基于ovine SNP 50 K芯片對(duì)策勒黑羊繁殖和抗逆性狀的遺傳性分析

鄭浪漫 張璐璐 王若桐 周 穩(wěn) 韓志鵬 劉春潔 王彩軍 張成龍 宮昌海 劉書(shū)東*

(1.塔里木大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆維吾爾自治區(qū) 阿拉爾 843300;2.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)塔里木畜牧科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆維吾爾自治區(qū) 阿拉爾 843300;3.新疆巴州畜牧工作站，新疆維吾爾自治區(qū) 巴州 841205)

策勒黑羊主產(chǎn)于塔克拉瑪干沙漠南緣、昆侖山北坡，長(zhǎng)期受環(huán)境因素如干旱少雨、紫外輻射強(qiáng)等的影響很大。因策勒黑羊羔皮制作的衣物深受當(dāng)?shù)厝藗兿矚g，經(jīng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民長(zhǎng)期精心選育，具有繁殖率高、性成熟早、常年發(fā)情、抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)[1]。這些特點(diǎn)受基因和環(huán)境共同調(diào)控，其遺傳規(guī)律由分子標(biāo)記的顯隱性和互作等共同作用，使得基因或分子標(biāo)記間存在的變異或固定在環(huán)境的影響下得以呈現(xiàn)。經(jīng)過(guò)人工選擇和自然選擇后的策勒黑羊群體所存在的基因組中留下具有繁殖和抗逆性狀的印跡。這些基因印跡是揭示策勒黑羊遺傳規(guī)律的基礎(chǔ)，也是解析該綿羊品種特異分子標(biāo)記的必要條件。

在群體中優(yōu)異基因可以通過(guò)基因組選擇的方法進(jìn)行篩選，還可采用候選分子標(biāo)記法篩選，如PCR、核酸雜交和免疫篩選等[2]。伴隨著基因組測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展，生物復(fù)雜性狀相關(guān)分子標(biāo)記和候選基因的篩選更加便利[3]。Ovine SNP 50 K bead chip由Illumina公司根據(jù)綿羊基因組大小設(shè)計(jì)，可以均勻覆蓋羊全基因組[4]，涵蓋了如羊角、體重、肉質(zhì)、繁殖和疾病等重要性狀位點(diǎn)，適用于基因的篩選和定位、基因組育種、品種鑒定等。影響綿羊繁殖、抗逆性狀的基因有很多，但是策勒黑羊關(guān)于繁殖和抗逆性狀的相關(guān)研究尚還不夠深入，需要大量挖掘與繁殖、抗逆性狀相關(guān)分子標(biāo)記。基于策勒黑羊繁殖、抗逆性狀研究現(xiàn)狀和Illumina ovine SNP 50 K bead chip的優(yōu)點(diǎn)，本研究選用Illumina ovine SNP 50 K bead chip挖掘策勒黑羊優(yōu)異基因。

哈代-溫伯格(Hardy-Weinberg)定律是指在理想狀態(tài)下，各等位基因的頻率在遺傳中是穩(wěn)定不變的，即保持著基因平衡。如果生物種群的基因型和等位基因頻率在世代中保持不變，則生物種群處于哈代-溫伯格平衡狀態(tài)[5]。而經(jīng)選擇后的群體，基因或分子標(biāo)記受到影響[6]。哈代-溫伯格平衡(HWE)遺傳變異的統(tǒng)計(jì)分析是遺傳數(shù)據(jù)集分析的重要組成部分，精確的測(cè)試程序是測(cè)試雙等位基因變異最先進(jìn)技術(shù)，使用快速遞歸程序，在全基因組范圍內(nèi)對(duì)HWE的雙等位基因變異進(jìn)行精確測(cè)試[7]。在綿羊產(chǎn)仔數(shù)相關(guān)研究中，通過(guò)3種基因組方法(GWAS，XP-NSL和ROH)發(fā)現(xiàn)GTF2A1與綿羊的繁殖性狀相關(guān)[8]。GNAQ調(diào)節(jié)GnRH的表達(dá)和分泌，影響哈薩克羊季節(jié)性發(fā)情[9]。針對(duì)綿羊抗逆性相關(guān)研究中，TMEM154與綿羊慢病毒抗性相關(guān)[10-11]。

