猪SLA—DRB1基因外显子3单核苷酸多态性及其与PRRSV

来源 :江苏农业科学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:songsiliang
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  摘要:SLA-DRB1是影响猪体免疫反应、疾病感染和疫苗应答的重要因子。本研究对猪SLA-DRB1基因外显子3序列进行扩增和测序,筛选多态性位点,分析其与PRRSV(猪繁殖与呼吸综合征病毒)易感性的相关性。测序发现SLA-DRB1基因外显子3存在4个单碱基突变(g.17G/A、g.95C/T、g.137G/C和g.232G/C)。针对g.232G/C建立PCR-RFLP方法,检测6个猪种群共227个样本,发现在大白姜曲海杂交猪、姜曲海猪、长白猪、定远猪和杜洛克猪中有GG(0.43,0.80,0.59,0.54,0.83)和GC(0.57,0.20,0.41,0.46,0.17)2种基因型,其他群体均为GG 型。不同基因型猪肺泡巨噬细胞中PRRSV拷贝数在接毒后6、12、18、24、36 h差异均不显著(P>0.05),不同基因型猪血液中病毒载量在接毒后4、7、11、14、21、28、35、42 d差异均不显著(P>0.05),不同基因型对猪体质量和日增质量的影响不显著(P>0.05)。提示SLA-DRB1的g.232G/C突变与 PRRSV抗性无显著关联。
  关键词:猪繁殖与呼吸综合征病毒;SLA-DRB1基因;外显子;PCR-RFLP;易感性;碱基突变
  中图分类号: S858.285.3文献标志码: A文章编号:1002-1302(2016)05-0041-04
  收稿日期:2015-04-08
  猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)是一种高度传染性疾病,以母猪繁殖障碍和仔猪的呼吸道疾病为特征,造成怀孕母猪流产、产死胎和仔猪的高死亡率等[1]。其病原猪繁殖与呼吸综合征病毒( PRRSV)具有高度变异性、抗体依赖性复制增强、巨噬细胞嗜性和持续性感染等特征[2],导致现有的疫苗不能很好地控制PRRS的流行,PRRS的防治仍然是养猪业头等难题之一[3-4]。因此,猪对PRRSV的抗性也日益受到关注。国外已有多个课题组分别在体内外研究了PRRSV在不同猪种肺泡巨噬细胞(PAM)中复制和生长的特征,发现猪对PRRSV抗性或易感性存在品种(系)间的遗传差异[5]。Murtaugh 等研究了猪对PRRSV的免疫应答,指出疾病的严重性在猪品种间和群体间存在变异[6]。Ait-Ali等的研究表明PRRSV在来源于长白猪的PAM中的复制相对于其他商业遗传品系包括大白猪、皮特兰和另外2个合成系显著延迟、缓慢,然而,关于猪PRRSV抗性的遗传机制尚不清楚[7]。
  猪的主要组织相容性复合物(MHC)即猪白细胞抗原(SLA),它是由紧密连锁、高度多态的基因位点所组成的染色体上的一个遗传区域,其基因产物为MHC抗原,主要功能是抗原递呈,与动物的抗病性有着密切的关系[8]。SLA按其抗原结构和功能主要分为3大类,即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类,SLA-DRB1属于Ⅱ类分子。目前,国内外对SLA-DRB1基因的研究主要集中在第二外显子多态性的研究上。张冬杰等通过对 SLA-DRB1 基因整个编码区进行分析,发现突变大多集中在第二外显子处,其他3个外显子突变较少[9]。徐如海等研究表明,SLA-DRB1近端调控区存在24个多态位点,其中 G-146T 位点与仔猪大肠杆菌K88ab黏附表型存在显著的关联[10]。
  Arceo等对200头杂交猪进行PRRSV攻毒时发现,高病毒载量低体质量增加组相对于低病毒载量低体质量增加组SLA-DRB1基因表达量降低,提示SLA-DRB1可能在猪抗PRRSV过程中发挥重要作用[11],但SLA-DRB1基因多态性与猪PRRSV抗性是否关联还未见报道。本研究对2个外来猪种、3 个地方猪种和1 个杂交猪种群SLA-DRB1基因的外显子3进行测序,寻找多态性位点,同时分析其与PRRSV易感性的相关性,以期检测到与PRRSV易感性相关的分子标记,为PRRSV抗性育种提供试验依据。
  1材料与方法
  1.1材料
  试验猪包括6个品种(或群体),共227头,其中大白姜曲海猪115头(江苏姜曲海种猪场)、姜曲海猪10头(江苏姜曲海种猪场)、长白猪37头(杭州大关猪场)、大白猪24头(杭州大关猪场)、定远猪11头(安徽省定远县猪场)、杜洛克猪30头(杭州大关猪场),每个个体取耳组织于冻存管中,置于-80 ℃中保存。PRRSV- NJGC株由江苏省农业科学院兽医研究所提供。
