黄牛tRNA修饰基因遗传变异与生长性状的相关分析

发布时间：2020-06-20 13:31

【摘要】：真核生物中tRNA修饰的基因结构的保守性暗示其具有相似的功能和调节作用。在斑马鱼及小鼠等模式生物的研究中表明tRNA修饰状态与蛋白合成速率有关,并影响动物的生长发育过程。但这些基因在大型家畜中的研究尚未报道,本研究以四种中国黄牛(秦川牛、鲁西牛、南阳牛和郏县红牛)为试验材料,采用生信分析、测序技术、qPCR、Western Blot、双荧光素酶报告等试验方法,对不同品种黄牛群体tRNA修饰基因的遗传变异进行比较系统的检测。统计了群体中TYW5、TRIT1及TRDMT1遗传变异的基因型分布情况;针对TRDMT1外显子及启动子区域进行扫描,分析遗传变异位点连锁结构;对连锁结构产生的mRNA及蛋白进行分析,探索不同单倍型的表达规律,对启动子变异进行转录活性分析;分析了不同品种黄牛群体中tRNA修饰基因遗传变异及其与黄牛生长性状(体高、体斜长、胸围、胸深、胸宽、腹围、腰角宽、坐骨端宽、臀长、腰高、十字部高和体重)的相关性,拟为黄牛tRNA修饰基因功能研究提供理论基础,为黄牛分子育种提供可靠材料。研究结果表明:1.根据Ensembl数据库公布遗传变异数据,利用混池测序法鉴别大于10 bp InDel位点发现:tRNA反密码子环修饰基因中,发现TRDMT1一个InDel(rs383375500)位点,TYW5一个InDel(rs521024959)位点,TRIT1基因间隔处两个InDel位点。对不同品种黄牛TYW5基因InDel位点与生长性状关联发现:ID、DD基因型郏县红牛母牛十字部高显著高于II基因型(P0.05),ID基因型秦川牛母牛胸深显著高于II基因型(P0.05)。对不同品种黄牛TRIT1基因InDel位点与生长性状关联发现:位于基因上游的InDel-4位点,无显著差异;位于3'-UTR区域的InDel-5位点ID基因型秦川牛母牛体斜长、体高、十字部高极显著高于DD基因型(P0.01),ID基因型秦川牛母牛腰角宽显著高于II基因型(P0.05),ID基因型郏县红牛母牛腰角宽显著高于DD基因型(P0.05)。2.对不同品种黄牛TRDMT1基因InDel位点基因型和等位基因分布差异进行比较,秦川牛与其余三种黄牛等位基因分布频率差异显著(P0.05),DD基因型秦川牛母牛胸宽显著高于II基因型(P0.05),II基因型秦川牛母牛腰高显著高于DD基因型(P0.05),DD基因型郏县红牛母牛体斜长显著高于II基因型(P0.05)。3.对TRDMT1基因11个外显子进行混池测序扫描,首次发现不同品种黄牛中第四外显子出现一个同义突变位点2(GA,Q88Q)和一个错义突变位点3(TC,H101Y);第六外显子一个错义突变位点9(AG,T101A);同时发现第三内含子6个突变位点11(EX3+12,TC),位点12(EX3+13,AG),位点13(EX3+62,AG),位点4(EX3+1881,GA),位点5(EX3+1904,CA),位点6(EX3+2131,CT);第四内含子两个突变位点1(EX4+23,CT),位点14(EX4+593,AG);第五内含子两个突变位点7(EX5+559,TC),位点8(EX5+699,CT);第七、九、十内含子分别一个突变位点15(EX7+15,CT),位点16(EX9+71,AT),位点17(EX10+18,GA)。利用PCR及测序技术对570头黄牛个体进行基因型分型统计,并且针对位点1到位点9共9个遗传变异位点与黄牛体尺测量数据进行相关性分析,结果表明:位点1的TT基因型秦川牛母牛的体高显著高于CC基因型(P0.05),位点2的GG基因型鲁西牛母牛的体高显著高于GA基因型(P0.05),位点3的CC基因型秦川牛母牛的体高显著高于TT基因型(P0.05),位点4的AA基因型秦川牛母牛的体高显著高于GG基因型(P0.05),位点7的TT基因型南阳牛母牛的体高显著高于CC基因型(P0.05),CC基因型南阳牛母牛的体重显著高于TC基因型(P0.05),位点8的TT基因型南阳牛母牛的胸围和体重显著高于CT基因型(P0.05)。SHEsis软件连锁分析表明TRDMT1基因中9个突变以及一个InDel进行连锁分析,发现这10个位点存在强连锁不平衡。依照TRDMT1外显子三种突变的组合形式对秦川牛肌肉组织进行mRNA和蛋白的相对定量发现,三种基因组突变的组合形式之间基因表达差异显著(P0.05)。4.在牛TRDMT1基因起始密码子上游1223 bp发现一个GC突变,利用AliBaba2.1和Genomatix软件共同预测,该位点可能造成基础转录因子sp1和PLAG1,ZNF35,MZF1等转录因子结合差异。双荧光素酶实验验证结果表明,GC突变造成基因表达差异(P0.05)。综上所述,对tRNA反密码子环修饰基因遗传变异检测表明TYW5、TRIT1和TRDMT1存在中、低丰度的多态性,可以在肉牛分子育种中作为秦川牛、鲁西牛、南阳牛体高,秦川牛腰高、胸深,郏县红牛体斜长、坐骨端宽、十字部高等生长性状的潜在候选DNA标记。TRDMT1基因遗传变异的检测发现,启动子起始密码子上游1223bp GC变异会提高其转录活性,位点1至位点9之间存在强连锁不平衡结构,不同的单倍型存在特殊的表达规律,为黄牛tRNA修饰功能研究提供理论依据,为黄牛分子育种提供可靠的分子素材。
【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】：2019
【分类号】：S823.81
【图文】：

的基础上进行生物学验证，可能提高家畜育种过别家畜不同生长发育阶段基因表达标签，关注更能是测序技术在家畜育种领域未来发展的方向之基因编辑手段可以对碱基的修饰水平进行改造（、RNA 等的修饰能否在包括肉牛在内的家畜育种辑潜在的应用领域。及四个种黄牛品种简介传资源委员会组编的《中国畜禽遗传资源志牛志》朝或周朝，由于人们对于颜色的偏好性，喜欢将延续。黄牛是我国牛亚科动物中分布地域最广、耕过程的生产工具，随着现代农业机械化的迅速目被转变为生产资料，为人们提供蛋白含量丰富涉及的四个黄牛品种特征做以简介。

关组分的元件进行结合、肽合成和易位。在执行翻译任务之前，必须对所有 tRNA 转录本进行广泛处理。tRNA 的成熟需要五个主要步骤：tRNA 分子需要经历 5'前导序列、3'尾随序列去除过程，tRNA 的 3'端 CCA 氨基酸负载序列的添加过程，内含子的剪接过程，特定位点的化学修饰过程才能成熟（Hopper & Phizicky. 2003）。RNA 修饰是分子生物学中的普遍现象，细胞内各类 RNA 在转录后均可被修饰，很多化学修饰保守，暗示 RNA 的修饰与蛋白质的翻译有关（Grosjean et al. 2014）。tRNA作为蛋白质翻译的关键因子存在大量修饰（图 1-2），更多的科研工作者展开了相关修饰基因的功能研究，与 tRNA 修饰酶突变相关的表型已在许多多细胞生物中得到描述。

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本文编号：2722486