水貂酪氨酸酶(TYR)基因克隆、SNPs筛查及其皮肤组织mRNA差异表达分析

旨在克隆和分析水貂酪氨酸酶(tyrosinase,TYR)基因编码区,揭示该基因编码区SNPs及其皮肤组织mRNA差异表达规律与水貂毛色表型的关系.本研究采集7月龄雄性金州黑水貂、名威银蓝水貂和红眼白水貂共计301个样本的血液,利用聚合酶链式反应(PCR)方法对水貂TYR基因5个外显子进行分段克隆,并拼接获得其完整编码...     

水貂ASIP基因单倍型检测及其皮肤组织mRNA差异表达分析

试验旨在探究鼠灰色(agouti signaling protein,ASIP)基因单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)形成的单倍型及皮肤组织差异表达mRNA对水貂被毛色素沉积的影响。通过PCR扩增、Sanger测序技术对金州黑水貂、红眼白水貂和名威银蓝水貂ASIP基因进行SNPs单倍型检测分析,利用实时荧光定量PCR技术检测3种毛色皮肤组织ASIP基因的表达量,分析单倍型及mRNA差异表达与毛色表型的相关性。结果表明,301个样本中共检测到10个SNPs,内含子2中4个SNPs(G18A、A159G、G235T、C1189T)共形成10种单倍型(Hap1～Hap10),其中Hap1(GAGC)和Hap2(GAGT)是3种不同毛色水貂群体的共享单倍型;部分内含子3中6个SNPs(C252T、A290C、G298C、A340G、T343C、T379C)形成4种单倍型(Hap1～Hap4),且Hap2(CCCGCC)是名威银蓝水貂群体的主体单倍型。5个位点(A290C、G298C、A340G、T343C、T379C)均处于完全连锁不平衡状态。实时荧光定量PCR检测显示,金州黑水貂和名威银蓝水貂ASIP基因mRNA表达量分别是红眼白水貂的1.25和0.95倍,三者间差异不显著(P0.05)。研究结果初步提示,ASIP基因调控水貂不同毛色表型形成的分子机制可能存在差异。     

水貂ASIP基因单倍型检测及其皮肤组织mRNA差异表达分析

试验旨在探究鼠灰色（agouti signaling protein，ASIP）基因单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms，SNPs）形成的单倍型及皮肤组织差异表达mRNA对水貂被毛色素沉积的影响。通过PCR扩增、Sanger测序技术对金州黑水貂、红眼白水貂和名威银蓝水貂ASIP基因进行SNPs单倍型检测分析，利用实时荧光定量PCR技术检测3种毛色皮肤组织ASIP基因的表达量，分析单倍型及mRNA差异表达与毛色表型的相关性。结果表明，301个样本中共检测到10个SNPs，内含子2中4个SNPs （G18A、A159G、G235T、C1189T）共形成10种单倍型（Hap1~Hap10），其中Hap1（GAGC）和Hap2（GAGT）是3种不同毛色水貂群体的共享单倍型；部分内含子3中6个SNPs （C252T、A290C、G298C、A340G、T343C、T379C）形成4种单倍型（Hap1~Hap4），且Hap2（CCCGCC）是名威银蓝水貂群体的主体单倍型。5个位点（A290C、G298C、A340G、T343C、T379C）均处于完全连锁不平衡状态。实时荧光定量PCR检测显示，金州黑水貂和名威银蓝水貂ASIP基因mRNA表达量分别是红眼白水貂的1.25和0.95倍，三者间差异不显著（P>0.05）。研究结果初步提示，ASIP基因调控水貂不同毛色表型形成的分子机制可能存在差异。     

