CN107475412A - 一种与鸡产蛋性状相关的分子标记及其在鸡育种中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于分子遗传学领域,具体涉及了一种鸡miR‑1b‑3p基因5′调控区与鸡性成熟及产蛋数性状相关的一个突变位点的分子标记方法及其在鸡育种中的应用,该突变位点为‑734(G>A)位点,利用KASP技术对其在3个不同群体中进行基因分型并与产蛋性状关联分析,结果发现该位点与开产日龄及32周、48周产蛋数存在极显著(P<0.01)相关,AA和AG基因型的开产日龄极显著早于GG基因型,AA与AG基因型32周产蛋数极显著高于GG基因型,但AA基因型48周产蛋数极显著高于AG和GG基因型;可见检测这个与产蛋性状相关联的分子标记,有助于选育早熟高产的蛋用品种/系,为地方鸡育种工作提供有利的帮助。
Description
技术领域
本发明涉及分子遗传学领域,具体提供了一种与鸡产蛋性状相关的分子标记及其在鸡育种中的应用。
背景技术
MicroRNAs(miRNAs)是一类广泛存在于生物体内、长约18-25核苷酸单链非编码小RNA,miRNA通过与靶基因3'UTR特异性互补配对结合,在转录后调节mRNA表达水平,抑制转录后蛋白的翻译(Beilharz et al,2010)。MiR-1b-3p在非洲爪蟾、斑马鱼、小鼠和鸡等动物的骨骼肌、心肌细胞、软骨细胞中均有表达(Townley et al.,2010、Vey et al.,2010、Dylan et al.,2008、Kumi et al.,2010)。参与细胞增殖、分化,与人卵巢癌、乳腺癌、糖尿病等疾病相关(Peng et al.,2015、Lin et al.,2015、Liu et al.,2015、Anquan et al.,2017)。MiR-1-3p能抑制膀胱癌细胞的增殖、侵袭和迁移(Frederico,et al.,2017)。
分子标记辅助选择育种,是在分子水平上对目标性状进行选择,可以不受环境影响,通过遗传背景选择,减少连锁累赘,从而加速育种过程及精准度。基因表达是生命过程中的细胞把储存在DNA序列上的遗传信息经过转录和翻译,转变成蛋白质的过程。其中,转录受5′调控区序列的调控,其碱基突变通常会影响转录的起始,从而影响基因的表达。因此,研究鸡miR-1b-3p的5′调控区的SNPs,有助于找到有意义的分子标记,为鸡的标记辅助选择育种提供有利的理论依据。
发明内容
针对现有技术的上述情况,本发明提供了一种鸡miR-1b-3p基因5′调控区与鸡性成熟及产蛋数性状相关的一个突变位点的分子标记方法及其在鸡育种中的应用,该突变位点为-734(G>A)位点,利用KASP技术对其在3个不同群体中进行基因分型并与产蛋性状关联分析,结果发现该位点与开产日龄及32周、48周产蛋数存在极显著(P<0.01)相关,AA和AG基因型的开产日龄极显著早于GG基因型,AA与AG基因型32周产蛋数极显著高于GG基因型,但AA基因型48周产蛋数极显著高于AG和GG基因型;可见检测这个与产蛋性状相关联的分子标记,有助于选育早熟高产的蛋用品种/系,为地方鸡育种工作提供有利的帮助。
本发明所采用的技术方案是:
一种与鸡产蛋性状相关的分子标记,该分子标记为位于鸡miR-1b-3p基因5′调控区中与鸡产蛋性状相关联的突变位点,该突变位点为-734G>A的突变;
上述与鸡产蛋性状相关的分子标记的标记方法,该方法所采用的两条引物分别为P-miR-1b-3p-F,P-miR-1b-3p-R;具体引物序列如下:
P-miR-1b-3p-F:
CCCTATCAGCCCATTTGT(其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示)
P-miR-1b-3p-R:
ATCCCATCCTCATCTCCAC(其核苷酸序列如SEQ ID NO:2所示)
上述引物是根据已发表红色原鸡基因组序列(GenBank Accession NC_006110)设计获得的,主要目的是筛选鸡miR-1b-3p 5′调控区的突变位点及确定其在群体中的分布;
