CN105368926B - 猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,包括如下步骤:(1)采集猪耳组织样品;(2)耳组织DNA提取;(3)PCR扩增RBP4、BMP7基因目的片段;(4)SSCP分析;(5)PCR扩增产物双向测序;(6)群体遗传学特性分析;(7)测定繁殖性能;(8)采用数学模型分析所检测到的RBP4、BMP7基因遗传变异与母猪繁殖性状指标的关联性。本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法具有检测效率高,结果可靠的优点。

Description

猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法
技术领域
本发明涉及一种基因多态性及其与繁殖性状关联性的测定方法,尤其涉及一种猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法。
背景技术
在现在的养猪产业中,我们国家种猪育种往往会陷入一个怪圈,即“引种-退化-再引种-再退化”,吴常信院士认为产生这种怪圈现象的原因有两个方面,一方面是在种猪引种的同时已落后,别的国家不会把最好的猪给我们;二是种猪引进后选育的提高效果没有国外好。为了走出这种怪圈现象,行业内公认的较为可行的方案是:在引种的同时,应该运用有效地育种手段,对母猪的繁殖性状进行改良,保持母猪群体的高繁殖率。目前,我国常用的育种方法有两种:传统育种和分子育种。传统育种方法主要是指以数量遗传学为理论依据的“数量遗传学方法”。繁殖力是数量性状,其受遗传因素的影响较小,遗传力估值为0.1~0.2。所以,采用传统的育种方法,对提高母猪的繁殖性能的作用很小,并且耗时费钱。随着分子生物学的发展,人们已经开始从分子方面来寻找提高母猪繁殖性能的育种方法,并且取得了很好的成果。
随着分子生物学的快速发展,越来越多的学者开始关注如何在分子水平上来提高母猪的繁殖性能,并且经过研究,发现了一些与繁殖性能相关的主效基因和有重要作用的候选基因,例如:催乳素受体基因(PRLR)、促卵泡素β亚基基因(FSHβ)、视黄醇结合蛋白4基因(RBP4)、雌激素受体基因(ESR)、骨形成发生蛋白7基因(BMP7)。可以看出,与繁殖性能相关的基因不仅仅局限于与生殖激素相关的基因,还有一些与生长因子相关的基因,也影响着母猪的繁殖性能。Harvey等研究发现,有些生长因子在母猪的生殖过程中参与早期胚胎的发育和成熟,RBP4基因和BMP7基因就是与生长因子相关的基因。RBP4基因是体内一种重要的转运蛋白,它的主要功能是结合并转运维生素A及其衍生物,它们都是体内非常重要的物质,尤其是维生素A,它对于人和动物都是不可或缺的,它可以促进精子和卵子产生、胎盘发育、胎儿生长与发育,也可提高胚胎直径的整齐度和胚胎发育的同步性,从而降低早期胚胎的死亡率,也可提高仔猪初生均匀度。维生素A还能够调节血液内孕酮的含量,从而影响母猪的繁殖性能。维生素A还具有维持视力和上皮细胞完整性、促进生长发育、增强机体抗病能力,对母猪繁殖性能可产生有益作用。如果人或动物体内的RBP4出现了问题,将会对人或动物机体产生严重的影响,首先RBP4故障会引起维生素A的储存、转运、分布及代谢的异常,其次会引发各种疾病,并影响上皮、骨组织的生长、分化与繁殖、胚胎发育。
骨形态发生蛋白7(BMP7)是转化生长因子-β(TGF-β)超家族中的一员,研究发现,BMP7能够促进造骨细胞的分化和诱导异位骨的的形成,还参与许多器官的发育和形成,在许多肾、肾上腺、骨、膀胱和脑组织以及骨肉瘤细胞中都有表达,在许多肾脏疾病模型中,能有效阻止肾小管间隙纤维化来保护肾脏的功能,此外,BMP7能够促进生殖系统的生长和发育,影响动物的繁殖性能。研究表明:在雌性动物的垂体、卵巢和子宫内都发现有BMP7基因的表达。BMP7可以促进垂体内激素的形成和释放,也可以促进卵巢和子宫的发育和成熟,不仅如此,BMP7还可以促进卵泡的发生和成熟,促进黄体形成、类固醇的合成以及精子的发生和成熟。
目前,对猪RBP4和BMP7基因的研究越来越多,但大部分研究对象都集中在外来品种猪,特别是大白猪和长白猪。相关试验已经证明RBP4和BMP7基因与长白猪和大白猪繁殖性能具有一定的相关性,但RBP4和BMP7基因在安徽本地猪种上的研究近乎是空白。
本发明所述研究以安徽省两个本地品种(皖南黑猪及霍寿黑猪)和两个外来品种大白猪、长白猪为试验对象,检测在该四个群体中RBP4和BMP7基因的遗传变异。通过调取、统计分析该四个猪种群体能繁母猪繁殖性状指标数据,并进行基因型间的关联性分析,探讨RBP4和BMP7基因多态性对不同猪群能繁母猪繁殖性状指标的遗传效应,且可以外来品种猪作为对照,来探讨利用这两个基因作为分子标记改良安徽地方母猪繁殖性能的可行性。旨在揭示RBP4和BMP7基因与猪繁殖性能的关系,为猪繁殖性状的育种改良寻找简洁高效的途径,为安徽地方猪种的保种、选育提供理论依据,并为其开展配套系的培育积累素材。
发明内容
本发明提供了一种操作简便、结果可靠的猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法。
一种猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,包括如下步骤:
(1)采集成年能繁母猪耳组织样品;
(2)耳样组织DNA提取;
(3)PCR扩增视黄醇结合蛋白即RBP4、骨形态发生蛋白即BMP7基因目的片段;
(4)目的片段单链构象多态性即SSCP分析;
(5)PCR扩增产物双向测序;
(6)群体遗传学特性分析;
(7)测定繁殖性能;
(8)采用数学模型分析所检测到的RBP4、BMP7基因的遗传变异与母猪繁殖性状指标的关联性。
