响 SMAD4 靶基因表达的调节；在细胞核中，SMAD4 通过识别和结合因上的 5'-AGAC-3'序列的 DNA 序列（即 SBE（Smad 结合元件，SBE））来因的转录，其中“GAC”序列用于 Smad 蛋白，SBE。最重要的组合是围绕“GA影响 SMADs-SBE 的结合效率，SMADs 寡聚体的核易位作为 TGF-β 信号转导速步骤”（Xu 等，2012）。SMAD4 核易位可以直接诱导细胞凋亡，并可能在控殖中发挥重要作用，目前，SMAD4 诱导凋亡的机制尚不明确，其诱导细胞凋于 p53 和 Rb 蛋白。GF-β/Smads 通路在 TGF-β 诱导的多种生物学效应中，尚存在独立于 SMAD4 路调节。TGF-β 可抑制 SMAD4 缺乏的胰腺癌细胞的生长，该抑制作用依赖应通路的完整；这与 TGF-β 诱导乳腺癌细胞生长抑制对 SMAD4 的绝对依赖（Meng-Si 等，2016）。因此，将 TGF-β 应答信号转导通路分为 SMAD4 依SMAD4 非依赖型两种（Droguett 等，2010）。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S826

【参考文献】

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5 ;SHEsis,a powerful software platform for analyses of linkage disequilibrium,haplotype construction,and genetic association at polymorphism loci[J];Cell Research;2005年02期

6 文思远;单核苷酸多态性基因分型技术原理与进展[J];生物技术通讯;2003年03期

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本文编号：2669418