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本研究以西农萨能奶山羊、关中奶山羊、崂山奶山羊、内蒙古白绒山羊、陕北白绒山羊、板角山羊、马头山羊、贵州白山羊、贵州黑山羊、雷州山羊10个品种共计1384个个体为材料,利用生物信息学、DNA测序、DNA序列分析、PCR-SSCP、PCR-RFLP和AS-PCR技术,克隆和分析了山羊POU1F1基因,并研究了POU1F1基因(第1~6外显子,第1、3~5内含子)、PRL基因(第1~5外显子)、IGFBP-3基因(第1~3外显子和第2、3内含子)、LALBA基因(第1、3、4外显子)以及CSN1S1基因(0/1等位基因)共5个候选基因20个基因位点遗传变异,同时探讨山羊群体遗传结构、遗传多态性及其与经济性状(产奶量、产绒量、绒长、绒厚、初生重、体重、生长发育性状)的关系,旨在获取相应的分子遗传学信息,找到与经济性状相关的DNA标记,为山羊遗传资源的保护、开发与利用,以及DNA标记在标记辅助选择中的开展和奶山羊、绒山羊和肉山羊生产性能的改善与提高,提供科学依据。本研究获得以下重要研究结果:1山羊POU1F1基因的克隆与生物信息学分析首次克隆山羊POU1F1基因完整编码区(CDS),全长876 bp,编码291个氨基酸,包括6个外显子。此外,747 bp完整第4内含子也被成功克隆。预测表明:该蛋白理论pI为8.36,其二级结构以螺旋为主,第63~79位氨基酸肽段可能是跨膜区,第124~198位氨基酸肽段位置可能是POU结构域,第215~271位氨基酸肽段区间可能是同源结构域;该蛋白DNA序列和氨基酸序列与绵羊同源性最高达99.0%,其次是普通牛,与绵羊亲缘关系最近,其次是牛。2山羊POU1F1基因遗传变异位点首次揭示18个遗传变异位点,其中,第3~6外显子上分别发现1~3个遗传变异位点,第1、3、4内含子分别发现1、4、4个变异位点,在3’UTR上发现2个遗传变异位点。其中,10个在非编码区,8个在编码区(包括3个同义突变、3个错义突变、1个无义突变和1个移码突变)。其中,EX3113G>T导致第109位氨基酸发生Glu> His变化,EX3114G>T导致第110位氨基酸发生Glu >X (Stop codon)突变,EX453delA导致第164位氨基酸Glu (GAA)产生移码,EX514G>A导致第206位氨基酸发生Glu> Glu同义突变,EX534G>A导致第213位氨基酸发生Arg > Lys变化,EX559G>A导致第218位氨基酸发生Arg > Lys变化,EX658T>C导致第241位氨基酸发生Ser> Ser同义突变,EX6172T>C导致第279位氨基酸发生Ser>ser同义突变。此外,IVS4+383G>A、IVS4+710T>G共3个突变导致IVS4位点多态,表现野生型和突变型。3 POU1F1基因遗传变异位点与剪切体和AluI、DdeI PCR-RFLP机制EX3114G>T突变导致POU1F1蛋白缺少第111~291序列肽段,可能形成“假象的α-POU1F1剪切体”;EX453delA导致POU1F1第164位氨基酸发生移码后缺少部分POU结构域和完整HOMO结构域,可能形成“假象的δ-POU1F1剪切体”。EX6172T>C突变导致AluI位点多态,形成AluI PCR-RFLP机制,其C等位基因表现216 bp、124 bp和110 bp条带,T等位基因表现340 bp和110 bp条带;EX658T>C突变导致DdeI位点多态,形成DdeI PCR-RFLP机制,其D1D1等位基因表现200 bp、118 bp、102 bp、20 bp和11 bp,D1D2基因型表现200 bp、118 bp、113 bp、102 bp、20 bp和11 bp。4 POU1F1基因遗传变异位点与经济性状的关系4.1 POU1F1基因Ex1位点与经济性状的关系IVS1+10G>T突变导致Ex1位点(包括exon 1和intron1)多态,共发现GG、GT和TT 3种基因型,萨能、关中、崂山和内蒙古白绒山羊群体以GT型为主,其他群体以GG型为主,所有群体以G等位基因为主,PIC值在0.086~0.3362之间。