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转录因子FoxO是Fox家族的重要成员,包括FoxO1、FoxO3、FoxO4和FoxO64个成员,主要通过PI3K/AKT通路来调节其转录活性。在人和小鼠中,FoxO基因调控成肌细胞和脂肪细胞的增殖与分化,参与骨骼肌的代谢,促进肌肉萎缩。因此,FoxO转录因子对于肌肉和脂肪的形成具有重要作用。本研究运用RT-PCR结合克隆测序方法分别获得牛FoxO1、FoxO3、FoxO4基因的2424bp、1867bp、2211bp的cDNA序列,CDS分别编码了不同的氨基酸数目。氨基酸相似性分析显示：牛FoxO1、FoxO3、FoxO4基因的氨基酸序列与猪的相似性最高(93%、98%、93%),其次是人(93%、96%、87%)、小鼠(90%、94%、84%)。生物信息学分析表明,FoxO1、FoxO3、FoxO4蛋白质分子理化性质相近,均为不稳定的酸性蛋白质,存在磷酸化位点、N-糖基化位点和O-糖基化位点,无跨膜结构。二级结构主要由α螺旋、延伸链、无规卷曲组成。保守结构域预测发现,三种蛋白质均存在95个氨基酸残基组成的Forkhead域,还存在核定位信号和核输出信号,FoxO1、FoxO3、FoxO4蛋白定位在核内的可能性为94.1%。运用荧光定量PCR技术研究了FoxO1、FoxO3和FoxO4基因在西杂牛6月龄、12月龄、24月龄、36月龄心脏、肝脏、脾脏、肾脏、皮下脂肪、腹脂、背最长肌、半腱肌、腓肠肌、比目鱼肌中的表达情况,结果在10种组织中均检测到FoxO1、FoxO3和FoxO4基因的表达。FoxO1基因在肌肉组织中表达量最高,其次是在皮下脂肪、腹脂、心脏、肾脏中的表达,而在脾脏和肝脏中的表达量较低。FoxO3基因在肌肉组织中的表达量较其它组织高,其次是心脏和肾脏,而在肝脏、脾脏、皮下脂肪、腹脂中的表达量较低；FoxO4基因在肌肉组织中的表达量最为丰富。FoxO1、FoxO3和FoxO4基因在西杂牛不同组织中的发育表达模式存在差异,各个组织有表达的优势时间点。基因表达量与性状相关性分析表明：FoxO1基因与肌纤维面积呈显著负相关；FoxO3基因表达量与肌纤维密度、肌纤维面积、肌纤维直径显著相关；FoxO4基因表达量与肌纤维直径和肌纤维面积呈显著负相关。以川南山地黄牛、秦杂牛、西杂牛为试验材料,应用测序技术研究了FoxO1、FoxO3、FoxO4基因的多态性,结果在FoxO1基因中检测到8个多态位点,均位于第三外显子区域,具体为nt250370(SNP1)由C→T、nt250433(SNP2)由T→C、nt250463(SNP3)由A→G、nt250499 (SNP4)由G→A、t250544(SNP5)由C→A、nt250661(SNP6)由T→C、nt250920 (SNP7)由C→T、nt251031 (SNP8)由G→A。8个SNP位点构成了9种单倍型,H1(CCAACTCG)和H3(CCAACTCA)单倍型占优势,9种单倍型共构成了15种单倍型组合。FoxO1基因单倍型组合对肉质性状遗传效应分析表明：FoxO1基因单倍型组合对剪切力、肌纤维直径和肌纤维密度的遗传效应达到显著水平(P<0.05),单倍型组合H3H4具有最低的剪切力、肌纤维直径和最高的肌纤维密度,对牛肉肉质具有正效应。在FoxO3基因中检测到8个多态位点,均位于第二外显子区域,分别为nt190010(SNP1) C→T突变,nt189659 (SNP2) C→T突变,nt189656 (SNP3) C→T突变,nt189584 (SNP4) G→A突变,nt189476 (SNP5) C→A, nt189302 (SNP6)A→G突变,nt189233 (SNP7) C→T突变,nt188968 (SNP8) G→C突变。8个SNP位点构成了12种单倍型,H1(CCCGCACG)单倍型频率最高,占71.25%,由12种单倍型构成了13种单倍型组合。FoxO3基因单倍型对三个肉牛群体的肉质性状遗传效应分析表明：FoxO3基因单倍型组合对肌内脂肪含量、肌纤维直径和肌纤维密度的遗传效应达到显著水平(P<0.05),单倍型组合H1H6具有最低的剪切力,最高的肌纤维密度和最小的肌纤维直径,该单倍型组合对牛肉嫩度具有正效应。在FoxO4基因中仅检测到1个多态位点,位于第二外显子区域,具体为nt454949发生G→A突变,整个群体存在2种单倍型,H1(G)单倍型频率远高于H2(A)。FoxO4基因单倍型对三个肉牛群体的肉质性状遗传效应分析表明：单倍型组合对肌纤维直径和肌纤维密度的遗传效应达到显著水平(P<0.05),H2H2具有较低的肌纤维直径和较高的肌纤维密度,该单倍型组合对肉质性状具有正效应。