水貂酪氨酸酶基因外显子1的鉴定及序列变异分析

根据GenBank中公布的雪貂(登录号:EF405957)、大熊猫(登录号:XM_002930310)、家犬(登录号:CFU42219)及猫(登录号:AY959314)的酪氨酸酶(tyrosinase, TYR)基因DNA序列保守区域,设计1对特异性引物,利用PCR及克隆技术测定了短毛黑水貂、红眼白水貂和米黄色水貂的TYR基因外显子1部分序列,并对该序列进行了BLAST鉴定及变异位点分析,基于该基因编码氨基酸序列构建了16个物种的系统进化树。结果表明,测定的3种毛色水貂TYR基因序列长度均为796 bp,包括795 bp的外显子1和1 bp 5'UTR,共检测到5个单一突变位点:g.A34G、g.T138A、g.T248C、g.A545G和g.C765A,包含4个错义突变:g.A34G(p.Ser12Gly)、g.T248C(p.Val83Ala)、g.A545G(p.Tyr182Cys)和g.C765A(p.His255Gln),1个移码突变分别出现在短毛黑水貂和红眼白水貂个体间:g.T138A(p.Cys46*),获得TYR基因GenBank登录号分别为:短毛黑水貂(KJ198847)、红眼白水貂(KJ658343)和米黄色水貂(KJ152769)。水貂与雪貂、大熊猫、家犬、猫、家兔、猪、羊驼、山羊、绵羊、牛、人、猕猴、黑猩猩、原鸡和日本鹌鹑的TYR基因核苷酸序列同源性为72.8%～98.6%,相应氨基酸序列同源性为75.0%～98.1%。TYR基因分子进化树显示水貂与雪貂遗传关系最近,分化时间约为1000万年前,且与原鸡和日本鹌鹑亲缘关系最远。该结果为进一步开展TYR基因多态性与水貂毛色表型的相关性研究奠定了生物信息学基础。     

水貂TYR基因T138A位点多态性及其与毛色性状的关联分析

试验旨在检测水貂酪氨酸酶（tyrosinase,TYR）基因T138A位点的多态性,并分析其与水貂毛色表型的相关性。提取5种被毛色型430只水貂血液基因组DNA,采用PCR-RFLP技术,对TYR基因T138A位点进行多态性检测,统计等位基因频率与基因型频率,通过卡方（χ²）独立性检验分析该位点多态性与水貂毛色性状的相关性。结果表明,T138A位点存在2个等位基因T和A,形成TT、TA和AA 3种基因型,AA基因型在吉林白水貂群体中为优势基因型（0.9069）,而TT基因型为金州黑水貂、珍珠水貂、咖啡水貂和银蓝水貂群体的优势基因型,其中在金州黑水貂群体中基因型频率最高（1.0000）。关联分析表明,TYR基因T138A位点的多态性与毛色性状呈极显著相关（P<0.0001）。表明TYR基因T138A位点可能是影响水貂毛色的主控位点或与调控白色被毛表型主控位点连锁的分子标记。     

美洲水貂刺鼠信号蛋白基因SNPs检测及其与毛色表型的关联分析

旨在检测刺鼠信号蛋白(Agouti signaling protein,Agouti)基因外显子2、内含子2、外显子3及部分内含子3的单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphisms,SNPs)在不同毛色美洲水貂群体中的分布,探讨该基因变异与水貂被毛颜色表型的相关性。以金州黑水貂、吉林白水貂、银蓝水貂、咖啡水貂和珍珠色水貂共计430个样本的血液基因组DNA为模板,采用PCR扩增和Sanger双脱氧链终止测序技术,对Agouti基因序列进行SNPs检测,并将突变位点与水貂毛色表型进行关联分析。结果表明,获得的美洲水貂Agouti基因长度为2 510bp,内含子2存在4个SNPs:g.18GA、g.159AG、g.235GT和g.1189CT,部分内含子3检测到6个SNPs:g.252CT、g.290AC、g.298GC、g.340AG、g.343TC和g.379TC,在外显子2和3区域并未检测到SNPs位点。关联分析表明,Agouti基因7个SNPs(内含子2:g.1189CT;内含子3:g.252CT、g.290AC、g.298GC、g.340AG、g.343TC和g.379TC)位点的基因型均与水貂毛色表型极显著相关(P0.000 1),且部分内含子3中的5个SNPs位点(g.290AC、g.298GC、g.340AG、g.343TC和g.379TC)可能处于紧密连锁状态。研究结果初步表明,Agouti基因可能是影响美洲水貂被毛颜色的候选基因或与决定毛色性状主效基因相连锁的分子标记。     