為探析策勒黑羊繁殖和抗逆性狀相關(guān)基因，本研究選擇100只無(wú)親緣關(guān)系的策勒黑羊，基于Illumina ovine SNP 50 K bead chip，通過(guò)哈代-溫伯格值分析，篩選策勒黑羊繁殖和抗逆性相關(guān)的分子標(biāo)記，解析其分子遺傳機(jī)理。該研究為策勒黑羊優(yōu)異分子標(biāo)記挖掘提供參考，同時(shí)也為該綿羊種質(zhì)資源保種和改良提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)樣本

本研究于和田地區(qū)策勒縣昆侖綠源羊管家種畜場(chǎng)隨機(jī)選取無(wú)親緣關(guān)系的策勒黑羊100只，同一營(yíng)養(yǎng)水平舍飼，健康成年母羊。頸靜脈采血，采樣時(shí)間為2020年。

1.2 DNA的提取、SNP分型及質(zhì)量控制

天根試劑盒提取DNA，將合格的DNA樣品送新疆康普森生物技術(shù)有限公司，公司基于Infinium HD全基因基因型分型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基因組DNA分型。Infinium HD全基因組基因型分型系統(tǒng)包括商業(yè)化綿羊芯片(Illumina ovine SNP 50 K bead chip)制備、iScan芯片掃描儀掃描和GenomeStudio軟件對(duì)原始信號(hào)文件標(biāo)準(zhǔn)均一化轉(zhuǎn)換成可讀的基因型數(shù)據(jù)并導(dǎo)出保存[12]。從公司獲得SNP分型數(shù)據(jù)。使用Plink 1.90軟件[13]對(duì)SNP分型數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制：剔除檢出率小于90%、性染色體、最小等位基因頻率(MAF)<5%、哈代溫伯格平衡P<1×10-6的SNPs。

1.3 哈代-溫伯格值計(jì)算

本研究中，使用Plink軟件進(jìn)行哈代溫伯格值計(jì)算，對(duì)哈代溫伯格值進(jìn)行卡方適合性檢驗(yàn)[14]，卡方適合性檢驗(yàn)公式為：

式中：O(Observed)為每個(gè)SNP的觀測(cè)值；E(Expected)為每個(gè)SNP的期望值。根據(jù)卡方值和自由度得到P值，如P<0.05，則該SNP位點(diǎn)不符合哈迪-溫伯格定律；如P>0.05，則該SNP位點(diǎn)符合哈迪-溫伯格定律，基于R語(yǔ)言qqman軟件包繪制曼哈頓圖。

1.4 候選基因的富集分析

對(duì)計(jì)算出的哈代-溫伯格值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，繪制曼哈頓圖。將篩選出從小到大的前1% SNPs作為受選擇位點(diǎn)，參照NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)(https:∥www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/?term=Oar_v4.0)中的Oar_v4.0基因組數(shù)據(jù)，對(duì)篩選出的SNPs基因注釋。利用David(https:∥david.ncifcrf.gov/)在線軟件對(duì)候選基因進(jìn)行GO和KEGG富集分析[15]。

1.5 候選基因的蛋白互作網(wǎng)絡(luò)分析

利用String 11.0(https:∥string-db.org/)在線軟件對(duì)所獲得的候選基因進(jìn)行蛋白互作網(wǎng)絡(luò)分析，其中包括蛋白質(zhì)之間直接物理作用和蛋白質(zhì)之間間接功能作用2個(gè)方面。

2 結(jié)果與分析

2.1 策勒黑羊哈代-溫伯格值檢測(cè)