在获得上述引物之后,发明人利用其扩增鸡育种材料的基因组DNA,PCR扩增产物,经测序得到的序列如图1所示,结果检测到存在1个突变位点,即-734(G>A)位点,其核苷酸序列如SEQ ID NO:6所示;
进一步利用KASP方法进行个体基因型鉴定,选择出纯合AA基因型公鸡和纯合AA基因型的母鸡,然后通过相互交配得到AA纯合基因型后代;用于KASP检测的引物序列信息如表2所示。
通过这种标记方法得到的AA基因型种鸡能兼顾开产日龄和产蛋数,在开产较晚、产蛋性能较低的地方品种中有意增加AA基因型的频率对提早性成熟和提高产蛋数是一个有效措施。
综上所述,本发明提供的突变位点作为分子标记与开产日龄及32周、48周产蛋数关联极显著(P<0.01),AA基因型的开产日龄极显著早于GG基因型,同时AA基因型32周、48周产蛋数也极显著多于GG基因型。可见检测这个与产蛋性状相关联的分子标记,有助于选育早熟高产的蛋用品种/系,为地方鸡育种工作提供有利的帮助。
附图说明
图1为鸡miR-1b-3p 5′调控区-734(G>A)(5'-3')位点的多态性测序图;
图2为构建pGL3-wt-miR-1b-3p载体定点突变后序列比对结果;
图3为wt-miR-1b-3p和mut-miR-1b-3p两种基因型双荧光素酶报告基因启动活性检测结果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1鸡miR-1b-3p 5′调控区序列比对及多态性位点分析
1.试验材料
48只隐性白洛克鸡(山东纪华家禽育种有限公司)、48只济宁百日鸡(济宁大唐百日鸡保种场)、48只新杨褐鸡(上海家禽育种有限公司),随机采样,翅静脉采血,提取基因组后,-20℃保存。
2.试验方法
2.1引物设计
根据已发表红色原鸡序列(GenBank Accession NC_006110)设计引物P-miR-1b-3p,其序列详见表1,此引物是为研究鸡miR-1b-3p 5′调控区的突变而根据数据库中登录的红色原鸡的序列设计的。
2.2 PCR扩增
随机选取隐性白洛克鸡、济宁百日鸡、新杨褐鸡的基因组各48个,用引物P-miR-1b-3p进行PCR扩增。引物见表1,反应体系20μL,其中包括1μL基因组DNA(50-100ng),10Μl2×PrimeSTAR GC Buffer,1.6μL dNTPs(2.5mM each,TaKaRa),上下游引物各0.5μL(10μM),0.1μLPrimeSTAR HSDNA polymerase(5U/μL,TaKaRa),ddH2O补足至20μL。扩增程序:94℃预变性5min;98℃变性10sec,56℃退火15sec,72℃延伸80sec,进行35个循环;循环结束72℃孵育5min。
将48只个体的PCR扩增产物随机混合分为6组,每组8个个体,送济南铂尚生物技术公司测序。
表1引物序列、退火温度
3.结果与分析
使用DNAMAN version 7.0比对序列同源性和完成突变核苷酸的检索,用ChromasPro软件对测序结果分析,发现扩增的三个品种的鸡miR-1b-3p5′调控区-734位点均存在G>A的SNP突变(见附图1)。
实施例2鸡miR-1b-3p5′调控区多态性与开产日龄和产蛋量的关联分析
1试验材料
随机选取60只济宁百日鸡(济宁大唐百日鸡保种场)、49只新杨褐鸡(上海家禽育种有限公司)和有产蛋记录的隐性白洛克鸡438只(山东纪华家禽育种有限公司)。以上均为随机采样,翅静脉采血,提取基因组后,-20℃保存。
2试验方法
2.1 KASP SNP位点基因分型
KASP(Kompetitive Allele Specific PCR),即竞争性等位基因特异性PCR。
针对SNP/Indel位点设计3条引物(引物信息如表2所示),两条正向特异性引物和一条反向通用引物,两条正向引物分别对应FAM和HEX两种荧光信号,经过PCR反应,最终检测两种荧光的荧光值大小来判断样本分型情况。
2.2实验操作
1.通过Replikator仪器将样本从96孔板中转移到384孔板,最终再转移至1536孔板中。
2.将装有DNA的1536孔板置于烘箱中烘干。
3.干燥后的1536孔板通过Meridian仪器进行PCR体系构建,每个反应仅需1μl反应体系。
4.将加好反应体系的孔板进行封膜,并快速进行低速离心。
