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豬Dlx5基因多態(tài)性及其與豬體尺和胸椎數(shù)的關(guān)系

2012-04-29 09:28:59邢晉祎戈新王建華孫力
湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2012年3期
關(guān)鍵詞:體尺胸椎多態(tài)性

邢晉祎 戈新 王建華 孫力

摘要:為探討豬遠(yuǎn)端缺失基因5(distal-less homeobox 5,Dlx5)的多態(tài)性、群體分布特性及其與體尺和胸椎數(shù)的關(guān)系,采用PCR-RFLP方法檢測了豬Dlx5基因g.394C>T位點(diǎn)在6個(gè)中外豬品種中的多態(tài)性分布,并分析了該位點(diǎn)與豬體尺和胸椎數(shù)的關(guān)系。檢測結(jié)果表明,經(jīng)HhaⅠ酶切后在6個(gè)豬品種群體均發(fā)現(xiàn)了CC、CT和TT 3種基因型,其中C等位基因在萊蕪黑豬中為優(yōu)勢等位基因,而T等位基因在里岔黑豬、魯萊黑豬、杜洛克豬、大約克豬和長白豬中占優(yōu)勢。在該多態(tài)性位點(diǎn),萊蕪黑豬、里岔黑豬、魯萊黑豬、杜洛克和長白豬群體均處于哈代—溫伯格平衡(P>0.05),而大約克豬群體偏離平衡狀態(tài)(P<0.05);基因型在群體間的分布差異極顯著(P<0.01)。群體遺傳特性分析表明,有效等位基因數(shù)在1.254~1.991之間;杜洛克豬的多態(tài)信息含量為0.182,屬于低度多態(tài),其余品種均在0.254~0.374之間,屬于中度多態(tài)。關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明,該多態(tài)性位點(diǎn)對萊蕪黑豬體長、體高、屠前活重、腹圍、胸圍、腿臀圍和胸椎數(shù)以及里岔黑豬胸椎數(shù)的影響均不顯著(P>0.05)。Dlx5基因g.394C>T位點(diǎn)在豬群中存在多態(tài),基因型分布在萊蕪黑豬與其他豬種間不同,與豬體尺和胸椎數(shù)無顯著關(guān)聯(lián)。

關(guān)鍵詞:豬;遠(yuǎn)端缺失基因5(distal-less homeobox 5,Dlx5);多態(tài)性;體尺;胸椎

中圖分類號:S828.8+9文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:0439-8114(2012)03-0552-04

Polymorphisms of Distal-less Homeobox 5 (Dlx5) Gene in Pigs and Its Association with Body Sizes and Thoracic Spine Numbers

XING Jin-yi1,GE Xin2,WANG Jian-hua2,SUN Li3

(1. College of Life Science, Linyi University, Linyi 276005, Shandong, China; 2. Institute of Animal Science of Qingdao, Qingdao 266100,Shandong,China; 3. Station of Animal Husbandry and Veterinary Medicineof Qingdao, Qingdao 266071,Shandong,China)