其基因型和等位基因分布与品种特性和山羊用途(乳用、绒用、肉用)显著和极显著相关(P<0.05, P<0.01);该位点与产羔数之间存在显著相关(P<0.05),如:萨能奶山羊GT型第1胎产羔数存在显著优于GG型(P<0.05)。提示该位点对繁殖性状(初产羔数)有显著影响。4.2. POU1F1基因Ex3位点遗传变异及其与经济性状的关系EX3113G>T、EX3114G>T、IVS3+8C>T、IVS3+41T>G、IVS3+41-42insT、IVS3+175T>A突变导致Ex(3包括exon 3和部分intron 3)位点多态,共发现GG、GA、AA基因型,以GG型和G等位基因为主,PIC值在0.000-0.1555之间。其基因型和等位基因分布与品种特性显著相关(P<0.05)。而且,该位点多态与第1胎和第4胎产奶量、1岁绒长、2岁产绒厚度存在显著相关,且GA型个体都显著优于GG型(P<0.05)。提示该位点对泌乳性状(产奶量)和产绒性状(绒长、绒厚)有显著影响。4.3. POU1F1基因Ex4位点遗传变异及其与经济性状的关系EX453delA突变导致Ex4(包括exon 4和intron 4)位点多态,6个品种中共发现AA、AD基因型,以AA基因型、A等位基因为主,群体PIC值在0.000~0.2800之间。其基因型和等位基因分布与品种特性和山羊用途(奶、绒、肉用)显著和极显著相关(P<0.05, P<0.01)。4.4 POU1F1基因Ex5位点遗传变异及其与经济性状的关系EX514G>A、EX534G>A、EX559G>A突变导致Ex5位点(包括exon 5和部分intron 4)多态,发现GG、GA和AA型,以GG基因型和A等位基因为主;其基因型和等位基因分布与品种特性和山羊用途(乳用、绒用、肉用)显著或极显著相关(P<0.05, P<0.01);该位点GG型个体平均产奶量显著高于GA型(P<0.05),GA型个体平均产绒量显著高于GG型(P<0.05),GA型个体3岁绒长显著高于GG型(P<0.05)。提示该位点对泌乳性状(产奶量)和产绒性状(产绒量和绒长)有显著影响。4.5 POU1F1基因Ex6的AluI位点遗传变异及其与经济性状的关系EX658T>C、EX6172T>C、3’UTR+92G>A、3’UTR+110T>C变异导致Ex6位点(包括exon6和3’UTR)多态。在Ex6的AluI RFLP中,存在TT、TC和CC型,以TT基因型和T等位基因为主。其基因型和等位基因分布与品种特性和山羊用途(乳用、绒用、肉用)显著和极显著相关(P<0.05, P<0.01)。该位点不同基因型与产奶量存在显著关联( P=0.035),且TC型显著高于TT型;与初生重之间存在显著关联(P=0.013 ),且TT型优于TC型。提示该位点对泌乳性状、生长发育有显著影响。4.6 POU1F1基因Ex6的DdeI位点遗传变异及其与经济性状的关系在Ex6的DdeI RFLP中,发现D1D1、D1D2,以D1D1基因型和D1等位基因为主,该位点频率分布与品种特征和和山羊用途(乳用、绒用)显著相关。与产羔数之间存在显著相关(P=0.017),且D1D1型显著高于D1D2型,与产奶量存在显著相关(P=0.023 )且D1D1型个体显著高于D1D2型(P<0.05),且与周岁体重存在显著相关(P=0.031 ),且D1D1型优于D1D2型。提示该位点对繁殖性状、泌乳性状和生长发育有显著影响。4.7 POU1F1基因多位点互作效应与经济性状的关系萨能奶山羊Ex1和Ex4位点的GG-AA(E1-E4)组合基因型第3胎产奶量最高(P<0.05);萨能奶山羊Ex3和Ex4位点的GG-AD(E3-E4)组合基因型平均产奶量最高(P<0.05);萨能奶山羊Ex3和Ex5位点的GA-GG(E3-E5)组合基因型产奶量最高(P<0.05);萨能奶山羊Ex1和Ex5的GT-GG(E1-E5)组合基因型胸围最优;萨能奶山羊Ex1和Ex3位点的GT-GA (E1-E3)组合基因型体长最优。