5.离心后进行水浴PCR反应。
6.将完成反应的孔板,擦干水降温后,在酶标仪Pherastar上进行读板。
7.若没有出现清晰的分型结果,可适当增加额外的PCR反应进一步扩增。
2.3关联分析
利用R软件统计基因型和基因型频率。
数据统计采用SAS9.2统计软件包的GLM程序进行基因型与性状(产蛋数、开产日龄)的关联分析。不同基因型间的比较分析用最小二乘法,试验数据用最小二乘均值±标准误表示(LSM±SE),显著水平设定P<0.05。
表2 KASP检测用引物序列
3结果与分析
3.1 miR-1b-3p 5′调控区1个突变位点在不同品种中基因型和等位基因频率的分布
统计了隐性白洛克鸡、济宁百日鸡和新杨褐鸡品种的基因型和等位基因频率。分析结果见表3。
由表3可知,该位点的优势等位基因在隐性白洛克鸡、济宁百日鸡中为G,在新杨褐鸡中为A,不同品种中基因型频率及等位基因频率存在差异,白洛克中GG和AG为优势基因型,性早熟的济宁百日鸡中,AA和AG为优势单倍型,在产蛋性能较高的新杨褐培育品种中,AA基因型为优势基因型。
表3-734多态位点的基因型和等位基因频率在不同品种中的分布
3.2 miR-1b-3p 5′调控区-734(G>A)位点多态性分析及其与生产性能的关联分析
在438只隐性白洛克鸡群体,分析miR-1b-3p 5′调控区-734(G>A)位点对开产日龄(AFE)、32周产蛋数(32W)及48周产蛋数(48W)的效应,结果开产日龄与32周、48周产蛋数均达到P<0.01的统计极显著水平,AA型AG型个体开产较早。表4明突变位点纯合基因型AA与开产早、32周、48周产蛋高的性状有关联。
表4-734位点多态性分析及其与生产性能的关联分析
注:表中数值为AFE(开产日龄)和E32(32周产蛋量)的最小二乘均值±标准误,不含相同字母最小二乘均值间差异极显著(P<0.01)。
实施例3鸡miR-1b-3p 5′调控区多态位点对基因表达的影响
1试验材料
随机采样泰安市临溪村养殖场的高峰产蛋期(42w)的健康海兰褐鸡(3-5只),取卵泡组织,用于细胞分离培养。
2试验方法
2.1 miR-1b-3p 5′调控区多态位点野生型、突变型荧光素酶表达载体的构建
1)在隐性白洛克群体中选miR-1b-3p 5′调控区-734位点野生型个体,以其DNA为模板来获得wt-miR-1b-3p,设计荧光报告基因检测用引物,由上游-857bp扩增至下游141bp处,片段长度为1013bp(含酶切位点和保护碱基),其核苷酸序列如SEQ ID NO:6所示,所采用的引物序列见表5。
表5引物序列、退火温度
注:小写字母为保护碱基,斜体加下划线字母为酶切位点,大写字母为引物序列
2)PCR扩增
扩增反应采用高保真酶PrimeSTAR,反应体系(20ul)包括:2×PrimeSTARGCBuffer 10ul,1.6μL dNTPs(2.5mM each,TaKaRa),上述加MluI和HindⅢ酶切位点的上下游引物各0.5μL(10μM),2μLPrimeSTARHSpolymerase(5U/μL,TaKaRa),1μL基因组DNA,ddH2O补足至20μL。扩增程序:94℃预变性4min;98℃变性10sec,63℃退火15sec,72℃延伸1min,进行35个循环;循环结束72℃,孵育5min。
PCR扩增产物进行1%琼脂糖凝胶电泳,用琼脂糖凝胶回收试剂盒(AxyPrep DNAGel Extraction Kit,AXYGEN)进行回收,然后进行连接转化,提取质粒后,双酶切验证,选择阳性克隆菌液送济南铂尚生物技术公司测序,分析目的序列是否正确。
3)去内毒素质粒的制备
用TIANGEN公司的EndoFree Maxi Plasmid Kit去内毒素质粒大提试剂盒,按照说明书进行操作。
配制培养基,对测序正确的阳性菌液进行摇菌,用TIANGEN公司的去内毒素质粒大提试剂盒提取双荧光素酶表达载体质粒,用于原代细胞的转染。
4)定点突变
利用TIANGEN快速定点突变试剂盒,按说明书操作对野生型质粒定点突变,以纯合的野生型个体DNA作为模板,设计定点突变引物,引物包含5‘重叠区和3’延伸区,2条引物均含有突变位点,总长度为30nt,见表6.