使用Illumina ovine SNP 50 K bead chip對(duì)SNP分型后得到51 646個(gè)SNP位點(diǎn)，質(zhì)控后剩余47 909個(gè)SNP位點(diǎn)。對(duì)47 909個(gè)SNPs進(jìn)行哈代-溫伯格檢測(cè)，及對(duì)染色體上SNPs哈代溫-伯格檢測(cè)情況統(tǒng)計(jì)分析。在數(shù)學(xué)上,一般將發(fā)生概率小于0.05的事件稱(chēng)為小概率事件[16]。突變率P<0.05為小概率，可以認(rèn)為2、5、6、9、10、11、15、20、21、23和26號(hào)染色體符合哈代-溫伯格定律(突變率P<0.05)，1、3、4、7、8、12、13、14、16、17、18、19、22、24和25號(hào)染色體不符合哈代-溫伯格定律(突變率P>0.05)，突變率情況如表1。總體突變率P=0.052>0.05，此群體不符合哈代-溫伯格定律。

表1 策勒黑羊哈代-溫伯格檢測(cè)情況Table 1 Qira black sheep Hardy-Weinberg test

取哈代-溫伯格檢測(cè)從小到大的P值前1%[17]的SNPs，以P=0.006 3為閾值，得到SNPs 480個(gè)。將數(shù)據(jù)結(jié)果使用R語(yǔ)言中qqman包進(jìn)行繪制曼哈頓圖(圖1)，圖中呈現(xiàn)候選SNPs和所對(duì)應(yīng)的染色體分布情況。

黑線為閾值(-lg(P)=2.2)線，黑線以上點(diǎn)為篩選出的SNP。在-lg(P)中，P=0.006 3(哈代-溫伯格檢測(cè)從小到大排列前1%)。The black line is the threshold (-lg(P)=2.2) line, and the points above the black line are the selected SNPs. In -lg(P), P=0.006 3 (Hardy-Weinberg test ranks the top 1% from smallest to largest).

2.2 基因注釋及生物學(xué)功能分析

使用綿羊參考基因組(Oar_v4.0)，對(duì)篩選出來(lái)的480個(gè)SNPs上下游各延伸50 kb進(jìn)行基因注釋?zhuān)玫?17個(gè)基因。在轉(zhuǎn)錄激活因子活性，RNA聚合酶II核心啟動(dòng)子近端區(qū)域序列特異性結(jié)合條目(Transcriptional activator activity, RNA polymerase II core promoter proximal region sequence-specific binding)基因MEF2A、SOX9、TFAP2B、EGR2、FUBP3、NEUROD6、CREB3L2、NFATC2、EBF2、MITF和POU2F3達(dá)到極顯著水平(P>0.01)。在軟骨內(nèi)骨生長(zhǎng)條目(Endochondral bone growth)內(nèi)的基因BNC2、MSX2和OSTN達(dá)到極顯著水平(P>0.01)。在mRNA監(jiān)測(cè)通路(mRNA surveillance pathway)內(nèi)的基因PPP1CB、UPF1、PPP1CC、PABPC4L、PAPOLA、PPP2R2A、MSI2和PELO到極顯著水平(P>0.01)。將分析結(jié)果使用R語(yǔ)言繪制條形圖與KEGG氣泡圖，得到如下圖(圖2和3)所示結(jié)果。通過(guò)蛋白網(wǎng)絡(luò)互作圖(圖4)可知，除了基因LTBP1、ID3、ZNF70、PAPSS1、PCSK5、ARHGAP10、OSTN、GTF2I、HTR1B、SALL1、PDE4B、ZNF135、RCE1和ZMYM4外，其他33個(gè)基因都通過(guò)相互作用連接在一起。參與生物信號(hào)傳遞、基因表達(dá)調(diào)節(jié)、能量和物質(zhì)代謝及細(xì)胞周期調(diào)控等過(guò)程。

圖2 策勒黑羊優(yōu)異基因GO富集分析Fig.2 GO enrichment analysis of superior genes in Qira black sheep

圖3 策勒黑羊優(yōu)異候選基因KEGG富集分析Fig.3 KEGG enrichment analysis of excellent candidate genes in Qira black sheep.