根据目的基因单核苷酸多态性即single nucleotide polymorphism:SNP与母猪繁殖性状指标的关联性分析,探讨所检测到的SNP位点对不同猪群母猪繁殖性状指标是否有影响,从而判定所检测到的SNP位点能否作为母猪繁殖性状育种的有效标记位点。
本发明所述猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,其中,所述步骤(1)具体包括如下步骤:
耳样组织采集对象为成年能繁母猪,其中长白猪106头、大白猪100头、皖南黑猪74头及霍寿黑猪59头。其中霍寿黑猪采自霍邱安徽浩宇牧业有限公司,皖南黑猪采自绩溪安徽丰润生态农业开发有限公司,长白猪、大白猪采自肥东安泰农业开发有限公司。
提前在1.5mL的Eppendorf管中注入70%体积分数浓度的酒精,然后每头母猪采耳组织块1g,装入所述Eppendorf管中,于-20℃保存备用。
本发明所述猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,其中,所述步骤(2)具体包括如下步骤:
耳样组织DNA提取过程为:①用眼科剪剪取0.2g耳组织,去除其表面毛发及酒精,装入1.5mL Eppendorf管中,并尽可能将耳组织剪碎;②DNA的提取采用北京全式金生物科技有限公司的组织DNA提取试剂盒提取;③将得到的DNA调终浓度至100ng/μL,放在2-8摄氏度保存;④DNA纯度检测:取1μL DNA在SMA 1000上测定OD260/OD280的比值,当OD260/OD280比值在1.8-2.0之间说明所提DNA纯度较高;⑤质量检测:将所提DNA用1.5%琼脂糖凝胶电泳检测,观察提取产物的质量以便进行后续实验。
本发明所述猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,其中,所述步骤(3)具体包括如下步骤:
①以步骤(2)获得的耳组织样DNA为模板,根据GenBank猪RBP4基因外显子1、5、6及内含子3序列,其登录号为NC_010456.4,采用Primer Premier 5.0软件设计4对引物,进行RBP4基因部分序列的克隆,并采用2%琼脂糖凝胶电泳检测克隆产物是否为目的片段;其中引物RBP4 exon1、5、6及内含子3的核苷酸序列如序列表中SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2、SEQID NO:3和SEQ ID NO:4、SEQ ID NO:5和SEQ ID NO:6及SEQ ID NO:7和SEQ ID NO:8所示,退火温度及目的片段长度见表1;
②以步骤(2)获得的耳组织样DNA为模板,根据GenBank猪BMP7基因外显子2、3、7及内含子2序列,其登录号为NC_010459.4,采用Primer Premier 5.0软件设计4对引物,进行BMP7基因部分序列的克隆,并采用2%琼脂糖凝胶电泳检测克隆产物是否为目的片段;其中引物BMP7exon 2、3、7及内含子2的核苷酸序列如序列表中SEQ ID NO:9和SEQ ID NO:10、SEQ ID NO:11和SEQ ID NO:12、SEQ ID NO:13和SEQ ID NO:14及SEQ ID NO:15和SEQ IDNO:16所示,退火温度及目的片段长度见表2;
③按照PCR扩增体系将各种试剂和溶液混匀后放入PCR仪中,在94℃条件下预变性5min,然后再94℃条件下变性30s,复性30s,退火温度根据各引物的最佳退火温度而定,在72℃条件下延伸30s,30个循环,最后在72℃条件下延伸10min,在4℃条件下保存备用;
所述PCR扩增反应体系为:2×Reaction Mix 10μL,dd H2O 8.32μL,DNAPolymerase 0.2μL,Forward primer 0.24μL,Reverse primer 0.24μL,DNA 1μL。
本发明所述猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,其中,所述步骤(4)具体包括如下步骤:
先将步骤(3)所述各引物对的PCR扩增产物分别进行非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳,然后分别进行硝酸银染色后用凝胶成像系统观察电泳结果得到所述猪RBP4、BMP7基因单链构象多态性;
其中,所述非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳具体包括如下步骤:
(a)清洗制胶所用的玻璃板、夹子、软绳、样品梳等用具,晾干;
(b)制板:将干净且干燥的底板磨面朝上,磨砂玻璃边的圆头朝下,用软绳封住玻璃板的三面,夹子夹紧;
(c)配制10%的聚丙烯酰胺凝胶72mL,双蒸水42mL,30%的PAGE 24mL,10×TBE6mL,TEMED 50μL,AP 330μL,混匀后快速灌胶;
(d)将胶灌至玻璃板的边缘处后,插入梳子,此时注意检查胶中是否有气泡,在室温下放置,待胶聚合后使用;
(e)凝胶聚合好后,向电泳槽中加入1×TBE,去下夹子、软绳及梳子,将玻璃板固定于电泳槽上,并用注射器冲洗加样孔;
(f)300V电压下预电泳30min;
(g)取3μL PCR扩增产物至96孔PCR板中,加入7μL上样缓冲液,用枪吹打混匀后,用透明胶带封口;
(h)98℃变性10min,然后迅速冰浴10min,然后点样;
(i)240V电压电泳1h,150V电压电泳12h;
其中,所述硝酸银染色具体包括如下步骤:
(a)电泳完成后,取下玻璃板,小心取出凝胶并做好标记,用双蒸水漂洗2遍;
(b)倒入固定液,所述固定液为含10%体积分数乙醇和0.5%体积分数乙酸的双蒸水溶液,轻微振荡5min,回收固定液;