表6引物序列、退火温度
2.2鸡卵泡膜细胞的分离培养
1)高峰期产蛋海兰褐母鸡,手术刀划开颈脉,放血处死后用灭菌剪刀刨开腹腔,剪下整个卵巢(注意不要将卵泡弄破),然后迅速投放至盛有3%双抗的磷酸缓冲液的烧杯中,封上锡箔纸后,带入无菌间进行分离操作。
2)分离方法依据Gilbert(1997)及康丽(2009)等的文献进行。
在超净台上,将各级卵泡分为等级前卵泡(<12mm)和等级卵泡(>12mm),用眼科剪刀从卵泡蒂处剪开取下,放至盛有3%双抗的磷酸缓冲溶液的灭菌的平皿中,左手用眼科镊子夹住卵泡蒂处,右手用眼科镊子顺着卵泡将膜细胞层剥离下来,放入磷酸缓冲溶液中,并冲洗两三次,以尽量洗去膜层上残留的血管,从而分离到纯度较高的膜细胞。
3)分离完成后,在灭菌的小烧杯中用眼科剪刀将膜细胞层充分剪碎,之后加入适量已预热的0.1%II型胶原酶,放入38℃、5%CO2培养箱中消化25min,每5min晃动一次烧杯以充分消化组织,消化后加入含有血清的M199培养基以终止消化。
4)在超净台上用200目铜网将消化完毕的细胞混合液,过滤至100mL灭菌的烧杯中,然后分装到15mL离心管中,2000rcf离心5min,收集细胞沉淀,弃去滤液;每管再加适量M199培养基轻轻吹打,重悬细胞沉淀,离心弃滤液,共三次。
5)离心洗涤完后,吹匀细胞,取少量细胞悬液放入等体积的0.1%台盼蓝,用血球计数板进行计数,计算细胞存活率应在90%以上;按所需的细胞量接种在12孔培养板,每孔细胞数1-2×106为宜,38.5℃静置培养,CO2浓度为5%。
6)接种的细胞在12小时后进行部分换液,24小时后可进行全部换液。当细胞培养至80%以上汇合率时,方可进行转染实验。
2.3质粒DNA转染实验
1)转染前两小时换液,更换新鲜的完全培养基。
2)制备opti-MEM/DNA混合液(12孔板)a.每孔800ngDNA质粒+80μL opti-MEM于1.5mL离心管中,轻轻混匀;b.按照每孔DNA等量Plus加入量,轻轻蜗旋(移液枪轻轻吹打5-10s),室温孵育5min;c.每孔加入2μLLTX,室温孵育30min,使形成opti-MEM/DNA复合体。
3)每孔加入80μL opti-MEM/DNA复合体,轻晃培养板使其均匀分布。
4)38.5℃5%CO2培养箱内静置培养,24小时后换液,转染48小时后检测转染效率。
5)阴性对照pGL3-Basic载体以相同的条件作为对照组共转染培养的细胞。相同的转染共做2次,膜细胞来自于不同的鸡个体,即做了两个独立的转染实验。
2.4双荧光素酶活性测定
用Promega公司的Dual-Luciferase Reporter Assay System双荧光素酶报告基因检测试剂盒,来检测报告基因的表达水平,严格按照说明书进行如下操作:
1)细胞的裂解:用PBS缓冲液洗涤细胞2-3次,加入100μl 1×PLB细胞裂解液,充分混匀,于37℃摇床15min以保证PLB裂解液充分将细胞裂解;
2)充分裂解后,10,000-15,000×g离心3-5min,取20μl上清用于测定;
3)融解萤火虫荧光素酶和Renilla荧光素酶检测试剂,并达到室温。按照每个样品需100μl的量加入LARII试剂,反复吸打2-3次混匀。开启荧光测定仪,开始读数,记录下萤火虫荧光素酶的活性值M1。
4)然后加入100μl的Stop&Glo Reagent,将样品管重新放入luminometer中,开始读数。记录下Renilla荧光素酶值M2。
5)在内参为Renilla荧光素酶的情况下,用测定得到的萤火虫荧光素酶RLU值除以测定得到的Renilla荧光素酶RLU值。根据所得的M1/M2值即为报告基因的相对表达水平。
2.5统计分析
数据统计采用Duncan′s Multiple Range Test检验,进行两两比较,数据用平均数±标准误表示,P<0.05为差异显著,P<0.01为差异极显著。
3结果与分析
1.1多态位点突变测序
点突变过程的PCR扩增使用高保真酶,有力的保证了不同等位基因间除突变位点外其他序列的一致性,突变结果如图2。
3.2野生型和突变型报告基因的启动活性
双荧光素酶报告基因检测结果如图3和表7所示,wt-miR-1b-3p(GG)启动效率极显著高于wt-miR-1b-3p(AA)(P<0.01)。