Abstract: This study was conducted to investigate the polymorphism, genetic distribution of distal-less homeobox 5 gene (Dlx5) in pigs and its associations with body sizes and thoracic spine numbers. The polymorphism distribution of g.394C>T loci. in Dlx5 gene of 6 breeds of pigs were detected by PCR-RFLP and the relationship between the Dlx5 genotypes and body sizes and thoracic spine numbers were analyzed. The results showed that there were three genotypes such as CC, TC and TT in the 6 pig populations found by enzyme digestion of HhaⅠ. Allele C was dominant in Laiwu black pigs, and allele T was dominant in Licha black pigs, Lulai pigs, Duroc pigs, Yorkshire pigs and Landrace pigs, respectively. A chi-square analysis showed that the genotype distribution in this polymorphism loci. in Laiwu black pigs, Licha black pigs, Lulai Black pigs, Duroc pigs and Landrace pigs populations were in Hardy-Weinberg equilibrium (P>0.05), whereas was not in Yorkshire pigs (P<0.05). The distribution of CC, TC and TT genotypes was significantly different (P<0.01) among six populations. Population genetics analysis showed that effective number of alleles were ranged from 1.254 to 1.991. The polymorphism information content (PIC)in Duroc pigs was 0.182 which was in low polymorphic, while it was ranged from 0.254~0.374 in other pigs which was in moderate polymorphic. The association analysis showed that the Dlx5 g.394C>T mutation was not significantly associated with body length, height at withers, live weight, abdominal circumference, chest circumference, hip circumference and numbers of thoracic spine of Laiwu black pigs and numbers of thoracic spine of Licha black pigs(P>0.05). It indicated that there the g.394C>T loci in Dlx5 gene were polymorphism in the six pig populations and the genotype distribution in Laiwu black pigs were different with other breeds. And no significant association was detected between the loci. and body sizes and thoracic spine numbers in pigs.

Key words: pig; distal-less homeobox 5 gene; polymorphism; body sizes; thoracic spine

遠(yuǎn)端缺失基因(Distal-less homeobox,Dlx)主要調(diào)控動(dòng)物遠(yuǎn)近軸的發(fā)育。其中,脊椎動(dòng)物Dlx基因編碼一種保守性較高的轉(zhuǎn)錄因子,在軟骨和骨骼的形成中可能發(fā)揮一定作用。Dlx5在骨骼發(fā)育的早期開始表達(dá),能直接激活骨骼形成和間接激活骨骼吸收以及促進(jìn)骨折愈合,是骨骼更新的重要調(diào)控子[1,2]。研究發(fā)現(xiàn),豬Dlx5基因外顯子1存在一個(gè)單核苷酸多態(tài)性(SNP)(EU168272: g.394C>T),豬群中存在TT、TC和CC 3種基因型,與豬的部分胴體性狀有關(guān)[3]。但該多態(tài)位點(diǎn)與胸椎數(shù)及其相關(guān)性狀的關(guān)系未見報(bào)道。因此,本研究分析了該多態(tài)性位點(diǎn)在6個(gè)中外豬種中的多態(tài)性,并分析了其與萊蕪黑豬體尺和胸椎數(shù)以及與里岔黑豬胸椎數(shù)的關(guān)系,以期為闡明Dlx5在豬重要經(jīng)濟(jì)性狀形成中的作用奠定基礎(chǔ),為發(fā)掘地方豬種的基因資源及培育新品系提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用的3個(gè)山東地方/培育豬種,分別為萊蕪黑豬26頭和魯萊黑豬(大約克♂×萊蕪黑豬 ♀)30頭(采自山東省萊蕪黑豬原種豬場),里岔黑豬75頭(采自山東省膠州市里岔黑豬育種中心)。3個(gè)引進(jìn)豬種分別為杜洛克豬70頭、大約克豬62頭和長白豬39頭(采自山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧研究所良種豬育種中心)。所有試驗(yàn)豬飼喂同一日糧、自由采食,飼養(yǎng)管理、防疫措施一致。采集豬耳組織放入70%乙醇中,-20 ℃保存。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1DNA提取豬耳組織中基因組DNA提取按常規(guī)苯酚/氯仿方法進(jìn)行,0.8%瓊脂糖凝膠電泳和紫外分光光度計(jì)檢測基因組的濃度和純度,-20 ℃保存。

1.2.2性能測定對達(dá)到365日齡的26頭萊蕪黑豬測定體長、屠前活體質(zhì)量、腹圍、胸圍、腿臀圍和胸椎數(shù),測定方法根據(jù)《種豬測定原理與方法》進(jìn)行[4]。對達(dá)到100 kg左右的75頭里岔黑豬屠宰,記錄胸椎數(shù)。