(c)倒入2%质量分数的硝酸银溶液避光轻微振荡15min,回收硝酸银溶液;
(d)用蒸馏水漂洗2遍后,倒入显色液,所述显色液为含3%体积分数NaOH和0.1%体积分数HCHO的双蒸水溶液,振荡进行显色反应,至条带清晰为止;
(e)蒸馏水漂洗,在凝胶成像系统中观察电泳结果。
本发明所述猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,其中,所述步骤(5)具体包括如下步骤:根据步骤(4)中单链构象多态性结果,挑选不同带型的样本,每种带型挑选3个样本,PCR扩增50μL体系送至上海生工有限公司进行双向测序,测序结果用DNAStar或DNAMan,Chromas软件分析。
本发明所述猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,其中,所述步骤(6)具体包括如下步骤:
采用popgene软件对步骤(4)、(5)检测到的SNPs位点进行群体遗传学分析,包括等位基因频率、基因型频率、纯合度、杂合度、有效等位基因数、多态信息含量的计算,并用卡方检验来判断群体中基因型的分布是否处于Hardy-Weinberg平衡、采用popgene软件进行χ2适合性检验计算。
本发明所述猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,其中,所述步骤(7)具体包括如下步骤:
调取步骤(1)中所述的106头长白猪、100头大白猪、74头皖南黑猪及59头霍寿黑猪母猪第2-6胎次的繁殖性能数据记录;所述繁殖性能数据包括总产仔数、产活仔数,所述总产仔数是包括死胎和木乃伊在内的出生时仔猪总头数;所述产活仔数是指出生时成活的仔猪数。
本发明所述猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,其中,所述步骤(8)具体包括如下步骤:
不同基因型对母猪繁殖性状指标的效应差异分析采用的数学模型为:Yijkl=μ+Ai+Bj+Ck+eijkl;其中,Yijkl为繁殖性状指标表型值;μ为群体均值;Ai表示年度、季节效应;Bj表示第j种基因型效应;Ck表示胎次效应;eijkl表示随机误差;采用SPSS19.0统计软件GLM程序对本试验所检测到的遗传变异与母猪繁殖性状指标的关联性进行分析。
与现有技术相比,本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法具有如下优点:
本发明所涉及的猪种为长白猪、大白猪、皖南黑猪和霍寿黑猪,以往相关研究已经证明RBP4和BMP7基因与长白猪和大白猪繁殖性能具有一定的相关性,但RBP4和BMP7基因在安徽本地猪种上的研究几乎是空白,而本发明方法设计思路有两个:一是验证RBP4和BMP7基因是否与长白猪和大白猪群体能繁母猪的繁殖性能存在相关性,并统计其具体效应;二是通过外来品种的猪作对照,来探讨利用这两个基因作为分子标记改良安徽地方母猪繁殖性能的可行性,探讨RBP4和BMP7基因多态性的遗传机制及规律,进而揭示RBP4和BMP7基因与猪繁殖性能的关系,以期为猪的育种改良寻找简洁高效的的方法,为安徽地方猪种的保种、选育提供理论依据,并为其开展配套系的培育积累素材。
本发明方法检测结果将有助于揭示猪繁殖性状遗传改良的分子机制,发现对猪繁殖性状遗传改良有重大价值的分子标记,可为后期安徽地方猪种繁殖性能的育种改良和资源保护工作提供理论依据。
下面结合附图对本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法作进一步说明。
附图说明
图1为本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法中猪耳组织基因组DNA检测图;
图2为本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法中RBP4 exon1引物对PCR产物的1%琼脂糖凝胶电泳检测图;其中M泳道为DNA分子Marker,从上到下片段大小依次为600bp、500bp、400bp、300bp、200bp、100bp;
图3为本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法中RBP4 exon5引物对PCR产物的1%琼脂糖凝胶电泳检测图;其中M泳道为DNA分子Marker,从上到下片段大小依次为600bp、500bp、400bp、300bp、200bp、100bp;
图4为本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法中RBP4 exon6引物对PCR产物的1%琼脂糖凝胶电泳检测图;其中M泳道为DNA分子Marker,从上到下片段大小依次为600bp、500bp、400bp、300bp、200bp、100bp;
图5为本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法中RBP4intron 3引物对PCR产物的1%琼脂糖凝胶电泳检测图;其中M泳道为DNA分子Marker,从上到下片段大小依次为600bp、500bp、400bp、300bp、200bp、100bp;
图6为本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法中RBP4 exon1引物对PCR产物SSCP检测图;
图7为本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法中RBP4 exon5引物对PCR产物SSCP检测图;
图8为本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法中RBP4 exon6引物对PCR产物SSCP检测图;