表7 miR-1b-3p 5`调控区不同基因型对miR-1b-3p基因启动活性的影响
综合以上结果:
通过以上3个鸡品种比较,表明miR-1b-3p基因在-734位点存在碱基突变。在隐性白洛克鸡中该两个位点基因型与繁殖性状相关,AA基因型个体开产日龄极显著早于GG和AG基因型个体(P<0.01),且32周、48周产蛋数也极显著多于另外两种基因型(P<0.01)。双荧光素酶检测结果表明GG型的启动效率极显著高于AA型(P<0.01),猜测GG基因型所产生较多的miR-1b-3p抑制了促进产蛋相关基因的表达。
由此,通过这种标记方法得到的AA型种鸡能兼顾开产日龄和产蛋数,在产蛋性能低的地方品种中有意增加AA基因型的频率对提高产蛋量是一个有效措施,而对于开产较晚的群体,这样的措施会使其开产适当提前,从而实现早期选种。具体示例如下:
白洛克鸡原属兼用型,于1937年美国着手向肉用型改良,后经不断改良,鸡的体型外貌与生产性能均有很大改变,现主要作肉鸡配套杂交母系使用。开产日龄(60%以上产蛋率)164-208天,其年产蛋数在150-160枚。表4白洛克群体的数据分析结果显示:AA型个体的平均开产日龄约176天,32周龄平均产蛋数均为36枚,48周平均产蛋数均为117枚;AG型个体的平均开产日龄约176天,32周龄平均产蛋数均为35枚,48周平均产蛋数均为114枚;GG型个体的平均开产日龄约179天,32周龄产蛋数平均为33枚,48周平均产蛋数均为112枚。所以,应选育AA基因型蛋鸡。
通过以上育种得到的AA型能兼顾开产日龄和产蛋数,可以进一步提高整个群体的产蛋性能。
序列表
<110> 山东农业大学
<120> 一种与鸡产蛋性状相关的分子标记及其在鸡育种中的应用
<160> 11
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列()
<400> 1
ccctatcagc ccatttgt 18
<210> 2
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列()
<400> 2
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<211> 19
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<211> 22
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<210> 6
<211> 1152
<212> DNA
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tcccatgcgg cgctccagct ctgagattag ggataggaag gtcattgggg tcacagcaca 720
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atccccccca ctgggagagg tgcccccagc ctgccacggg gcatgagggc tcctgcatgc 900
tcctgtccct gtgaaggagg gggtgcaggt tggtgctgta cccccatccc tgtacctgac 960
tgcagtacag tgcagtgcaa acactgcgtt gacactgcgt ggtgttgggg gtgcactgtg 1020
agccaccaca gctgtgggaa ggaaggggct ctggcagggc ctggggtggg ttaatgagtg 1080
gggttaaaga gtgattggct gcagctgagt gccattgggg ttggtgctga ttagtggaga 1140
tgaggatggg at 1152
<210> 7
<211> 1013
<212> DNA
<213> 人工序列()
<400> 7
cgacgcgtga ctgcctctcc agctgccacc agtttggtgt cctggtccct gggagtcatg 60
tccccgtagt gcccgtggct ctgggcacat ggctacgtgg gcagcccaat ggcactgggg 120