1.2.3PCR擴(kuò)增引物參照Cheng等[3]序列,由上海生工生物工程技術(shù)有限公司合成。引物序列為:F:5′-GCCACCGCCAGTGAATGA-3′,R:5′-TATCTGTCCCCACCCCCAC-3′。PCR反應(yīng)體系:10×PCR Buffer 2.5 μL,MgCl2(25 mmol/L)2 μL,dNTPs(各2.5 mmol/L)2 μL(TaKaRa),上下游引物(25 μmol/L)各0.4 μL,rTaq DNA聚合酶(5 U/μL)0.2 μL(TaKaRa),基因組DNA(50~100 ng/μL)1 μL,滅菌超純水加至25 μL。PCR擴(kuò)增程序:94 ℃ 4 min,然后94 ℃ 30 s,60 ℃ 30 s,72 ℃ 40 s,進(jìn)行35個(gè)循環(huán),72 ℃ 10 min。PCR產(chǎn)物用1.5%瓊脂糖凝膠電泳檢測。

1.2.4PCR-RFLP在4 μL PCR產(chǎn)物中加入4 U的HhaⅠ內(nèi)切酶(TaKaRa),10×M Buffer 1 μL,滅菌超純水加至10 μL,37 ℃水浴消化6 h,1.5%瓊脂糖凝膠電泳檢測,觀察和記錄酶切結(jié)果,判斷個(gè)體的基因型。

1.2.5PCR產(chǎn)物測序經(jīng)HhaⅠ內(nèi)切酶酶切后,對不同基因型個(gè)體的PCR產(chǎn)物用柱式膠回收試劑盒回收純化,回收后的PCR產(chǎn)物送上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)公司直接測序。

1.3統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)HhaⅠ酶切后的各種基因型,用PopGen32軟件計(jì)算基因頻率、遺傳純合度(H0)、遺傳雜合度(He)、有效等位基因數(shù)(Ne),并作χ2適合性和獨(dú)立性檢驗(yàn);用軟件PIC_Calc 0.6計(jì)算多態(tài)信息含量(PIC)。根據(jù)固定效應(yīng)模型,用SAS 8.2軟件GLM程序?qū)θR蕪黑豬不同基因型個(gè)體體尺和胸椎數(shù)以及里岔黑豬胸椎數(shù)的最小二乘均值進(jìn)行估計(jì)和顯著性檢驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)分析模型為:Yij=μ+Gi+Sj+eij,其中Yij為性狀表型值,μ為群體平均值,Gi為基因型效應(yīng),Sj為性別效應(yīng),eij為殘差效應(yīng)。

2結(jié)果與分析

2.1Dlx5基因PCR擴(kuò)增和HhaⅠ酶切結(jié)果

以豬耳組織DNA為模板,經(jīng)PCR擴(kuò)增,得到1條399 bp的特異性條帶(圖1),與根據(jù)GenBank登錄序列計(jì)算的片段大小相同。PCR產(chǎn)物經(jīng)HhaⅠ限制性內(nèi)切酶酶切后,得到3種基因型(圖1),分別為TT(399 bp),TC(399/222/177 bp),CC(222/177 bp)。

2.2不同基因型的序列差別

測序結(jié)果表明,豬Dlx5基因394位堿基C→T,通過與人、小鼠、大鼠和雞Dlx5基因比對發(fā)現(xiàn),這些物種在該位點(diǎn)均為C,3種基因型測序結(jié)果如圖2所示。

2.3不同豬種Dlx5基因的基因型和基因頻率及群體χ2檢驗(yàn)

根據(jù)HhaⅠ內(nèi)切酶酶切結(jié)果,統(tǒng)計(jì)6個(gè)豬群的基因型和基因頻率分布見表1。從表1可知,每個(gè)群體均檢測到3種基因型,在萊蕪黑豬中C為優(yōu)勢等位基因,而魯萊黑豬T為優(yōu)勢等位基因,TC在這兩個(gè)豬種中均為優(yōu)勢基因型;在里岔黑豬、杜洛克豬和大約克豬中T為優(yōu)勢等位基因,TT為優(yōu)勢基因型;在長白豬中也是T為優(yōu)勢等位基因,TT和TC均為優(yōu)勢基因型,其基因型頻率均為0.436。