图9为本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法中RBP4intron 3引物对PCR产物SSCP检测图;其中1泳道命名为BB型,6、8泳道命名为AB型,2、3、4、5和7泳道为AA型;
图10为本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法中RBP4intron 3引物对PCR扩增片段测序结果对比图;
图11为本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法中BMP7 exon2引物对PCR产物的1%琼脂糖凝胶电泳检测图;其中M泳道为DNA分子Marker,从上到下片段大小依次为600bp、500bp、400bp、300bp、200bp、100bp;
图12为本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法中BMP7 exon3引物对PCR产物的1%琼脂糖凝胶电泳检测图;其中M泳道为DNA分子Marker,从上到下片段大小依次为600bp、500bp、400bp、300bp、200bp、100bp;
图13为本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法中BMP7 exon7引物对PCR产物的1%琼脂糖凝胶电泳检测图;其中M泳道为DNA分子Marker,从上到下片段大小依次为600bp、500bp、400bp、300bp、200bp、100bp;
图14为本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法中BMP7intron 2引物对PCR产物的1%琼脂糖凝胶电泳检测图;其中M泳道为DNA分子Marker,从上到下片段大小依次为600bp、500bp、400bp、300bp、200bp、100bp;
图15为本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法中BMP7 exon2引物对PCR产物SSCP检测图;
图16为本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法中BMP7 exon3引物对PCR产物SSCP检测图;
图17为本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法中BMP7 exon7引物对PCR产物SSCP检测图;
图18为本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法中BMP7intron 2引物对PCR产物SSCP检测图;
图19为本发明猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法中BMP7intron 2引物对PCR扩增片段测序结果对比图。
具体实施方式
实施例1
一种猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,包括如下步骤:
(1)采集成年能繁母猪耳组织样品;
(2)耳样组织DNA提取;
(3)PCR扩增视黄醇结合蛋白即RBP4、骨形态发生蛋白即BMP7基因目的片段;
(4)目的片段单链构象多态性即SSCP分析;
(5)PCR扩增产物双向测序;
(6)群体遗传学特性分析;
(7)测定繁殖性能;
(8)采用数学模型分析所检测到的RBP4、BMP7基因的遗传变异与母猪繁殖性状指标的关联性。
根据目的基因单核苷酸多态性即single nucleotide polymorphism:SNP与母猪繁殖性状指标的关联性分析,探讨所检测到的SNP位点对不同猪群母猪繁殖性状指标是否有影响,从而判定所检测到的SNP位点能否作为母猪繁殖性状育种的有效标记位点。
以上方案已经可以完成猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定,在此基础上给出优选方案:
一种猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,包括如下步骤:
(1)耳样组织采集:
耳样组织采集对象为成年能繁母猪,其中长白猪106头、大白猪100头、皖南黑猪74头及霍寿黑猪59头。其中霍寿黑猪采自霍邱安徽浩宇牧业有限公司,皖南黑猪采自绩溪安徽丰润生态农业开发有限公司,长白猪、大白猪采自肥东安泰农业开发有限公司。
提前在1.5mL的Eppendorf管中注入70%体积分数浓度的酒精,然后每头母猪采耳组织块1g,装入所述Eppendorf管中,于-20℃保存备用。
(2)耳样组织DNA提取:
耳样组织DNA提取过程为:①用眼科剪剪取0.2g耳组织,去除其表面毛发及酒精,装入1.5mL Eppendorf管中,并尽可能将耳组织剪碎;②DNA的提取采用北京全式金生物科技有限公司的组织DNA提取试剂盒提取;③将得到的DNA调终浓度至100ng/μL,放在2-8摄氏度保存;④DNA纯度检测:取1μL DNA在SMA 1000上测定OD260/OD280的比值,当OD260/OD280比值在1.8-2.0之间说明所提DNA纯度较高;⑤质量检测:将所提DNA用1.5%琼脂糖凝胶电泳检测,观察提取产物的质量以便进行后续实验。
(3)PCR扩增RBP4、BMP7基因目的片段:
