DKK1、DKK2基因多态性及甲基化对黔北麻羊生长性状的遗传效应分析

发布时间：2020-07-14 18:32

【摘要】：Wnt信号通路是一条存在于后生动物细胞内高度保守的关键信号通路,能调控动物机体多个生长发育阶段,Dickkopf(DKKs)家族作为Wnt信号转导途径主要的负调控因子,通过编码分泌型糖蛋白参与到Wnt通路级联反应,而Dickkopf1(DKK1)与Dickkopf2(DKK2)是DKKs家族的重要成员,相关研究显示,DKK1基因能抑制成骨细胞分化,调控骨骼形成与骨再塑,是骨代谢的重要调控因子;DKK2基因能影响肢体骨骼与骨密度。据此,推测DKK1基因与DKK2基因的DNA遗传信息和表观遗传信息的改变,将会对山羊的生长性状产生直接或间接影响,因此,本研究从分子遗传与表观遗传两个角度,以黔北麻羊为实验材料,研究DKK1基因和DKK2基因SNP和DNA甲基化对生长性状的影响,筛寻显著影响山羊生长性状的SNP和DNA甲基化位点,期望为地方优良山羊品种的分子育种提供理论参考依据。1.黔北麻羊DKK1、DKK2基因SNPs与生长性状的相关性分析通过构建DNA池结合直接测序方法检测了123只4~6月龄黔北麻羊(公羊59只,母羊64只)个体的DKK1、DKK2基因全部外显子和部分内含子的SNPs,DKK1基因筛选得到7个SNPs位点,分别为第一内含子C454T,第三外显子T1828C,第三内含子A1911G,第四外显子T2056C,第四外显子T2066C,第四外显子G2068A,第四外显子T2239C,其中第四外显子G2068A为错义突变,导致半胱氨酸(Cys)变为丝氨酸(Ser),其他外显子突变为同义突变;DKK2基因筛选得到一个SNP位点——第四外显子C125904T,该位点突变并没有引起氨基酸编码的变化,为同义突变。相关分析表明:DKK1基因第一内含子C454T位点雄性群体(♂)不同基因型与体重、体斜长、胸围差异显著(P0.05);第三外显子T1828C位点雌性总群体不同基因型与体高、胸深差异显著(P0.05),雄性群体(♂)不同基因型与体重、体高差异显著(P0.05);第三内含子A1911G位点雌性群体(♀)不同基因型与体斜长差异显著(P0.05);第四外显子T2056C位点总群体、雄性群体(♂)、雌性群体(♀)三个群体中不同基因型与体重、体斜长、体高、胸围、胸深、胸宽、管围差异不显著(P0.05);第四外显子T2066C位点雌性总群体不同基因型在体重、体斜长、胸深、胸围、管围差异显著(P0.05),雄性群体(♂)不同基因型与体高、体斜长、胸深、胸围、管围差异显著(P0.05);第四外显子G2068A位点雌性总群体不同基因型与体重、胸深、胸围、管围差异显著(P0.05),雄性群体(♂)中不同基因型在体高、胸深、胸围、管围差异显著(P0.05);第四外显子T2239C位点雌性总群体不同基因型与体重、体高、胸围差异显著(P0.05),雄性群体(♂)不同基因型与体高差异显著(P0.05),雌性群体(♀)不同基因型与体重、胸深、胸围差异显著(P0.05)。DKK2基因第四外显子C125904T雌性总群体、雄性群体(♂)、雌性群体(♀)三个群体中不同基因型与体重、体斜长、体高、胸围、胸深、胸宽、管围差异不显著(P0.05)。2.黔北麻羊DKK1、DKK2基因启动子甲基化对生长性状的遗传效应分析采集50只周岁黔北麻羊公羊血样与生长性状数据,结合统计学软件进行筛选,分为高性状组(H)和低性状组(L),每组各3只,利用亚硫酸氢盐修饰后测序(BSP)等技术,探究了DKK1基因和DKK2基因高、低性状组间甲基化程度差异及各CpG岛甲基化状态与黔北麻羊生长性状之间的关系。研究结果表明:DKK1基因启动子区CpG岛的总体甲基化率在黔北麻羊高性状组(H)和低性状组(L)之间差异不显著(P0.05),两组之间DKK1基因启动子区CpG岛整体甲基化程度均较低,但高性状组(H)的总体甲基化率要低于低性状组(L)的总体甲基化率;DKK2基因启动子区CpG岛的总体甲基化率在黔北麻羊高性状组(H)和低性状组(L)之间差异显著(P0.05),高性状组(H)的整体甲基化率显著低于低性状组(L)整体甲基化率,其中目的CpG岛内第5、10、12个CG位点甲基化率在高低性状组间差异显著(P0.05),表明以上位点的甲基化状态可能对黔北麻羊体重、体斜长、体高、胸围、胸深、胸宽、管围有影响,可以尝试作为表观遗传标记辅助选择育种(epigenetics marker assisted-selection,eMAS)中提高黔北麻羊生长性状的有效表观遗传标记。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S827
【图文】：