水貂被毛黑色素含量及皮肤成熟黑色素细胞组织学分析

旨在分析水貂被毛黑色素含量差异及观察皮肤成熟黑色素细胞的分布特征,为水貂毛色形成调控机理研究提供理论依据。以乌贼黑为标准品,利用酶标仪测定并比较金州黑水貂、银蓝水貂和吉林白水貂被毛总黑色素(Total melanin,TM)、真黑色素(Eumelanin,EM)及褐黑色素(Pheomelanin,PM)含量;通过甲苯胺蓝、多巴及多巴联合甲苯胺蓝分别对不同毛色水貂皮肤组织进行染色。结果表明,金州黑水貂毛皮成熟期被毛TM和PM含量分别是换毛期的1.17和1.20倍(P0.01),EM含量显著高于换毛期(P0.05);银蓝水貂换毛期与毛皮成熟期被毛3种黑色素含量差异不显著(P0.05);吉林白水貂毛皮成熟期被毛TM和PM含量分别是换毛期的1.27和1.22倍(P0.05)。组织学染色显示,金州黑和银蓝水貂皮肤中均存在成熟黑色素细胞,主要分布于金州黑水貂的表皮和毛囊顶端,毛囊外根鞘和毛纤维髓质层有少量多巴阳性着色带;银蓝水貂皮肤的表皮和毛囊顶端多巴阳性着色带较少,毛囊外根鞘阳性着色较浅;吉林白水貂皮肤组织未见明显多巴阳性着色区域。综上表明,PM含量可能与水貂灰色和白色被毛表型相关,毛囊顶端的成熟黑色素细胞可能是水貂被毛色素沉积的主要细胞。     

不同毛色绵羊皮肤组织中MC1R、Agouti及TYR基因差异表达研究

本研究旨在探究特定杂交模式下产生全黑被毛绵羊TYR、MC1R及Agouti基因互作调控毛色的机制。随机选取黑色和白色被毛绵羊各4只,采集皮肤组织,利用qRT-PCR技术测定MC1R、Agouti及TYR基因mRNA在不同毛色绵羊皮肤中的表达量。结果显示:MC1R、Agouti及TYR基因在不同毛色绵羊皮肤中均有表达,其中TYR基因mRNA在黑色绵羊皮肤中的表达量极显著高于白色绵羊皮肤(P<0.01),MC1R基因mRNA在黑色绵羊皮肤中的表达量高于白色绵羊皮肤,但差异不显著,Agouti基因mRNA在黑色绵羊皮肤中的表达量显著低于白色绵羊皮肤(P<0.05)。综上,该杂交模式下产生的黑色绵羊可能是由于Agouti基因表达量低而使α-MSH诱导信号通路处于激活状态,上调了TYR基因表达量,导致真黑素含量上升,出现黑色毛色性状。     

MC1R基因在不同毛色太行山羊皮肤组织中的表达

本研究旨在研究太行山羊MC1R基因在不同毛色皮肤组织中的表达规律。运用RT-PCR方法从纯黑色太行山羊皮肤组织中扩增了MC1R基因的编码区序列,运用生物信息学方法分析了其编码蛋白的结构特点,利用实时荧光定量PCR技术,对4种不同毛色(纯黑、纯白、黄褐、黑斑白)各4只太行山羊,共计16个个体的皮肤组织进行mRNA表达研究。结果表明:MC1R基因CDS区长954 bp,编码317个氨基酸,其编码蛋白是G蛋白偶联受体家族的成员;同源性比对和进化树结果显示,与绵羊、家牛和水牛同源性较高;荧光定量结果显示,MC1 RmRNA在纯黑色个体皮肤组织中表达量最高,黄褐色次之。本研究结果为进一步研究该基因在毛色形成中的作用以及对纯黑色太行山羊的纯繁选育奠定基础。     