①以步骤(2)获得的耳组织样DNA为模板,根据GenBank猪RBP4基因外显子1、5、6及内含子3序列,其登录号为NC_010456.4,采用Primer Premier 5.0软件设计4对引物,进行RBP4基因部分序列的克隆,并采用2%琼脂糖凝胶电泳检测克隆产物是否为目的片段;其中引物RBP4 exon1、5、6及内含子3的核苷酸序列如序列表中SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2、SEQID NO:3和SEQ ID NO:4、SEQ ID NO:5和SEQ ID NO:6及SEQ ID NO:7和SEQ ID NO:8所示,退火温度及目的片段长度见表1;
②以步骤(2)获得的耳组织样DNA为模板,根据GenBank猪BMP7基因外显子2、3、7及内含子2序列,其登录号为NC_010459.4,采用Primer Premier 5.0软件设计4对引物,进行BMP7基因部分序列的克隆,并采用2%琼脂糖凝胶电泳检测克隆产物是否为目的片段;其中引物BMP7exon 2、3、7及内含子2的核苷酸序列如序列表中SEQ ID NO:9和SEQ ID NO:10、SEQ ID NO:11和SEQ ID NO:12、SEQ ID NO:13和SEQ ID NO:14及SEQ ID NO:15和SEQ IDNO:16所示,退火温度及目的片段长度见表2;
③按照PCR扩增体系将各种试剂和溶液混匀后放入PCR仪中,在94℃条件下预变性5min,然后再94℃条件下变性30s,复性30s,退火温度根据各引物的最佳退火温度而定,在72℃条件下延伸30s,30个循环,最后在72℃条件下延伸10min,在4℃条件下保存备用;
所述PCR扩增反应体系为:2×Reaction Mix 10μL,dd H2O 8.32μL,DNAPolymerase 0.2μL,Forward primer 0.24μL,Reverse primer 0.24μL,DNA 1μL。
(4)目的片段单链构象多态性分析:
先将步骤(3)所述各引物对的PCR扩增产物分别进行非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳,然后分别进行硝酸银染色后用凝胶成像系统观察电泳结果得到所述猪RBP4、BMP7基因单链构象多态性;
其中,所述非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳具体包括如下步骤:
(a)清洗制胶所用的玻璃板、夹子、软绳、样品梳等用具,晾干;
(b)制板:将干净且干燥的底板磨面朝上,磨砂玻璃边的圆头朝下,用软绳封住玻璃板的三面,夹子夹紧;
(c)配制10%的聚丙烯酰胺凝胶72mL,双蒸水42mL,30%的PAGE 24mL,10×TBE6mL,TEMED 50μL,AP 330μL,混匀后快速灌胶;
(d)将胶灌至玻璃板的边缘处后,插入梳子,此时注意检查胶中是否有气泡,在室温下放置,待胶聚合后使用;
(e)凝胶聚合好后,向电泳槽中加入1×TBE,去下夹子、软绳及梳子,将玻璃板固定于电泳槽上,并用注射器冲洗加样孔;
(f)300V电压下预电泳30min;
(g)取3μL PCR扩增产物至96孔PCR板中,加入7μL上样缓冲液,用枪吹打混匀后,用透明胶带封口;
(h)98℃变性10min,然后迅速冰浴10min,然后点样;
(i)240V电压电泳1h,150V电压电泳12h;
其中,所述硝酸银染色具体包括如下步骤:
(a)电泳完成后,取下玻璃板,小心取出凝胶并做好标记,用双蒸水漂洗2遍;
(b)倒入固定液,所述固定液为含10%体积分数乙醇和0.5%体积分数乙酸的双蒸水溶液,轻微振荡5min,回收固定液;
(c)倒入2%质量分数的硝酸银溶液避光轻微振荡15min,回收硝酸银溶液;
(d)用蒸馏水漂洗2遍后,倒入显色液,所述显色液为含3%体积分数NaOH和0.1%体积分数HCHO的双蒸水溶液,振荡进行显色反应,至条带清晰为止;
(e)蒸馏水漂洗,在凝胶成像系统中观察电泳结果。
(5)PCR扩增产物双向测序:
根据步骤(4)中单链构象多态性结果,挑选不同带型的样本,每种带型挑选3个样本,PCR扩增50μL体系送至上海生工有限公司进行双向测序,测序结果用DNAStar或DNAMan,Chromas软件分析。
(6)群体遗传学特性分析:
采用popgene软件对步骤(4)、(5)检测到的SNPs位点进行群体遗传学分析,包括等位基因频率、基因型频率、纯合度、杂合度、有效等位基因数、多态信息含量的计算,并用卡方检验来判断群体中基因型的分布是否处于Hardy-Weinberg平衡、采用popgene软件进行χ2适合性检验计算。
(7)母猪繁殖性能测定:
调取步骤(1)中所述的106头长白猪、100头大白猪、74头皖南黑猪及59头霍寿黑猪母猪第2-6胎次的繁殖性能数据记录;所述繁殖性能数据包括总产仔数、产活仔数,所述总产仔数是包括死胎和木乃伊在内的出生时仔猪总头数;所述产活仔数是指出生时成活的仔猪数。
(8)RBP4、BMP7基因遗传变异与母猪繁殖性状指标的关联性分析:
不同基因型对母猪繁殖性状指标的效应差异分析采用的数学模型为:Yijkl=μ+Ai+Bj+Ck+eijkl;其中,Yijkl为繁殖性状指标表型值;μ为群体均值;Ai表示年度、季节效应;Bj表示第j种基因型效应;Ck表示胎次效应;eijkl表示随机误差;采用SPSS19.0统计软件GLM程序对本试验所检测到的遗传变异与母猪繁殖性状指标的关联性进行分析。
本实施例以长白猪、大白猪、皖南黑猪和霍寿黑猪为研究对象,测定结果如下:
1、猪RBP4基因的多态性检测及其与母猪繁殖性能的相关性结果如下:
猪耳组织基因组DNA的检测结果:
提取后的DNA经1%的琼脂糖凝胶电泳检测,检测结果如图1,由图1可知,本试验提取的DNA样品质量较好,能够满足本试验的要求,可以进行后续试验。
RBP4基因PCR扩增产物的检测结果:
RBP4基因4对引物PCR扩增后的产物在1%琼脂糖凝胶中电泳,在琼脂糖凝胶中均呈现出特异性条带,如图2~5所示,可知RBP4基因4对引物PCR扩增的产物特异性较高,可以进行下一步的试验。