  1.2方法
  1.2.1组织样 DNA 提取耳组织样的DNA提取采用酚/氯仿抽提法,然后于-20 ℃ 保存备用。
  1.2.2SLA-DRB1基因外显子3扩增参照猪SLA-DRB1基因外显子序列设计引物DRB-g3,由上海捷瑞公司合成,引物信息见表1。表1引物序列、复性温度及产物大小
  引物名称 引物序列(5′→3′) GenBank
  登录号 复性温度
  (℃) 产物大小
  (bp)DRB-g3 F:CAAGGCTCATGGCACTAACT;R:GGCATCGGTGTTTGGAGA NC_010449.4 57 659Pvu Ⅱ-SNP F:GCCCACAGTGACGGTGTAT;R:GCTGAAGGACAGGAGAACAGG NC_010449.4 56 403β-actin F:TCGCCCAACAAAACCAGT;R:TTACCCTCCCTGAATCTGACA AY550069 56 127PRRSV-N F:CCAAAGCCAACCGTGAGAA;R:CCAGAGGCGTACAGGGACA EF534357 56 207
  PCR反应总体系20 μL,其中含DNA模板(100 ng/μL)2 μL,2×Power Taq PCR MasterMix 10 μL,上、下游引物(10 μmol/L)各1 μL,最终加灭菌蒸馏水至20 μL。PCR反应程序:94 ℃预变性5 min;94 ℃变性30 s,57 ℃退火30 s,72 ℃ 延伸50 s,35个循环;最后72 ℃延伸7 min。PCR产物经 1.5% 琼脂糖凝胶电泳,溴化乙锭(EB)染色,检测扩增结果。   1.2.3多态位点测序筛选不同品种每5头猪 DNA 等量混合构建DNA 池,构建6个不同的DNA池,进行PCR扩增,电泳纯化后的PCR产物送上海美吉生物医药科技有限公司测序。
  1.2.4PCR-RFLP分析根据测序结果选择外显子3的232 bp 处的多态位点,建立PCR-RFLP检测方法,引物 PvuⅡ-SNP 序列见表1。PCR反应总体系20 μL,其中含DNA模板(100 ng/μL)为2 μL,2×Power Taq PCR MasterMix为10 μL,上、下游引物(10 μmol/L)各1 μL,最终加灭菌蒸馏水至20 μL。PCR扩增条件为:94 ℃预变性5 min;94 ℃变性30 s,56 ℃退火30 s,72 ℃延伸45 s,35个循环;最后 72 ℃ 延伸7 min。PCR产物经1.5% 琼脂糖凝胶电泳,溴化乙锭(EB)染色,检测扩增结果。用PvuⅡ酶对引物 PvuⅡ-SNP 扩增的PCR产物进行酶切。酶切反应体系为 20 μL,含PCR产物6 μL,PvuⅡ(10 U/μL)1 μL,10 × buffer G 2 μL,灭菌蒸馏水11 μL;37 ℃ 条件下酶切3~5 h。2.5 %琼脂糖凝胶电泳检测酶切产物,溴化乙锭(EB)染色,培清 JS-780全自动凝胶成像分析仪拍照分析。
  1.2.5猪PRRSV易感性测定PRRSV易感性的体外测定采用PAM模型,参照 Ait-Ali 等的方法[7]进行。简要步骤如下:分离猪肺泡巨噬细胞,接种PRRSV病毒,分别在接毒后6、12、18、24、36 h收集细胞,提取RNA反转录成cDNA。针对β-actin基因、PRRSV毒株N基因序列分别设计特异性引物β-actin和 PRRSV-N (表1,由上海捷瑞公司合成) 。以各PAM细胞的cDNA为模板PCR扩增基因片段,克隆至T载体,以此为模板,SYBR Green Ⅰ染料法进行定量PCR( ABI 7500),绘制标准曲线。以PRRSV-N基因的拷贝数与β-actin基因拷贝数的比值作为易感性的参数。每组3个重复。反应体系为20 μL,其中SYBR Premix Ex Taq (2×) 10.0 μL,上、下游引物(10 μmol/L)各0.8 μL,ROX 0.4 μL,模板 2.0 μL,灭菌蒸馏水6.0 μL。反应条件为:95 ℃预变性30 s;95 ℃ 5 s,60 ℃ 34 s,40个循环,每个循环结束时收集荧光信号。
  PRRSV易感性的体内测定(115头大白姜曲海猪)参照文献[11]的方法。简述如下:25日龄大白姜曲海猪背部肌肉注射法接种PRRSV病毒,分别在接毒后0、4、7、10、14、21、28、35、42 d采血,全血样本提取RNA反转录成cDNA。定量PCR检测PRRSV-N基因的拷贝数与β-actin基因拷贝数的比值,作为易感性的参数。