美洲水貂MC1R基因CDS区克隆与序列分析

为探讨水貂毛色差异形成的分子机制,试验利用美洲水貂肌肉组织对其黑色素皮质激素受体-1(MC1R)基因CDS区进行PCR扩增,并利用DNAMAN、ProtParam、TMHMM等生物信息学软件分析其氨基酸组成、与其他物种的同源性、跨膜区段等。结果表明:克隆获得的MC1R序列长度为954 bp,编码317个氨基酸;美洲水貂MC1R基因序列与欧洲水貂的同源性为95.49%,美洲水貂MC1R基因编码的氨基酸序列与欧洲水貂同源性为92.43%;得到带负电氨基酸13个,带正电氨基酸22个,极性氨基酸67个,疏水性氨基酸157个,为亲水性蛋白质;共得到7个蛋白质的跨膜结构域。     

从江香猪抑制素α基因克隆及其卵巢表达研究

为了探索抑制素α基因(inhibin-α,INHA)与从江香猪繁殖性状之间的相关性,试验采用特异性聚合酶链式反应(PCR)技术克隆从江香猪INHA基因,测定其核苷酸序列,通过等位基因特异性PCR(allele-specific PCR,AS-PCR)方法检测从江香猪低产群与高产群之间INHA基因的多态性变化,以实时荧光定量PCR技术检测高产、低产从江香猪卵巢组织中INHA基因的表达量。结果表明,从从江香猪基因组中成功克隆了INHA基因,编码区完整,全长1095 bp,编码364个氨基酸;经比对发现, INHA基因外显子2序列中存在2个候选SNPs位点(G359A和A373G)。经大样本检测,从江香猪高产群与低产群之间2个候选SNPs位点的基因频率没有明显差异;相比之下,高产从江香猪卵巢中INHA基因的表达量较高。研究结果提示,从江香猪INHA基因结构保守,可能主要通过基因的表达量变化调节从江香猪卵巢的生长和卵泡的发育。     

美洲水貂TYR基因编码蛋白结构及功能的生物信息学分析

为进一步探明美洲水貂酪氨酸酶(TYR)基因的结构和功能信息,对美洲水貂TYR基因编码蛋白进行生物信息学分析,同时构建TYR基因的系统发育树。结果表明:美洲水貂TYR基因共编码531个氨基酸,其编码产物为不稳定的亲水蛋白;二级结构主要以α-螺旋和无规卷曲为主,含有1个酪氨酸酶超家族结构域,存在信号肽、跨膜结构域和二硫键;该蛋白主要在内质网中发挥细胞被膜、运输和结合的作用,同时还通过信号转导在细胞内发挥其生物学作用;系统进化情况和动物分类学基本一致,美洲水貂TYR基因与雪貂、家犬的亲缘关系最近。美洲水貂TYR基因编码蛋白在生物进化中具有较强保守性,该基因结构和功能的分析为水貂TYR基因遗传特性的进一步研究奠定了基础。     

绵羊角蛋白关联蛋白8.2基因克隆与表达分析

本研究旨在克隆绵羊角蛋白关联蛋白8.2(keratin-associated protein,KAP8.2)基因mRNA并分析该基因在不同组织器官的表达分布。首先提取小尾寒羊与新吉细毛羊皮肤及不同组织总RNA,RT-PCR方法克隆KAP8.2基因并进行两个品种间的比较分析,实时荧光定量PCR方法分析两个品种间KAP8.2基因的表达谱差异。结果表明已成功克隆出绵羊KAP8.2基因mRNA,该片段长574bp,其中ORF区192bp,编码63个氨基酸,甘氨酸(Gly)和酪氨酸(Tyr)含量依次为23.8%和20.6%,属于典型的HGT-KAP家族。多态性分析显示新吉细毛羊与小尾寒羊KAP8.2基因间存在丰富的多态性,多态位点多位于CDS区两侧,其中小尾寒羊KAP8.2基因3′UTR区c192+19-39出现一个疑似fru-let-7j的作用靶位。不同组织表达谱分析显示该基因为多组织表达基因,但两个品种羊不同组织表达谱存在较大差异,表现为小尾寒羊在脾脏、肝脏和皮肤中高表达,而新吉细毛羊则在皮肤和心脏中高表达。本研究提示小尾寒羊与新吉细毛羊KAP8.2基因在基因多态性还是组织表达分布上存在显著差异,提示该基因与毛表型性状相关。     