RBP4基因的PCR-SSCP检测结果:
RBP4 exon 1、RBP4 exon 5和RBP4 exon 6引物对PCR扩增产物都只有一种基因型,不存在多态位点如图6~8所示;RBP4 intron 3引物对PCR扩增产物经SSCP检测可知,该基因第3内含子存在基因突变,有3种基因型,分别命名为AA型、AB型和BB型,如图9所示纯合子AA型和BB型有一条带,杂合子AB型有两条带。
RBP4基因RBP4 intron 3引物对PCR扩增产物的测序结果:
将RBP4 intron 3引物对PCR扩增产物的测序结果与猪RBP4基因的DNA序列进行比较(登录号:NC_010456.4),结果发现:在RBP4基因内含子3区发现1处多态位点:A 604G;本实施例群体中部分猪RBP4基因第3内含子部分扩增片段测序结果见图10;根据RBP4 intron3引物对PCR-SSCP结果和测序比对结果,将RBP4基因第3内含子区604位点没发生突变的个体命名为AA型,发生由A突变到G的纯合个体命名为BB型,发生由A突变到G的杂合个体命名为AB型。
试验猪群RBP4基因第3内含子SNP位点的群体遗传学特性分析:
RBP4基因第3内含子区A 604G位点不同基因型在试验猪群中的基因型频率和基因频率见表3,长白猪的AA基因型为优势基因型,其基因型频率为46.23%;大白猪和皖南黑猪的AB基因型为优势基因型,其基因型频率分别为49.00%和43.24%。此外,从表中可以得知:长白猪、大白猪和皖南黑猪的优势基因均为A等位基因。该位点在霍寿黑猪群体未检测到突变,可能与霍寿黑猪检测群体样本量小有关。
表3猪RBP4基因第3内含子区A 604G位点的基因型频率和基因频率
RBP4基因第3内含子区A 604G多态位点在各群体中的多态信息含量(PIC)、杂合度(He)、有效等位基因数(Ne)及χ2检验值见表4。由表4可以得知:长白猪、大白猪和皖南黑猪的多态信息含量(PIC)为0.3463、0.3589和0.3598,均处于0.25-0.5之间,处于中度多态。该3个群体在该位点的χ2检验值分别为0.8472、0.2055和0.4852,其值均小于χ2 0.05=5.991,所以P>0.05,均处于哈迪-温伯格平衡状态;试验猪种的三个群体在该位点杂合度均较高,处于中度杂合,说明这三个群体在该位点遗传组成较丰富,遗传变异较大,选择空间较大。
表4猪RBP4基因第3内含子区A 604G位点在群体中的多态信息含量(PIC)、杂合度(He)、有效等位基因数(Ne)及χ2检验值
注:χ2 0.05=5.991,χ2 0.01=9.21
RBP4基因的多态性与母猪繁殖性状的关联性分析结果:
猪RBP4基因第3内含子区A604G位点不同基因型对长白猪、大白猪及皖南黑猪三个母猪群体产仔数性状的相关性分析见表5。由表5可知:在长白猪、大白猪和皖南黑猪试验母猪群中,不同基因型的总产仔数和产活仔数由高到低的顺序为AA型>AB型>BB型;在长白猪群体中,AA基因型的总产仔数和产活仔数比BB基因型分别高出0.94头和0.76头,AA型的产活仔数比AB基因型高出0.45头,均存在显著性差异(P<0.05);在大白猪和皖南黑猪群体中,AA基因型的总产仔数均显著高于BB基因型(P<0.05),分别高出0.92头和0.57头,AA基因型、AB基因型的产活仔数均显著高于BB基因型(P<0.05),分别高出0.83头、0.67头和0.78头、0.51头。综合以上结果可知:在长白猪、大白猪和皖南黑猪试验群体中,RBP4基因第3内含子区A604G多态位点对母猪繁殖性能的遗传效应影响达到显著水平。
表5试验猪群RBP4基因A604G位点各基因型总产仔数和产活仔数的比较
注:同一指标不同基因型肩标字母相同表示差异不显著(P>0.05),小写字母不同表示差异显著(P<0.05),大写字母不同表示差异极显著(P<0.01)。
2、猪BMP7基因的多态性检测及其与母猪繁殖性能的相关性结果如下:
猪耳组织基因组DNA的检测结果:
提取后的DNA经1%琼脂糖凝胶电泳检测,检测结果如图1,由图1可知,本试验提取的DNA样品质量较好,能够满足本试验的要求,可以进行后续试验。
BMP7基因PCR扩增产物的检测结果:
BMP7基因4对引物PCR扩增后的产物在1%的琼脂糖凝胶中电泳,在琼脂糖凝胶中呈现出特异性条带,如图11~14所示,可知BMP7基因4对引物PCR扩增的产物特异性较高,可以进行下一步的试验。
BMP7基因的PCR-SSCP检测结果:
BMP7 exon 2、BMP7 exon 3和BMP7 exon 7引物对PCR扩增产物都只有一种基因型,不存在多态位点,如图15-17所示;BMP7 intron 2引物对扩增产物经SSCP检测结果可知,该基因在第2内含子区中检测到基因突变,有三种基因型,分别命名为TT型、TC型和CC型,如图18所示,纯合子TT型和CC型有两条带,杂合子TC型有三条带。
BMP7基因扩增产物的测序结果:
将BMP7 intron 2引物对扩增产物的测序结果与猪BMP7基因的DNA序列进行比较(登录号:NC_010459.4),结果发现:在BMP7基因内含子2区发现1处多态位点:T48500C,本实施例群体中部分猪BMP7基因第2内含子部分扩增片段测序结果见图19;根据BMP7 intron 2引物对扩增产物PCR-SSCP检测结果和测序比对结果,将48500位点没发生突变的个体命名为TT型,发生由T突变到C的纯合个体命名为CC型,发生由T突变到C的杂合个体命名为TC型。
试验猪群BMP7基因第2内含子区SNP位点的群体遗传学特性分析:
