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秦川牛、南阳牛和郏县红牛品种是中国优秀的地方黄牛品种,原为役用,现向肉役兼用乃至肉牛方向培育。传统的肉牛育种方法周期长,效率低。况且肉牛的许多经济性状属多基因控制的数量性状,常规的育种手段很难取得突破性的进展。近年来发展起来的分子标记辅助选择(marker-assisted selection,MAS)技术,由于直接在DNA水平上对肉牛性状的基因型进行选择,不仅弥补了传统育种技术中选种准确率低的缺点,而且提高了育种效率。转基因技术还能根据人们的需求创造出一些非常规性的畜牧产品。因此,在DNA水平上寻找与肉牛经济性状紧密连锁的分子标记,研究优良基因的功能,采用现代分子育种新技术结合常规育种,是加快中国肉牛品种培育的大趋势。研究表明血管内皮生长因子A(Vascular endothelial growth facto-Ar,VEGF-A)、血管内皮生长因子B(vascular endothelial growth factor-B,VEGF-B)和它们的受体FMS样酪氨酸激酶(Fms-like tyrosine kinase,Flt-1)基因的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)标记与人类疾病易感性有关,也与动物生长性状关系密切;但在畜禽遗传标记方面缺乏系统研究。本研究以秦川牛、南阳牛、郏县红牛3个品种共675头黄牛为试验材料,采用PCR-SSCP及DNA测序技术首次检测了VEGF、VEGF-B和其受体Flt-1基因的编码区及其周边的非编码区共42个位点的遗传变异,并将发现的19个SNPs不同的基因型与南阳牛的生长性状进行了关联分析;首次以实时荧光定量PCR技术研究了VEGF和VEGF-B基因在黄牛不同组织、不同发育时期的mRNA表达规律;首次克隆了黄牛VEGF基因完整CDS区序列,并成功实现了该基因在原核细胞表达。这些结果为黄牛分子辅助标记和功能验证及转基因育种奠定了基础。本研究得到以下重要结果:(1)黄牛VEGF基因遗传变异及其与南阳牛生长性状的关联检测了3个黄牛品种VEGF基因外显子及其周边内含子共6个位点的遗传变异,发现了3个新的SNPs: rs10960392(56765T﹥C),rs11075091(76860A﹥G),rs109288296(6893T﹥C)。其中1个SNP (6765T> C)位于内含子2。另外2个SNPs(6860A>G,6893T> C)位于外显子3,表现出强烈的连锁不平衡,仅引起同义突变。以此定义了3种单倍型:A(C-A-T), B(T-A-T),C(C-G-C),组成6种基因型:AA(C-A-T/C-A-T),AB(C-A-T/T-A-T),BB(T-A-T/T-A-T),AC (C-A-T/C-G-C),CC (C-G-C/C-G-C),BC(T-A-T/C-G-C)。使用单标记混合模型的关联分析法对SNP不同基因型与南阳牛0、6、12、18和24月龄的生长性状(体重、体高、体长、胸围和坐骨端宽)进行关联分析,结果发现南阳牛TC基因型(rs109603925,n=89)的初生重、6月龄体重、胸围明显高于TT(n = 6)与CC(n = 176)基因型个体(P﹤0.05),但第12,第18和24月龄之间性状差异不显著(P﹥0.05)。这些结果表明VEGF基因内含子2上的一个SNP (rs109603925)影响黄牛的早期生长发育。该SNP位点有望成为DNA分子标记,应用于黄牛的分子育种。(2)黄牛VEGF-B基因遗传变异及其与南阳牛生长性状的关联检测了3个黄牛品种VEGF-B基因编码区及其侧翼区共6个位点的遗传变异,发现了4种新的SNPs:ss251344001(782 A>G),ss251344002(1002 -- >CT),ss251344003(1079 C>T),ss251344004(2129 G>A)。将南阳牛不同时期(0、6、12、18和24月龄)的生长性状(体重、体高、体长、胸围、坐骨端宽)与4个SNPs组成的基因型进行关联分析,结果发现ss251344002(1002 -- >CT)SNP标记组成的3种基因型中,6月龄和12月龄的南阳牛,CT/CT(n = 89)和--/CT(n=107)基因型个体比--/--(n=79)基因型个体的体重更大(P﹤0.05)。而在18和24月龄的南阳牛中,这种差异并不显著(P﹥0.05)。这些结果表明该基因是分析牛早期生长发育潜在的候选基因。该SNP位点(ss251344002)可以作为辅助选择黄牛生长发育性状的分子标记。(3)黄牛Flt-1基因遗传变异及其与南阳牛生长性状的关联检测了3个黄牛品种Flt-1基因编码区及其侧翼区共30个位点。发现了12个SNPs:ss184956516(2260A﹥G);ss184956517(32255C>A); ss184956518(43654G>C); ss184956519(44409C>G),ss251343993(68859G>A),ss251343994(68872G>A),ss251343995(78152C>G),ss251343996(86197A>T),ss251343997(91417G>C),ss251343998(128783C>G),ss251343999(133972A>G),ss251344000(145849C>T)。其中4个SNPs位于内含子,8个位于外显子。Flt- 1基因(XP001249769.2)外显子区域的8个SNPs均引起同义突变。使用单标记混合模型的关联分析法对SNPs不同基因型与南阳牛不同生长时期各性状进行了关联分析,发现12个SNPs位点的基因型并没有显著影响南阳牛不同生长时期的生长性状。故初步认为Flt - 1基因的SNPs不能作为辅助选择黄牛生长发育性状的分子标记。(4)黄牛VEGF和VEGF-B基因的组织表达以实时荧光定量PCR技术研究了VEGF和VEGF-B基因mRNA在黄牛不同年龄,不同组织的表达规律,发现VEGF、VEGF-B基因在黄牛的心、肝、脾、肺、肾、肌肉组织均有广泛的表达谱,但表达丰度最高的都是肌肉组织。黄牛胚胎时期大部分组织的表达量均高于成年组织。这些结果为黄牛分子育种奠定了分子生物学基础。(5)黄牛VEGF基因CDS区的克隆及原核表达克隆了黄牛VEGF基因CDS区的全序列,并构建了重组表达载体pET-28a-VEGF。经过IPTG诱导,在原核细胞BL21中表达出了目的蛋白。探索了目的蛋白在大肠杆菌中的最佳表达条件:37℃,IPTG浓度0.1 mmol/L,诱导3 h是最佳表达条件。本研究实现了VEGF在原核细胞BL21的大量表达,此结果为后续在真核细胞上功能验证及黄牛转基因育种奠定了基础。