經(jīng)χ2適合性檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),除了大約克豬外,其余群體基因型分布均達(dá)到了哈代—溫伯格平衡(P>0.05)(表1)。經(jīng)χ2獨(dú)立性檢驗(yàn),不同基因型在群體間的分布差異極顯著(P<0.01,χ2=61.66>χ20.01(10)=23.209)(表2)。由表2可知,萊蕪黑豬與里岔黑豬、杜洛克豬、大約克豬差異極顯著(P<0.01);里岔黑豬與魯萊黑豬、杜洛克豬和大約克豬差異極顯著(P<0.01);魯萊黑豬與杜洛克豬差異極顯著(P<0.01),與大約克豬差異顯著(P<0.05);杜洛克豬與大約克豬和長白豬差異極顯著(P<0.01);大約克豬與長白豬之間差異極顯著(P<0.01),其余豬種之間差異均不顯著(P>0.05)。

2.4Dlx5基因的遺傳特性分析

Dlx5基因在6個(gè)豬群的遺傳特性分析見表3。結(jié)果表明,所檢測各群體的雜合度(He)較大,雜合度由低到高依次為杜洛克、里岔黑豬、大約克豬、長白豬、魯萊黑豬、萊蕪黑豬。多態(tài)信息含量(PIC)分析結(jié)果表明,除杜洛克豬PIC<0.250,處于低度多態(tài)外,其余各群體PIC均在0.250~0.500之間,表明該位點(diǎn)在這5個(gè)豬種中均處于中度多態(tài)。

2.5Dlx5基因不同基因型與萊蕪黑豬體尺和胸椎數(shù)的關(guān)聯(lián)分析

在對萊蕪黑豬Dlx5基因g.394C>T位點(diǎn)多態(tài)性檢測的基礎(chǔ)上,對26頭萊蕪黑豬體尺和胸椎數(shù)與該位點(diǎn)多態(tài)性的關(guān)系進(jìn)行了分析(表4)。結(jié)果顯示,3種基因型TT、TC和CC對萊蕪黑豬體尺和胸椎數(shù)影響均不顯著(P>0.05)。

2.6Dlx5基因不同基因型與里岔黑豬胸椎數(shù)的關(guān)聯(lián)分析

對75頭里岔黑豬胸椎數(shù)關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明(表5),TT、TC和CC 3種基因型對里岔黑豬胸椎數(shù)影響同樣未達(dá)到差異顯著的水平(P>0.05)。

3討論

3.1Dlx5基因多態(tài)性在不同豬群中的遺傳分析

研究表明Dlx5基因的失活可以使小鼠顱面骨、中軸骨和附肢骨骼異常,導(dǎo)致圍產(chǎn)期小鼠死亡[5],所以Dlx5基因?qū)τ谡{(diào)節(jié)哺乳動(dòng)物肢體的發(fā)育起著非常重要的作用。本研究對同源盒基因Dlx5外顯子1的多態(tài)性在不同豬群中的分布進(jìn)行了檢測,在所檢測的6個(gè)豬群中均發(fā)現(xiàn)了3種基因型,但等位基因T和C在不同豬群存在一定差異。在萊蕪黑豬中C等位基因占優(yōu)勢,但在其他豬種中均是T等位基因占優(yōu)勢,而Cheng等[3]在所檢測的310頭大約克豬×梅山豬的雜交F2代中卻是C等位基因占優(yōu)勢。經(jīng)序列分析發(fā)現(xiàn)在人(GenBank No:NM_005221.5)、小鼠(GenBank No:NM_198854.1,NM_010056.2)、大鼠(GenBank No:NM_012943.1)和雞(GenBank No: NM_204159.1)Dlx5基因的該位點(diǎn)也是C等位基因占優(yōu)勢。本研究之所以與上述研究和其他動(dòng)物Dlx5基因在該位點(diǎn)存在差異,可能與動(dòng)物品種有關(guān)。