狐狸MC1R基因编码区c. 40A>C和c. 41C>T相邻变异研究

为了检测狐狸MC1R基因多态性及其与毛色表型的相关性,本研究采集两个狐属12种毛色共计163只狐狸的皮肤组织样,利用PCR扩增和产物直接测序的方法获得狐狸MC1R基因1 054bp长的核苷酸序列,并进行了SNPs筛查。用PopGen32和SHEsis软件对突变位点进行了群体遗传学分析,用PANTHER软件评估了突变对基因产生的功能影响,用SPSS二元变量相关统计方法分析了多态位点与毛色表型间的相关性。结果表明,狐狸MC1R基因编码区40(c.40AC)和41位点(c.41CT)存在2个相邻错义突变,导致其编码的第14位氨基酸发生了变异:当第40位点为A时,氨基酸由苏氨酸(Thr)转变为异亮氨酸(Ile);当第40位点为C时,氨基酸由脯氨酸(Pro)转变为亮氨酸(Leu)。北极狐属狐在41位点基因型全部为TT型,而狐属狐大部分个体均为CC型,不存在TT型,推测该位点可能是区分狐狸属间的一个重要功能位点。PANTHER预测获知第41位点突变导致的氨基酸替换(p.Pro14Leu)对MC1R功能有显著影响。SPSS二元变量相关分析结果表明,41位点多态性与狐狸毛色表型存在显著低度相关性,推测狐狸MC1R基因编码区第41位点可能是参与其毛色形成的一个相对重要功能位点。     

吐鲁番黑羊MC1R基因序列分析研究

为研究黑皮质素受体1（MC1R）基因对吐鲁番黑山羊毛色的影响,试验采用PCR扩增和测序技术,对吐鲁番黑羊MC1R基因编码区核苷酸序列及其与毛色的相关性进行了研究。结果表明：MC1R基因编码区核苷酸序列954 bp,编码317个氨基酸,编码区存在2个错义突变（c.218 T〉A,p.73 Met〉Lys;c.361 G〉A,p.121 Asp〉Asn）和3个同义突变（c.429 C〉T,p.143 Tyr〉Tyr;c.600 T〉G,p.200 Leu〉Leu;c.735 C〉T,p.245 Ile〉Ile）。SNPs分析表明,单倍型AATGT数量占62%。初步认为MC1R基因可以作为吐鲁番黑羊黑色被毛调控的候选基因。     

鹅MLPH基因分子克隆、组织表达及SNP检测

研究采用RT-PCR和克隆的方法获得鹅黑素亲和素(MLPH)基因的cDNA和基因组DNA序列,采用半定量RT-PCR的方法检测MLPH基因在鹅组织中的表达,并利用DNA池的方法扫描MLPH基因的多态位点。结果显示:鹅MLPH基因cDNA长2 147 bp(GenBank登录号:KU904428),包括17 bp的5′非翻译区、1 992 bp的开放阅读框和138 bp的3′非翻译区。生物信息学分析表明,鹅MLPH基因开放阅读框编码663个氨基酸残基,其分子量为74.62 ku,理论等电点为5.94。推导的MLPH氨基酸序列具有4个卷曲螺旋结构、1个锌指结构域和1个RAB结合域。鹅MLPH基因组DNA长20 540 bp(GenBank登录号:KU904431),按照"GT-AG"剪接法则,划分为16个外显子和15个内含子。进化树结果分析表明,鹅MLPH与家禽有密切的亲缘关系,特别是与绿头鸭的亲缘关系密切。半定量RT-PCR结果表明,鹅MLPH mRNA在不同的色素沉着组织中表达,如眼睛、背部皮肤、腹部皮肤和脚蹼,而在其他组织中未检测到表达。同时,鹅MLPH基因在外显子11上存在2个碱基突变(c.1506CT、c.1542AG),且分别导致编码的氨基酸改变(p.497ProSer、p.509LysGlu)。该研究结果为鹅MLPH基因的研究奠定基础,为鹅羽毛颜色形成的研究提供参考。     