BMP7基因第2内含子区T48500C位点不同基因型在试验猪群中的基因型频率和基因频率见表6,TT基因型在长白猪和大白猪群体的频率分别为73.58%和56.00%,为长白猪和大白猪群体的优势基因型;CC基因型在皖南黑猪和霍寿黑猪群体的型频率分别为64.86%和67.80%,为皖南黑猪和霍寿黑猪群体的优势基因型。从表6可知:等位基因T为长白猪和大白猪群体的优势基因,基因频率分别为83.49%和74.00%;等位基因C为皖南黑猪和霍寿黑猪群体的优势基因,其基因频率分别为75.68%和78.81%。
表6猪BMP7基因第2内含子区T48500C位点的基因型频率和基因频率
BMP7基因第2内含子区T48500C位点在各群体中的多态信息含量(PIC)、杂合度(He)、有效等位基因数(Ne)及χ2检验值见表7。由表7可见:长白猪、大白猪、皖南黑猪和霍寿黑猪的多态信息含量(PIC)为0.2552、0.3108、0.3004和0.2782,均处于0.25-0.5之间,处于中度多态。大白猪群体在该位点的χ2检验值为0.4154,小于χ2 0.05=5.991,P>0.05,说明大白猪群体在该位点处于哈迪-温伯格平衡状态。长白猪、皖南黑猪和霍寿黑猪在该位点的χ2检验值分别为12.2645、12.6037和10.8290,均大于χ2 0.05=5.991及χ2 0.01=9.21,P<0.05,说明这3个猪种群体在该位点均不处于哈迪-温伯格平衡状态。试验猪种的四个群体在该位点杂合度均较高,处于中度杂合,推测该四个群体在该位点遗传组成较丰富,遗传变异较大,选择空间较大。
表7猪BMP7基因第2内含子区T48500C位点在群体中的多态信息含量(PIC)、杂合度(He)、有效等位基因数(Ne)及χ2检验值
注:χ2 0.05=5.991,χ2 0.01=9.21
BMP7基因的多态性与母猪繁殖性状的关联性分析结果:
猪BMP7基因在第2内含子区T48500C位点不同基因型对长白猪、大白猪、霍寿黑猪及皖南黑猪四个母猪群体产仔数性状的相关性分析见表8。由表8可知:在长白猪和大白猪群体中,不同基因型的总产仔数和产活仔数由高到低的顺序为TC基因型>CC基因型>TT基因型;在长白猪群体,基因型个体间总产仔数的差异不显著,TC基因型个体产活仔数显著高于TT基因型个体的产活仔数(P<0.05);在大白猪群体中,各基因型个体间的总产仔数和产活仔数差异均不显著。在皖南黑猪群体中,不同基因型的总产仔数和产活仔数由高到低的顺序为CC基因型>TC基因型>TT基因型,CC基因型的总产仔数和产活仔数相比TT基因型存在显著性差异。在霍寿黑猪群体中各基因型的产活仔数差异均不显著,CC基因型的总产仔数比TT基因型高0.66头,存在显著差异(P<0.05)。综上所述,BMP7基因第2内含子T48500C多态位点与长白猪产活仔数、皖南黑猪总产仔数和产活仔数、霍寿黑猪的总产仔数存在一定的遗传相关性。
表8试验猪群BMP7基因T48500C位点各基因型总产仔数和产活仔数的比较
注:同一指标不同基因型肩标字母相同表示差异不显著(P>0.05),小写字母不同表示差异显著(P<0.05),大写字母不同表示差异极显著(P<0.01)。
以上研究结果提示,猪RBP4基因A604G多态位点及BMP7基因T48500C多态位点均可作为候选有效遗传标记应用于安徽地方猪种霍寿黑猪、皖南黑猪以及外来品种大白猪、长白猪群体能繁母猪繁殖性状的分子育种改良。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)采集成年能繁母猪耳组织样品,耳样组织采集对象为成年能繁母猪,其中长白猪106头、大白猪100头、皖南黑猪74头及霍寿黑猪59头;
(2)耳样组织DNA提取;
(3)PCR扩增视黄醇结合蛋白4即RBP4、骨形态发生蛋白7即BMP7基因目的片段;
具体包括如下步骤:
①以步骤(2)获得的耳组织样DNA为模板,根据GenBank猪RBP4基因外显子1、5、6及内含子3序列,其登录号为NC_010456.4,采用Primer Premier 5.0软件设计4对引物,进行RBP4基因部分序列的克隆,并采用2%琼脂糖凝胶电泳检测克隆产物是否为目的片段;其中引物RBP4exon1、5、6及内含子3的核苷酸序列如序列表中SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2、SEQ IDNO:3和SEQ ID NO:4、SEQ ID NO:5和SEQ ID NO:6及SEQ ID NO:7和SEQ ID NO:8所示,退火温度及目的片段长度见表1;
表1猪RBP4基因引物序列
②以步骤(2)获得的耳组织样DNA为模板,根据GenBank猪BMP7基因外显子2、3、7及内含子2序列,其登录号为NC_010459.4,采用Primer Premier 5.0软件设计4对引物,进行BMP7基因部分序列的克隆,并采用2%琼脂糖凝胶电泳检测克隆产物是否为目的片段;其中引物BMP7exon 2、3、7及内含子2的核苷酸序列如序列表中SEQ ID NO:9和SEQ ID NO:10、SEQ IDNO:11和SEQ ID NO:12、SEQ ID NO:13和SEQ ID NO:14及SEQ ID NO:15和SEQ ID NO:16所示,退火温度及目的片段长度见表2;
表2猪BMP7基因引物序列
(4)目的片段单链构象多态性即SSCP分析;
(5)PCR扩增产物双向测序;
在RBP4基因内含子3区发现1处多态位点:A604G;在BMP7基因内含子2区发现1处多态位点:T48500C;
(6)群体遗传学特性分析;
(7)测定繁殖性能;
(8)采用数学模型分析所检测到的RBP4、BMP7基因的遗传变异与母猪繁殖性状指标的关联性;
根据目的基因单核苷酸多态性即single nucleotide polymorphism:SNP与母猪繁殖性状指标的关联性分析,探讨所检测到的SNP位点对不同猪群母猪繁殖性状指标是否有影响,从而判定所检测到的SNP位点能否作为母猪繁殖性状育种的有效标记位点。