圖4 候選蛋白互作網(wǎng)絡(luò)Fig.4 Candidate protein interaction network

將顯著SNP位點(diǎn)與綿羊參考基因組(Oar_v4.0)比對(duì)，通過(guò)GO富集分析、KEGG通路分析、綿羊QTL數(shù)據(jù)庫(kù)(https:∥www.animalgenome.org/cgi-bin/QTLdb/OA/index)、String數(shù)據(jù)庫(kù)(https:∥string-db.org/)等手段分析候選基因生物學(xué)功能。與生長(zhǎng)相關(guān)的基因有OSTN、TFAP2B和CTNNA2等。與抗逆相關(guān)的基因有ZNF70、CREB3L2和TMEM154等。與繁殖相關(guān)的基因有SOX9、GTF2A1和GNAQ等。經(jīng)生物學(xué)功能分析后，得到54個(gè)候選基因，生物學(xué)功能及蛋白質(zhì)氨基酸數(shù)、等電點(diǎn)等預(yù)測(cè)如下表(表2)。

3 討 論

3.1 哈代-溫伯格檢測(cè)

本研究中以0.05為界限，1、3、4、7、8、12、13、14、16、17、18、19、22、24、25號(hào)染色體不符合哈代-溫伯格定律，這些染色體受選擇程度高，環(huán)境對(duì)于策勒黑羊的選擇主要發(fā)生在這些染色體上。從整體看，此群體不符合哈代-溫伯格定律，說(shuō)明策勒黑羊群體有發(fā)生突變、遷移、選擇、無(wú)隨機(jī)交配、群體縮小的情況。然而2、5、6、9、10、11、15、20、21、23和26號(hào)染色體符合哈代-溫伯格定律，但在這些染色體上存在哈代-溫伯格不平衡的SNPs。證明了這些染色體和其染色體上的分子標(biāo)記還可以進(jìn)一步被選育，來(lái)提高策勒黑羊生產(chǎn)性能。這一現(xiàn)象為策勒黑羊種質(zhì)資源進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供了新的研究思路。例如，在OAR(Ovis aries chromosome，OAR)2存在與產(chǎn)肉性狀相關(guān)的分子標(biāo)記；在OAR11上存在繁殖性狀相關(guān)分子標(biāo)記，針對(duì)這些重要經(jīng)濟(jì)性狀染色體和分子標(biāo)記可以進(jìn)一步進(jìn)行分子選育，提高該品種的生產(chǎn)性能。并未獲得BMPR1B多胎性狀候選基因，可能因人工選育后到達(dá)平衡位點(diǎn)或者策勒黑羊存在更多的多胎基因。

3.2 策勒黑羊繁殖性狀的遺傳解析

繁殖性狀主要包括多胎、初生活仔數(shù)、初生重等，受微效多基因控制。本研究共發(fā)現(xiàn)13個(gè)基因和繁殖性狀相關(guān)，主要有GTF2A1、SOX9、PPARG、PPP1CC、MEF2A和GNAQ等。

一般轉(zhuǎn)錄因子IIA亞基1(General transcription factor IIA subunit 1，GTF2A1)基因位于OAR7，物理距離為89 482 053～89 516 754 bp。GTF2A1與羅德島紅母雞的產(chǎn)蛋性能相關(guān)[18]。狄冉等[19]研究發(fā)現(xiàn)：GTF2A1基因g.89505005G>A位點(diǎn)存在3種基因型：AA、AG和GG，且基因型頻率和等位基因頻率在單、多羔品種間差異均達(dá)到顯著水平，A等位基因是提高綿羊產(chǎn)羔數(shù)的一個(gè)潛在有效的DNA標(biāo)記。ATP合成酶F1亞基α(ATP synthase F1 subunit alpha，ATP5A1)位于OAR18，物理距離為8 551 683～8 552 189 bp。編碼催化線粒體H(+)-ATP合酶的組分[20]，是公認(rèn)的6種卵母細(xì)胞質(zhì)量標(biāo)志物之一[21]。