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贵州大学 2018 届硕士研究生学位论文02a; De Langhe et al.2005）；成年期间，DKKs 家族基因亦参与机体生（Monaghan et al. 1999;Heller et al.2003）。近年来的研究证实，人类生，均与家族基因异常的表达量存在关联性（Wirths et al. 2003。下图 1.3 为 DKKs 家族简要结构示意图。

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图 1.4 DKKs 抑制经典 Wnt 信号通路模型示意图KK1 基因ckkopf-1（DKK1）基因是由一个信号肽序列和两个富含半胱氨酸结构域组蛋白为分泌型蛋白，于 1998 年首次在非洲蟾蜍胚胎细胞内发现，并认为蟾蜍头颅发育（Glinka et al,1998），2000 年被证实能促进非洲蟾蜍脊索前ashimoto 等在研究斑马鱼胚胎发育早期时发现，DKK1 基因的表达量会影发育，DKK1 基因的高表达会造成头部骨骼扩张和躯干缩短，DKK1 基因会导致头部发育缺陷，形成小头胚胎（Hashimoto et al,2000）。Li 等（2 3.6 kb 和 Col1A1 2.3 kb 为启动子构建 DKK1 重组蛋白，观察正常 DKK过表达对小鼠机体的影响。试验结果表明，DKK1 基因过表达的转基因小缺陷和严重的骨量缺失，与正常小鼠对比成骨细胞数目降低了 49%，血清降了 45%。Morvan F 等（2006）研究逆转录病毒表达 DKK1 对成骨细胞发现拥有 DKK1 缺陷的杂合子小鼠 DKK+/-，成骨细胞数目、骨矿化、骨

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图 1.5 甲基化示意图 DNA 甲基化拥有三个特点：1.基因组的某些位置胞嘧啶和鸟嘌）并成簇存在，称为 CpG 岛，而 CpG 岛位一般位于基因的启动启动子区域含有大量转录因子调控元件，CpG 岛甲基化会影响转表达上调或沉默；2.基因组的甲基化一般发生在胞嘧啶和鸟嘌呤成 mCpG，但不是所有的 CG 序列都产生甲基化，通常只有 6甲基化，并且只有在细胞分裂周期的某一特定时期甲基化才会产甲基化抑制转录效率受多个因素影响，如甲基化位点的密度、甲启动子的强弱。Chen 等（2008）研究表明，次黄嘌呤磷酸核糖转移域的 3 个特定 CpG 位点甲基化可以影响 HPRT 转录，而启动子不会阻碍该基因的转录。据 DNA 甲基化主要研究的三个大方向已经衍生出很多检测方法为目的的研究，代表性的检测方法有高效液相色谱法（High-p

【参考文献】