2.根据权利要求1所述猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,其特征在于,所述步骤(1)具体包括如下步骤:
耳样组织采集对象为成年能繁母猪,其中长白猪106头、大白猪100头、皖南黑猪74头及霍寿黑猪59头,其中霍寿黑猪采自霍邱安徽浩宇牧业有限公司,皖南黑猪采自绩溪安徽丰润生态农业开发有限公司,长白猪、大白猪采自肥东安泰农业开发有限公司;
提前在1.5mL的Eppendorf管中注入70%体积分数浓度的酒精,然后每头母猪采耳组织块1g,装入所述Eppendorf管中,于-20℃保存备用。
3.根据权利要求1所述猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,其特征在于,所述步骤(2)具体包括如下步骤:
耳样组织DNA提取过程为:①用眼科剪剪取0.2g耳组织,去除其表面毛发及酒精,装入1.5mL Eppendorf管中,并尽可能将耳组织剪碎;②DNA的提取采用北京全式金生物科技有限公司的组织DNA提取试剂盒提取;③将得到的DNA调终浓度至100ng/μL,放在2-8摄氏度保存;④DNA纯度检测:取1μL DNA在SMA 1000上测定OD260/OD280的比值,当OD260/OD280比值在1.8-2.0之间说明所提DNA纯度较高;⑤质量检测:将所提DNA用1.5%琼脂糖凝胶电泳检测,观察提取产物的质量以便进行后续实验。
4.根据权利要求1所述猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,其特征在于,所述步骤(4)具体包括如下步骤:
先将步骤(3)所述各引物对的PCR扩增产物分别进行非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳,然后分别进行硝酸银染色后用凝胶成像系统观察电泳结果得到所述猪RBP4、BMP7基因单链构象多态性;
其中,所述非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳具体包括如下步骤:
(a)清洗制胶所用的玻璃板、夹子、软绳、样品梳等用具,晾干;
(b)制板:将干净且干燥的底板磨面朝上,磨砂玻璃边的圆头朝下,用软绳封住玻璃板的三面,夹子夹紧;
(c)配制10%的聚丙烯酰胺凝胶72mL,双蒸水42mL,30%的PAGE 24mL,10×TBE 6mL,TEMED 50μL,AP 330μL,混匀后快速灌胶;
(d)将胶灌至玻璃板的边缘处后,插入梳子,此时注意检查胶中是否有气泡,在室温下放置,待胶聚合后使用;
(e)凝胶聚合好后,向电泳槽中加入1×TBE,去下夹子、软绳及梳子,将玻璃板固定于电泳槽上,并用注射器冲洗加样孔;
(f)300V电压下预电泳30min;
(g)取3μL PCR扩增产物至96孔PCR板中,加入7μL上样缓冲液,用枪吹打混匀后,用透明胶带封口;
(h)98℃变性10min,然后迅速冰浴10min,然后点样;
(i)240V电压电泳1h,150V电压电泳12h;
其中,所述硝酸银染色具体包括如下步骤:
(a)电泳完成后,取下玻璃板,小心取出凝胶并做好标记,用双蒸水漂洗2遍;
(b)倒入固定液,所述固定液为含10%体积分数乙醇和0.5%体积分数乙酸的双蒸水溶液,轻微振荡5min,回收固定液;
(c)倒入2%质量分数的硝酸银溶液避光轻微振荡15min,回收硝酸银溶液;
(d)用蒸馏水漂洗2遍后,倒入显色液,所述显色液为含3%体积分数NaOH和0.1%体积分数HCHO的双蒸水溶液,振荡进行显色反应,至条带清晰为止;
(e)蒸馏水漂洗,在凝胶成像系统中观察电泳结果。
5.根据权利要求1所述猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,其特征在于,所述步骤(5)中PCR扩增产物双向测序的过程为:根据单链构象多态性结果,挑选不同带型的样本,每种带型挑选3个样本,PCR扩增50μL体系送至上海生工有限公司进行双向测序,测序结果用DNAStar或DNAMan,Chromas软件分析。
6.根据权利要求1所述猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,其特征在于,所述步骤(6)中群体遗传学特性分析过程为:采用popgene软件对步骤(4)、(5)检测到的SNPs位点进行群体遗传学分析,包括等位基因频率、基因型频率、纯合度、杂合度、有效等位基因数、多态信息含量的计算,并用卡方检验来判断群体中基因型的分布是否处于Hardy-Weinberg平衡、采用popgene软件进行χ2适合性检验计算。
7.根据权利要求1所述猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,其特征在于,所述步骤(7)具体包括如下步骤:
调取步骤(1)中所述的106头长白猪、100头大白猪、74头皖南黑猪及59头霍寿黑猪母猪第2-6胎次的繁殖性能数据记录;所述繁殖性能数据包括总产仔数、产活仔数,所述总产仔数是包括死胎和木乃伊在内的出生时仔猪总头数;所述产活仔数是指出生时成活的仔猪数。
8.根据权利要求1所述猪基因多态性及其与母猪繁殖性状关联性的测定方法,其特征在于,所述步骤(8)采用的数学分析模型为:不同基因型对母猪繁殖性状指标的效应差异分析采用的数学模型为:Yijkl=μ+Ai+Bj+Ck+eijkl;其中,Yijkl为繁殖性状指标表型值;μ为群体均值;Ai表示年度、季节效应;Bj表示第j种基因型效应;Ck表示胎次效应;eijkl表示随机误差;采用SPSS19.0统计软件GLM程序对本试验所检测到的遗传变异与母猪繁殖性状指标的关联性进行分析。
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