绵羊角蛋白关联蛋白8.2基因克隆与表达分析

本研究旨在克隆绵羊角蛋白关联蛋白8.2(keratin-associated protein,KAP8.2)基因mRNA并分析该基因在不同组织器官的表达分布。首先提取小尾寒羊与新吉细毛羊皮肤及不同组织总RNA,RT-PCR方法克隆KAP8.2基因并进行两个品种间的比较分析,实时荧光定量PCR方法分析两个品种间KAP8.2基因的表达谱差异。结果表明已成功克隆出绵羊KAP8.2基因mRNA,该片段长574 bp,其中ORF区192 bp,编码63个氨基酸,甘氨酸(Gly)和酪氨酸(Tyr)含量依次为23.8%和20.6%,属于典型的HGT-KAP家族。多态性分析显示新吉细毛羊与小尾寒羊KAP8.2基因间存在丰富的多态性,多态位点多位于CDS区两侧,其中小尾寒羊KAP8.2基因3'UTR区c192+19-39出现一个疑似fru-let-7j的作用靶位。不同组织表达谱分析显示该基因为多组织表达基因,但两个品种羊不同组织表达谱存在较大差异,表现为小尾寒羊在脾脏、肝脏和皮肤中高表达,而新吉细毛羊则在皮肤和心脏中高表达。本研究提示小尾寒羊与新吉细毛羊KAP8.2基因在基因多态性还是组织表达分布上存在显著差异,提示该基因与毛表型性状相关。     

黑貉TYRP1基因的克隆及生物信息学分析

为探明黑貉酪氨酸酶相关蛋白1(tyrosinase-related protein 1,TYRP1)基因CDS序列并对其进行生物信息学分析,试验采集黑貉背部皮肤组织提取RNA后反转录为cDNA,根据GenBank中犬科TYRP1基因mRNA序列(登录号:NM_001194966.1)设计1对特异性引物,通过RT-PCR扩增TYRP1基因CDS区,将其插入到克隆载体中,对阳性菌落经PCR验证和序列测定后进行生物信息学分析。结果显示,黑貉TYRP1基因CDS序列全长为1 614 bp,编码537个氨基酸,所编码蛋白属于不稳定可溶性的亲水蛋白质。TYRP1基因与狐的遗传距离较近,说明该基因在不同物种及进化过程中具有高度保守性。TYRP1蛋白二级结构中,无规则卷曲所占比例最高,为54.0%;α-螺旋次之,为29.8%。TYRP1蛋白三级结构主要由大量无规则卷曲和α-螺旋构成,与二级结构相一致。TYRP1蛋白具有氧化还原酶活性,参与DNA修复和复制、蛋白质合成和降解,可与TYR、DCT、TP53、TRPC1等多种蛋白相互作用。本试验结果为进一步探索TYRP1基因在哺乳动物毛色遗传机制中的功能提供了理论依据。     

红眼白水貂FSHβ和NCOA1基因多态性及其与繁殖性状的相关分析

本研究旨在检测红眼白水貂促卵泡激素β(follicle-stimulating hormone beta subunit,FSHβ)和核受体辅激活蛋白1(nuclear receptor coactivator 1,NCOA1)基因多态性与繁殖性状的关系。采用单链构象多态性(SSCP)和DNA测序相结合的方法检测了红眼白水貂215个个体的单核苷酸多态性,针对红眼白水貂群体的特点建立合适的统计分析模型,利用SAS 9.4统计软件对候选基因进行多态性分析,并采用最小二乘法分析了总产仔数和产活仔数的遗传效应。结果表明,在红眼白水貂FSHβ基因上存在2个多态位点,分别为内含子1处的g.1228GA突变和外显子2处的g.1866TC突变;在NCOA1基因上存在1个多态位点,为第6外显子处g.151536TC突变。在红眼白水貂群体中,FSHβ基因的优势基因为B等位基因,NCOA1基因的优势基因为A等位基因;FSHβ基因g.1228GA位点的AA和AB基因型个体在总产仔数、产活仔数上均极显著高于BB基因型(P0.01),g.1866TC位点在总产仔数和产活仔数上呈现BBABAA的趋势;NCOA1基因的AB基因型个体的总产仔数和产活仔数均极显著高于AA基因型(P0.01);g.151536TC与g.1228GA的合并基因型对繁殖性状有显著影响(P0.05)。因此,可以利用以上突变位点对红眼白水貂的繁殖性状进行标记辅助选择研究。