SRY盒轉(zhuǎn)錄因子9(SRY-box transcription factor 9，SOX9)基因位于OAR11，物理距離為57 682 208～57 799 964 bp。SOX9抑制對(duì)于雌性性腺發(fā)育至關(guān)重要。SOX9是一種轉(zhuǎn)錄因子，在發(fā)育過(guò)程中具有多種作用，包括介導(dǎo)睪丸分化的關(guān)鍵作用等，SOX9在人類(lèi)和小鼠中的表達(dá)喪失會(huì)導(dǎo)致XY雌性發(fā)育，而在XX胚胎性腺中的不當(dāng)激活可以使雄性發(fā)育[22]。在目前發(fā)現(xiàn)的基因中，DAX-1是SOX9的抑制因子，在雌性通路中，它們直接或間接抑制SOX9的表達(dá)；而在雄性通路中，SRY能解除DAX1對(duì)SOX9的抑制。

過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ(Peroxisome proliferator activated receptor gamma，PPARG)位于OAR19，物理距離為56 552 358～56 616 707 bp。Ferst等[23]的研究中發(fā)現(xiàn)，PPARG參與細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期、雌二醇和孕酮合成以及代謝的調(diào)節(jié)。PPARG的相對(duì)mRNA豐度在優(yōu)勢(shì)卵泡和次級(jí)卵泡中相似，在LH激增后降低，在排卵前升高。此外，發(fā)現(xiàn)顆粒細(xì)胞中PPARGmRNA水平與卵泡液中孕酮濃度之間存在二次相關(guān)性。

蛋白磷酸酶1催化亞基γ(Protein phosphatase 1 catalytic subunit gamma，PPP1CC)，位于OAR17，物理距離為49 020 928～49 022 373 bp。PPP1CC基因轉(zhuǎn)錄后，經(jīng)過(guò)組織特異性剪接，產(chǎn)生普遍表達(dá)的同種型PPP1CC1和睪丸富集和精子特異性同種型PPP1CC2，這對(duì)于完成精子發(fā)生至關(guān)重要[24]。PPP1CC基因的靶向破壞可消除剪接變體PPP1CC1和PPP1CC2，導(dǎo)致男性因精子發(fā)生受損而不育[25]。

肌細(xì)胞增強(qiáng)因子-2(Myocyte enhancer factor 2D，MEF2)，位于OAR1，物理距離為5 979 082～6 074 239 bp。MEF2家族轉(zhuǎn)錄因子的成員是各種細(xì)胞類(lèi)型和組織中細(xì)胞增殖，分化和侵襲的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，并且調(diào)節(jié)人類(lèi)胎盤(pán)發(fā)育過(guò)程中的滋養(yǎng)層增殖，侵襲和分化[26]。

G蛋白亞基alpha q(G protein subunit alpha q，GNAQ)，位于OAR2，物理距離為58 446 152～58 656 152 bp。GNAQ表達(dá)可調(diào)節(jié) Kisspeptin表達(dá)，并通過(guò)Kisspeptin-GPR54信號(hào)通路間接調(diào)節(jié)GNRH基因，這些間接調(diào)控加強(qiáng)了GnRH效應(yīng)并最終通過(guò)HPGA調(diào)節(jié)綿羊發(fā)情，GNAQ是控制綿羊季節(jié)性發(fā)情的主要基因[27]。