  1.2.6数据分析猪不同基因型与PRRSV易感性及体质量和日增质量的关联分析采用SPSS 17.0软件的Independent-Samples t Test,各指标以平均值±标准误表示,P<0.05为差异显著。
  2结果与分析
  2.1SLA-DRB1基因外显子3的扩增及测序筛选SNP
  对猪SLA-DRB1基因外显子3进行PCR扩增,扩增产物的条带为659 bp(图1),与预期结果一致。测序分析显示,在SLA-DRB1基因外显子3的17 bp处出现1个G/A单碱基突变,95 bp处出现1个C/T单碱基突变,137 bp 处出现1个G/C单碱基突变,232 bp处出现1个G/C单碱基突变(图2)。经分析,外显子3的232 bp G/C突变处于Pvu Ⅱ 酶切位点识别区,而其他3个碱基突变处无合适的限制性内切酶识别位点,因此选择232 bp处的G/C突变进一步研究。
  2.2PCR-RFLP 分析
  针对外显子3的232 bp处G/C 单碱基突变设计特异性引物,命名为Pvu Ⅱ- SNP。对猪DNA进行PCR扩增,扩增产物为403 bp(图3),与预期结果一致。
  2.3SLA-DRB1基因群体遗传学分析
  在所检测的各猪种群227个样本中SLA-DRB1基因外显子3的232位点处G/C突变只检测到GG和GC 2种基因型,除大白姜曲海猪群体以外均以GG型居多,GC型次之,G等位基因占优势(表2)。
  2.4不同基因型猪群体的PRRSV易感性
  比较SLA-DRB1基因外显子3的232bp突变处不同基因型猪PAM接种PRRSV后不同时间点PRRSV拷贝数,发现GG 型与GC型差异均不显著(P>0.05)(表3);比较不同基因型猪血液中PRRSV载量,发现在接种PRRSV后不同天数GG 型与GC型差异均不显著(P>0.05)(表4)。
  2.5不同基因型猪接种PRRSV后体质量及日增质量的变化
  对SLA-DRB1基因外显子3的232 bp突变不同基因型共115头大白姜曲海猪进行分析,发现接种PRRSV后不同天数的体质量和日增质量差异均不显著(P>0. 05) (表5)。
  3讨论与结论
  主要组织相容性复合物(MHC)是由紧密连锁、高度多态的基因座所组成的染色体上的一个遗传区域[12]。它起着编码移植抗原、调节免疫应答、控制免疫球蛋白和补体的生成以及协调免疫细胞各亚群的作用,与动物的抗病性有着紧密的关联[13]。Penn等通过对小鼠的MHC研究发现,MHC的杂合型个体对病原体的抵抗和环境适应性都比纯合型强[14]。贾斌等在对新疆多浪羊和中国美利奴羊的MHC-DRBl 第二外显子进行PCR-RFLP多态性分析,发现了与包虫病抗性和易感性相关的等位基因及基因型[15]。余智勇等研究多浪羊MHC-DRB1基因的多态性时发现,该基因杂合型个体较多,而纯合型个体相对较少[16],这可能是多浪羊对环境适应能力强的一个原因。   SLA基因是影响猪体免疫反应、疾病感染和疫苗应答反应的重要因素[17]。国内外对MHC-DRB1基因的研究多集中在其第二外显子多态性,有关该基因第三外显子多态性与猪抗病力的关联研究未见报道。Nielsen等研究发现,PRRSV感染后猪外周血中表达SLA Ⅱ类分子的免疫细胞数量增加[18]。谈永松等的研究表明,SLA-DRB1基因第二外显子Rsa Ⅰ酶切后可得到4种等位基因条带:141/93/11 bp、111/69/54/11 bp、180/54/11 bp、93/48/39/54/11 bp,分别标记为A、B、C、D。其中五指山猪分出2种带型:AA、BB;二花脸猪分出3种带型:AA、BB和AB;皮特兰猪分出3种带型:AA、CC和BD[19]。杨彤彤等采用同样方法对大约克猪、二花脸猪的SLA-DRB1基因外显子2进行了分型,发现在这2个猪种中仅存在A、B、D 等位基因[20]。徐如海等的研究表明SLA-DRB1基因外显子2中位点29、149、170对0~28日龄仔猪血清IgG含量有显著影响[10]。
  本研究针对大白姜曲海杂交猪及5个不同品种猪 SLA-DRB1 基因外显子3第232 bp处G/C突变进行分析,发现该位点仅存在GC和GG 2种基因型,且除大白姜曲海杂交猪群体以外均以GG型居多,GC型次之,G等位基因是优势基因。体内外模型分析显示,SLA-DRB1基因外显子3第232 bp处G/C突变不同基因型间PRRSV拷贝数差异不显著,体质量及日增质量亦不显著,说明该SNP位点可能不是影响PRRSV抗性的位点,g.17G/A、g.95C/T、g.137G/C位点与PRRSV的抗性是否关联还有待进一步研究。
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