4.8 POU1F1基因的效应分析第1内含子、Ex6 DdeI位点,对繁殖性状(产羔数)有显著影响;Ex3、Ex5、Ex6的AluI和Ex6 DdeI位点,以及Ex1、Ex3、Ex4和E5之间的互作效应对泌乳性状有显著影响; Ex6 AluI和Ex6 DdeI位点,以及Ex1、Ex3和E5之间的互作效应,对生长发育有显著影响;Ex3和Ex5位点对产绒性状有显著影响。5山羊PRL基因遗传变异与经济性状的关系在PRL基因第1~5外显子的PCR-SSCP分析中,发现第4外显子(exon4)多态的分子机理是:X76049:g.332T>A(导致111Met>Lys)和X76049.g.G>T(164Leu>Phe),第5外显子(exon5)多态的分子机理是:X76049:g.576C>A突变(导致176Pro>Thr)。在第4外显子位点,发现A、B、C类型,以A型占多数;该位点与品种特性和山羊用途(奶、绒、肉用)显著相关。该位点不同基因型与产奶量显著相关,A型个体显著高于C型;与绒长显著相关(P<0.05):A型个体绒长显著小于B、C型(P<0.05);提示该位点对泌乳性状(产奶量)和产绒性状(绒长)有显著影响。在第5外显子位点,发现CC、CA和AA基因型,CC型占多数,C等位基因频率为主,群体PIC值在0.113~0.280之间。该位点基因型分布在7个品种间之间存在显著或极显著差异(P<0.05),且在绒用、肉用、乳用山羊类型之间存在显著差异(P<0.05),提示提示该位点与品种特性和山羊用途(乳用、绒用、肉用)显著相关。CA型个体在初生重、1岁体高、1岁体长、1岁胸围和4岁体重性状上都显著优于CC型(P<0.05),但CC型个体1岁绒厚性状显著优于CA型(P<0.05)。组合效应分析发现,第4和5外显子位点组合效应与产绒量之间存在显著相关,E4B-E5CC型2岁产绒量显著高于E4A-E5CC型。提示PRL基因对泌乳性状(产奶量)、产绒性状(产绒量和绒厚)和生长发育性状(初生重、体重、体长等体尺)均有显著影响。6山羊IGFBP-3基因遗传变异与经济性状的关系山羊IGFBP-3基因存在EX258C>T, EX267C>G, IVS2+78A>G和IVS2+217G>A突变位点。HaeIII和XspI PCR-RFLP可分别检测EX267C>G和IVS2+217G>A突变位点,它们与品种特性有关,与山羊用途也有关。山羊IGFBP-3基因EX267C>G位点对山羊产羔数和2、5周岁产绒量有显著影响(P<0.05):H1H1平均产羔数显著多于H1H2型,H1H1基因型2岁产绒量显著高于H2H2型,而H2H2型5岁产绒量显著高于H1H1型;IVS2+217G>A突变对崂山奶山羊成年体长和胸围具有显著影响(P<0.05):X1X2型1岁体长显著高于X2X2型, X1X2型1岁胸围显著优于X1和X2X2型。7山羊LALBA基因遗传变异分析在山羊LALBA基因Exon1、Exon3和Exon4位点中,仅发现Exon3上1个突变位点: M63868:g.1897T>C,导致p.L100P,能被MspI限制性内切酶消化,为此,建立MspI PCR-RFLP方法。在分析的山羊群体中,发现2种基因型,位点基因杂合度、有效等位基因数、PIC值变化范围分别是:0.000~0.0472, 1.000~1.0496, 0.000~0.0461,它们遗传多态性指标显著低于意大利群体。中国山羊群体该位点处于低度多态,而意大利3群体处于中度多态。LALBA基因位点多态对产绒量有显著影响:LALBA-A1/A2基因型比LALBA-A1/A1具有较高的产绒量(P<0.05)。8山羊CSN1S1基因遗传变异分析在CSN1S1基因位点,发现2种基因型:A1A1和A1A0基因型,以A1A1为主,A1等位基因频率分布在0.9460~1.000之间;该位点A1A0基因型第3胎和平均产羔显著高于A1A1基因型(P<0.05),A1A0基因型个体体长优于A1A1个体。提示该位点对生长发育和繁殖性状有显著影响。