骨形態(tài)發(fā)生蛋白2(Bone morphogenetic protein 2，BMP2)，位于OAR13，物理距離為48 877 314～48 889 861 bp。骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)家族是TGF-β超家族中最大的配體亞群，與參與生殖細(xì)胞增殖、分化、凋亡和組織重塑的生物過(guò)程和細(xì)胞事件密切相關(guān)[28-29]。BMP2/4是20多種BMP亞型中的一組。越來(lái)越多的研究表明，BMP2影響子宮內(nèi)膜細(xì)胞的增殖、分化和凋亡[30]。免疫組化結(jié)果顯示,BMP2蛋白在整個(gè)發(fā)情周期差異表達(dá),并主要定位于子宮腔上皮細(xì)胞和腺上皮細(xì)胞[31]。蛋白磷酸酶2A調(diào)節(jié)亞基B55α(Protein phosphatase 2 regulatory subunit Balpha，PPP2R2A)，位于OAR2，物理距離為39 087 769～39 171 020 bp。Li等[32]發(fā)現(xiàn)PPP2R2A作為一種新的調(diào)節(jié)因子，通過(guò)體外調(diào)節(jié)湖羊子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞的增殖和凋亡來(lái)影響胚胎植入。

蛋白磷酸酶1催化亞基β(Protein phosphatase 1 catalytic subunit beta，PPP1CB)，位于OAR3，物理距離為35 555 357～35 598 569 bp。PPP1CB基因在牛早期性別分化過(guò)程中起重要作用[33]。

ATP合成酶F1亞基α(ATP synthase F1 subunit alpha，ATP5A1)，位于OAR23，物理距離為8 551 683～8 552 189 bp。通過(guò)比較蛋白質(zhì)組學(xué)發(fā)現(xiàn)ATP5A1與水牛精子活力相關(guān)[34]。白定平等研究發(fā)現(xiàn)，ATP5A1與莫斯科鴨睪丸的分化和發(fā)育有關(guān)。

Erb-b2受體酪氨酸激酶4(Erb-b2 receptor tyrosine kinase 4，ERBB4)，位于OAR2，物理距離為212 081 308～212 592 819 bp。ERBB4在卵巢中具有重要作用，小鼠顆粒細(xì)胞中的ERBB4缺失造成粒細(xì)胞和卵母細(xì)胞的細(xì)胞間連接缺陷，導(dǎo)致調(diào)節(jié)卵泡局部微環(huán)境的基因表達(dá)發(fā)生變化[35]。

蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草桿菌蛋白酶/kexin 5型(Proprotein convertase subtilisin/kexin type 5，PCSK5)，位于OAR2，物理距離為59 899 679～60 402 674 bp。PCSK5表達(dá)在小鼠卵巢卵泡發(fā)育中的作用[36]。采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR對(duì)妊娠大鼠研究發(fā)現(xiàn)，PCSK5在妊娠早期和產(chǎn)后顯示出相對(duì)較高的水平，但在妊娠中期則顯示出較低的水平[37]。

ISL LIM 同源盒1(ISL LIM homeobox 1，ISL1)，位于OAR16，物理距離為27 720 710～27 730 148 bp。ISL1和JMJD3合作改變心臟表觀基因組，指導(dǎo)驅(qū)動(dòng)心臟分化的基因表達(dá)變化[38]。ISL1在外生殖器發(fā)育過(guò)程中也起著關(guān)鍵作用[39]，是人類(lèi)女性生殖道發(fā)育過(guò)程中上皮和間充質(zhì)分化標(biāo)志物之一。

本研究發(fā)現(xiàn)的與繁殖性狀相關(guān)基因與相關(guān)研究報(bào)道初步解析了策勒黑羊繁殖性狀，相關(guān)候選基因在策勒黑羊繁殖性狀中的驗(yàn)證和作用機(jī)制有待進(jìn)一步深入研究。確定的分子標(biāo)記和候選基因的獲得，有助于我們下一步對(duì)策勒黑羊進(jìn)行候選分子標(biāo)記驗(yàn)證。