gggatcggag cgccccaggc tctgctgcct cagttgtctc tggctcctgc agagctgcag 180
cacatggggt gctgagtcac ggccccgctg gatgccccca cagccctgca ccttcctgtg 240
cccccctggc cccacagggc ctgtccccgt gttcccatgc ggcgctccag ctctgagatt 300
agggatagga aggtcattgg ggtcacagca cagcccagct ggtgccacat tcgtcccccc 360
agcaccctgc cctggctgtg gtcacactgt gccgggtctg gtgagccccc tccacccctc 420
gctgtggtct ccagccccag agacacccac aaatcccccc cactgggaga ggtgccccca 480
gcctgccacg gggcatgagg gctcctgcat gctcctgtcc ctgtgaagga gggggtgcag 540
gttggtgctg tacccccatc cctgtacctg actgcagtac agtgcagtgc aaacactgcg 600
ttgacactgc gtggtgttgg gggtgcactg tgagccacca cagctgtggg aaggaagggg 660
ctctggcagg gcctggggtg ggttaatgag tggggttaaa gagtgattgg ctgcagctga 720
gtgccattgg ggttggtgct gattagtgga gatgaggatg ggatggagca cacctggcag 780
gttggaggct gtgctgtgag cccccctggg ctggggctgc ctgtaggagc agccctgtgc 840
ccgctgcctc tccctcccaa ccctacatac ttcttcatat gcccatatgg agtcggccgg 900
cgttatggaa tgttaagaag tatgtatcct cgggctggga cccccacgct gggaccccat 960
cgcttccagc agctctgatg gcctccatgg aacgaaggag tggtgaagct tgg 1013
<210> 8
<211> 26
<212> DNA
<213> 人工序列()
<400> 8
cgacgcgtga ctgcctctcc agctgc 26
<210> 9
<211> 26
<212> DNA
<213> 人工序列()
<400> 9
ccaagcttca ccactccttc gttcca 26
<210> 10
<211> 30
<212> DNA
<213> 人工序列()
<400> 10
tgggggggat cggagcaccc caggctctgc 30
<210> 11
<211> 30
<212> DNA
<213> 人工序列()
<400> 11
gcagagcctg gggtgctccg atccccccca 30
Claims (3)
1.一种与鸡产蛋性状相关的分子标记,其特征在于:该分子标记为位于鸡miR-1b-3p基因5′调控区中与鸡产蛋性状相关联的突变位点,该突变位点为-734G>A的突变。
2.一种与鸡产蛋性状相关的分子标记的标记方法,其特征在于,该方法所采用的两条引物分别为P-miR-1b-3p-F,P-miR-1b-3p-R;具体引物序列如下:
P-miR-1b-3p-F:
CCCTATCAGCCCATTTGT,其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示;
P-miR-1b-3p-R:
ATCCCATCCTCATCTCCAC,其核苷酸序列如SEQ ID NO:2所示。
3.权利要求1所述与鸡产蛋性状相关的分子标记在鸡育种中的应用,其特征在于:筛选出纯合AA基因型公鸡和纯合AA基因型的母鸡,然后通过相互交配得到AA纯合基因型种鸡,制作用于早熟高产品种/系培育的配套系。
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