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骨形态发生蛋白(BMPs)和生长分化因子(GDFs)是TGF-β超家族的重要成员,它们对动物繁殖性能有重要作用,特别是对卵泡的生长发育和动物生殖功能起重要的调节作用。故对BMPs及其受体的分子克隆和不同组织表达进行研究,以期确定BMPs及其受体在牛不同生殖发育阶段所起的作用,并从基因角度上阐明不孕或多胎产生的机制。本研究在其他哺乳动物(人、绵羊、猪、小鼠、鸡等)骨形态发生蛋白研究基础上,首先采用RT-PCR技术克隆了与蒙古牛繁殖性状相关的四种基因,利用生物信息学的方法对这四种基因的分子特征和结构进行了分析和预测,然后利用半定量RT-PCR方法和原位杂交技术在mRNA水平上检测了四种基因在蒙古牛的卵巢、子宫、输卵管和肾脏组织的表达情况。通过上述方法获得如下试验结果:1、采用RT- PCR方法从牛卵巢组织中扩增出四种与繁殖性状相关的转化生长因子超家族成员,分别为BMP15、BMPR-IB、GDF9和BMP4基因的cDNA序列。经鉴定和序列分析,四种基因序列与己知动物的相应序列有较高的同源性,符合TGF-β家族成员的特征。2、应用生物信息学的方法分析了蒙古牛BMP15基因的CDS区、BMPR-IB和BMP4基因3′端序列,其中BMP15 CDS区全长1185bp,由两个外显子组成,编码394个氨基酸。该序列已提交GenBank,序列号为:DQ463368;BMPR-IB基因序列3′端长953bp,编码302个氨基酸。该基因序列已提交GenBank,序列号为DQ489533;利用RACE技术扩增了牛BMP4基因3′端全部序列,序列长1306bp,编码389个氨基酸,其中包括3′末端非翻译区长为121bp和PolyA15个碱基。此序列已登陆GenBank,序列号:AY854957;克隆了牛GDF9基因保守区域,序列长264bp。3、利用生物信息学方法和相关软件分析了牛BMP15、BMPR-IB和BMP4基因的同源性,试验结果表明牛BMP15基因核苷酸序列和绵羊的同源性为98.5%,与猪的同源性为87.6%,与斑马鱼的同源性为29.1%;通过预测牛BMP15蛋白质保守区域,发现存在一个保守区域,在291～394氨基酸处,是TGF-β超家族成员所共有的同源或异源结构域,牛BMP15氨基酸序列存在4个功能位点。牛BMPR-IB基因编码302氨基酸,此序列与人及禽类的核苷酸序列有很高的保守性,根据牛BMPR-IB cDNA推测的氨基酸序列与已知绵羊、山羊、人、猴子、猪、鸡等典型的真核生物氨基酸序列同源性均达到90%以上。对牛BMP4基因序列分析表明,该基因cDNA序列包含有1170bp编码区,3′端氨基酸序列含有BMP家族固有特定位置的7个半胱氨酸,并与人、绵羊、小鼠、大鼠、狗和鸡的核苷酸序列同源比对,发现它们的同源性分别为90.2%、94.2%、90.9%、90.4%、85.4%和73.6%。4、通过RT-PCR技术检测了四种基因的mRNA在牛卵巢、子宫、输卵管和肾脏组织部位的表达情况。四种基因在牛卵巢、子宫、输卵管和肾脏组织中均有表达,只是不同基因在不同组织中的表达丰度不同。5、运用原位杂交技术检测了BMP15基因的mRNA在卵巢中的表达情况。结果表明,BMP15 mRNA在牛卵巢中有表达,且表达部位因卵泡所处发育阶段不同而不同:在初级卵泡和次级卵泡早期,牛BMP15 mRNA主要在卵泡的颗粒细胞中有杂交信号,在次级卵泡晚期,BMP15只在卵泡的透明带周围有辐射杂交信号。