3.3 策勒黑羊抗逆性狀的遺傳解析

策勒黑羊生存在塔克拉瑪干沙漠南緣，經(jīng)自然和人工選擇具有抗逆性強(qiáng)。本研究共發(fā)現(xiàn)30個(gè)抗逆性相關(guān)的基因，針對(duì)常見(jiàn)的抗逆性相關(guān)候選基因進(jìn)行闡述，其中包括ZNF70、TMEM154和CREB3L2等。

鋅指蛋白70(Zinc finger protein 70，ZNF70)，位于OAR17，物理距離為70 357 561～70 482 842 bp。經(jīng)拷貝數(shù)變異(CNV)分析被確定為Nguni牛適應(yīng)性增強(qiáng)的基因之一[40]。

綿羊跨膜蛋白154(Transmembrane protein 154，TMEM154)，位于OAR17，物理距離為4 832 841～4 906 239 bp。其多態(tài)性與進(jìn)行性肺炎的易感性或抗性相關(guān)[41]。在北美綿羊中已經(jīng)鑒定出與進(jìn)行性肺炎感染有關(guān)的主要基因?yàn)門(mén)MEM154[42]。全基因組關(guān)聯(lián)研究已將TMEM154E35K多態(tài)性描述為選擇某些美國(guó)和歐洲品種中抗性動(dòng)物的良好遺傳標(biāo)記[43]。陳磊等[44]研究發(fā)現(xiàn)綿羊TMEM154基因在第2外顯子103 bp處發(fā)生了G-A突變，3種基因型AA、AG和GG中G103A位點(diǎn)的GG(E35)基因型與綿羊進(jìn)行性肺炎的高敏感性相關(guān)；在策勒黑羊群體中屬于優(yōu)勢(shì)基因型。

cAMP反應(yīng)性元素結(jié)合蛋白3樣2(cAMP responsive element binding protein 3 like 2，CREB3L2)基因，位于OAR4，物理距離為 101 365 537～101 490 569 bp。該基因可在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激傳感器BBF2H7/CREB3L2分泌管腔區(qū)域調(diào)控軟骨細(xì)胞增殖,可調(diào)控軟骨細(xì)胞增殖[45]。CREB3L2在垂體部位的表達(dá)是小鼠促進(jìn)治療性蛋白生成的有效手段[46]。

免疫球蛋白λ樣多肽5(Immunoglobulin lambda like polypeptide 5，IGLL5)，位于OAR17，物理距離為70 387 677～70 429 652 bp。IGLL5與透明細(xì)胞腎細(xì)胞癌中腫瘤浸潤(rùn)的免疫細(xì)胞相關(guān)[47]。洪東等通過(guò)全基因組測(cè)序發(fā)現(xiàn)，基因IGLL5為亞洲野驢免疫性狀候選基因[48]。

LIM結(jié)構(gòu)域4(LIM domain only 4，LMO4)，位于OAR1，物理距離為63 829 917～64 013 649 bp。Kenny等[49]在小鼠胚胎中發(fā)現(xiàn)LMO4在胸腺原始細(xì)胞中被激活，且在成熟的T細(xì)胞中表達(dá)。

激活素A受體I型(Activin a receptor type I，ACVR1)編碼TGFβ受體超家族的骨形態(tài)發(fā)生蛋白I型受體。它參與各種生物過(guò)程，包括骨骼，心臟，軟骨，神經(jīng)和生殖系統(tǒng)的發(fā)育和調(diào)節(jié)。此外，ACVR1還與纖維發(fā)育性骨化癥、心臟畸形和生殖系統(tǒng)改變等疾病相關(guān)[50]。