3.2Dlx5基因多態(tài)性與萊蕪黑豬體尺和胸椎數(shù)的關(guān)系

研究表明,Dlx5基因能直接調(diào)節(jié)谷氨酸脫氫酶的表達(dá)和促進(jìn)GABAergic(g-aminobutyric acid ergic)神經(jīng)元的分化[6],并且已經(jīng)證明Dlx5在人類淋巴母細(xì)胞核和大腦組織中具有印記效應(yīng)[7],但Kimura等[8]認(rèn)為在小鼠腦中不存在印記效應(yīng)。最近的研究表明,Dlx5基因在雜交豬的骨骼肌、脂肪、肺、胃和小腸中呈母性表達(dá),而在心、肝、腎、子宮、卵巢、睪丸或者垂體中不存在印記效應(yīng)[3]。而印記基因在調(diào)控哺乳動(dòng)物胎兒生長、發(fā)育和胎盤的功能以及出生后的行為方面具有重要的功能。Dlx5基因外顯子1C→T的突變導(dǎo)致丙氨酸變?yōu)槔i氨酸,這可能改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),而蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化可能影響到骨骼的發(fā)育和生長激素的分泌[3]。

豬體長與胸椎和腰椎的數(shù)量有關(guān),其胸腰椎骨數(shù)一般在20枚左右,一般每增加1枚椎骨數(shù),體長可以增加1.84 cm。豬椎骨數(shù)的遺傳力為0.75,胴體長與椎骨數(shù)有強(qiáng)的遺傳相關(guān)[9]。本試驗(yàn)中萊蕪黑豬TC基因型個(gè)體胸椎數(shù)多于TT和CC基因型個(gè)體,而里岔黑豬TT基因型胸椎數(shù)稍多于TC基因型,但均未達(dá)到差異顯著水平(P>0.05),是否TT或者TC基因型對豬的脊椎發(fā)育起著一定的作用,尚需進(jìn)一步研究。此前,Cheng等[3]發(fā)現(xiàn)雜交豬(大白豬×梅山豬)F2代資源家系的不同基因型胴體長、骨骼百分比、平均背膘厚等性狀呈極顯著差異,而本研究不同基因型其體尺差異卻不顯著,可能與樣本含量較少有關(guān)。另外,最近研究發(fā)現(xiàn)BMP-2蛋白能促進(jìn)Dlx5 mRNA表達(dá)水平增高[10],而屬于BMPs亞家族的GDF11基因在確立骨骼模式中起著重要作用,GDF11基因缺失的小鼠表現(xiàn)為胸腰脊椎數(shù)增加[11,12]。豬BMP-2、GDF11與Dlx5間的關(guān)系值得進(jìn)一步探討。

致謝:在試驗(yàn)過程中得到2009屆畢業(yè)生王留強(qiáng)和胡劉巖同學(xué)以及2008級生物技術(shù)專業(yè)賈坤航同學(xué)的幫助,在此表示感謝!

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(責(zé)任編輯曾德芳)

收稿日期:2011-07-07

基金項(xiàng)目:山東省青島市基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(09-1-3-64-jch);臨沂大學(xué)博士啟動(dòng)基金項(xiàng)目(BS08019)

作者簡介:邢晉祎(1968-),男,山東曹縣人,副教授,博士,主要從事動(dòng)物分子遺傳研究,(電話)15864992807(電子信箱)jyxing02@gmail.com;

通訊作者,戈新(1957-),研究員,主要從事畜禽育種與技術(shù)推廣工作,(電話)15505321639(電子信箱)qdxg1993@126.com。

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