除了基因ZNF70、TMEM154、CREB3L2、IGLL5、LMO4和ACVR1有較多的相關(guān)研究和報(bào)道外，剩余24個(gè)基因SALL1、LTBP1和ID3等富集在與抗逆性相關(guān)的上皮細(xì)胞受細(xì)菌侵襲(Bacterial invasion of epithelial cells)、抗生素的生物合成(Biosynthesis of antibiotics)等功能通路。

以上與抗逆性狀相關(guān)基因的發(fā)現(xiàn)初步解析了策勒黑羊抗逆性狀。在此基礎(chǔ)上，將對(duì)策勒黑羊進(jìn)行候選分子標(biāo)記篩選的方法驗(yàn)證，深入解析候選基因在策勒黑羊抗逆性狀中的作用機(jī)制。

3.4 策勒黑羊其他性狀的遺傳解析

轉(zhuǎn)錄因子 AP-2 β(Transcription factor AP-2 beta，TFAP2B)，位于OAR20，物理距離為23 153 665～23 178 184 bp。Ibrahim等[51]進(jìn)行全基因組掃描發(fā)現(xiàn)基因TFAP2B與Barki綿羊的斷奶重相關(guān)。前人研究發(fā)現(xiàn)，在能量短缺時(shí)TFAP2B可以調(diào)節(jié)膳食脂肪攝入來(lái)減緩消瘦[52]。

鋅指MYM型蛋白4(Zinc finger MYM-type containing 4，ZMYM4)，位于OAR1，物理距離為10 059 208～10 173 385 bp。Ga?lle Marenne等[53]發(fā)現(xiàn)基因ZMYM4與肥胖相關(guān)。

骨細(xì)胞素(Osteocrin，OSTN)，位于OAR1，物理距離為194 361 786～194 378 063 bp參與負(fù)荷誘導(dǎo)的長(zhǎng)骨生長(zhǎng)，骨膜成骨細(xì)胞產(chǎn)生的OSTN通過(guò)增強(qiáng)C型利鈉肽(CNP)依賴(lài)性增殖和軟骨細(xì)胞的成熟來(lái)調(diào)節(jié)生長(zhǎng)板的生長(zhǎng)，從而導(dǎo)致長(zhǎng)骨的伸長(zhǎng)，此外，OSTN與CNP合作調(diào)節(jié)骨骼形成[54]。

Rho GTP酶激活蛋白10(Rho GTPase activating protein 10，ARHGAP10)，位于OAR17，物理距離為9 826 962～10 204 650 bp。ARHGAP10基因參與日本黑牛肌內(nèi)脂肪的形成[55]。

鈣粘蛋白alpha 2(Catenin alpha 2，CTNNA2)，位于綿羊OAR3，物理距離為51 755 958～51 866 901 bp。CTNNA2與血漿維生素K水平相關(guān)[56]，CTNNA2也被確定為與首次產(chǎn)犢年齡和犢牛生長(zhǎng)率顯著相關(guān)[57]。

生長(zhǎng)分化因子6(Growth differentiation factor 6，GDF6)，位于綿羊OAR9，物理距離為80 657 044～80 740 501 bp。GDF6在最初因其序列同源性被認(rèn)為是BMPs家族成員之一，不過(guò)其活性在軟骨中更突出，而且GDF6已被證明在體外和體內(nèi)均能刺激軟骨細(xì)胞相關(guān)蛋白的表達(dá)[58]。

4 結(jié) 論

本研究共獲得480個(gè)SNPs，417個(gè)候選基因，其中與繁殖性狀相關(guān)的基因有SOX9、GTF2A1和GNAQ等；與抗逆性狀相關(guān)的基因有TMEM154、ZNF70和CREB3L2等。解析了策勒黑羊常年發(fā)情、多胎的分子遺傳機(jī)理，對(duì)抗逆性相關(guān)候選基因分析，發(fā)現(xiàn)策勒黑羊群體攜帶抗肺炎相關(guān)的分子標(biāo)記，這些發(fā)現(xiàn)為策勒黑羊保種和改良提供了分子水平的參考。