CN112111581B

CN112111581B - 应用鸡fmo3基因t329s突变培育抗脂肪代谢疾病的高产蛋鸡品系的方法

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Publication number: CN112111581B
Application number: CN202011005459.2A
Authority: CN
Inventors: 郑江霞; 宋建楼; 杨宁; 徐桂云
Original assignee: China Agricultural University
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2020-09-22
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2022-08-16
Anticipated expiration: 2040-09-22
Also published as: CN112111581A

Abstract

本发明涉及一种蛋鸡FMO3(黄素单加氧酶3)基因的T329S突变(第329位氨基酸发生苏氨酸到丝氨酸的改变)的新用途，更具体的说是FMO3基因T329S突变调节鸡脂肪代谢及其在高产蛋鸡品系培育中的应用。该位点的TT型突变个体与AA、AT型相比，血液中的TC(总胆固醇)、TG(甘油三酯)和TMAO(氧化三甲胺)水平较低，不易罹患动脉粥样硬化、脂肪肝等脂肪代谢疾病，腹脂沉积较少，产蛋性能优良。利用该位点进行标记辅助选择，能够培养出抗脂肪代谢疾病的高产蛋鸡品系，符合我国蛋鸡育种延长产蛋期，同时改善产蛋后期蛋鸡健康的整体发展趋势，应用前景看好。

Description

应用鸡FMO3基因T329S突变培育抗脂肪代谢疾病的高产蛋鸡品系的方法

技术领域

本发明属于分子生物学及家禽育种技术，涉及一种FMO3基因的氨基酸序列329位置处变化(T329S突变)的新用途，更具体的说是FMO3基因T329S突变调节鸡脂肪代谢及其在高产蛋鸡品系培育中的应用。

背景技术

我国是世界上的禽蛋生产大国，禽蛋产量自1985年开始位居世界首位，历经三十多年快速发展，2019年禽蛋产量达到3309万吨，其中鸡蛋产量2800多万吨。为了进一步推动蛋鸡产业提质增产，业界从2011年开始倡导“100-500”计划，即通过育种和相关配套技术提高蛋鸡产蛋性能，实现100周龄产500个蛋的目标。

然而，延长蛋鸡产蛋周期面临着诸多挑战，例如产蛋后期的生产性能、蛋品质以及健康问题。研究表明，产蛋后期鸡群出现产蛋数下降，蛋品质变差，鸡的腹脂沉积增加，罹患脂肪肝甚至脂肪肝出血症的概率变大。如果不及时解决这些问题，将使产蛋后期养殖效益受损。虽然从营养上补充胆碱，肌醇和维生素B12等可部分缓解产蛋后期蛋鸡的营养代谢问题，但从遗传角度入手，应用分子标记辅助选择，通过育种培育抗脂肪代谢疾病的高产蛋鸡品系才是解决这一问题的根本方案。

发明内容

FMO家族是肝脏内重要的代谢酶，可催化动物体内多种含氮有机物转化为含氮氧化物。FMO3是FMO的成员之一，在蛋鸡正常代谢中，其可将体内含氮有机物TMA(三甲胺)转化为TMAO(氧化三甲胺)。而当FMO3基因(GenBank登录号：AJ431390)序列第1034位单碱基变化(A到T)，导致相应的T329S突变时，其纯合突变型蛋鸡(TT型)不能正常代谢体内的TMA。

发明人研究发现，蛋鸡FMO3基因可能对蛋鸡体内脂质代谢起到直接/间接的调控作用，即FMO3基因的T329S突变个体动脉粥样硬化、脂肪肝和肥胖发生率低，同时产蛋数较高。

由此，本发明提供了一种用于培育抗脂质代谢疾病和/或具有提升的产蛋量的蛋鸡的方法，其包括如下步骤：

1)突变群体的扩繁：对在FMO3第1034位上为T的T329S纯合突变(TT型)个体以及部分AT型杂合个体进行扩繁；

2)亲本纯系的选育：对步骤1)扩繁所得的后代进行FMO3基因第1034位碱基检测，确定第1034位点上基因型，保留所有TT型纯合突变个体并在此基础上进行亲本纯系的选育；

3)抗脂质代谢疾病和/或具有提升的产蛋量的蛋鸡品系的建立：对步骤2)所得的父本纯系与母本纯系进行杂交，后代均为FMO3基因T329S突变的TT型纯合母雏，即得到抗脂质代谢疾病和/或具有提升的产蛋量的蛋鸡品系。

进一步的，本发明提供了蛋鸡FMO3基因T329S突变用于培育抗脂质代谢疾病和/或具有提升的产蛋量的蛋鸡的用途。

进一步的，其中所述经培育的蛋鸡具有以下一项或多项抗脂质代谢疾病特性：降低的血液中TC；降低的血液中TG；降低的血液中动脉硬化诱导因子TMAO；降低的动脉硬化风险指数，如non-HDL-c(非高密度脂蛋白-胆固醇)、TC/HDL-c、AIS(动脉硬化指数)、LCI(脂蛋白结合指数)；改善的血液中TBA(总胆汁酸)；升高的血液PLTP(磷脂转运蛋白)、LCAT(胆固醇酯酰转移酶)、CETP(胆固醇酯转运蛋白)；减少的鸡腹脂比例和改善的皮脂沉积；降低的蛋鸡脂肪肝风险。

进一步的，本发明提供了FMO3基因第1034位碱基检测试剂用于制备蛋鸡脂质代谢疾病易感性检测试剂盒的用途。

进一步的，本发明提供了FMO3基因第1034位碱基检测试剂用于培育抗脂质代谢疾病和/或具有提升的产蛋量的蛋鸡的用途。

进一步的，本发明提供了一种用于预测蛋鸡脂质代谢疾病易感性和/或产蛋量的试剂盒，其包含FMO3基因第1034位碱基检测试剂。

进一步的，本发明提供了一种预测蛋鸡脂质代谢疾病易感性和/或产蛋量的方法，其包括对蛋鸡进行FMO3基因第1034位碱基检测，确定第1034位点上基因型，其中在FMO3第1034位点上具有A等位基因的个体(AA型和AT型)为脂质代谢疾病易感蛋鸡，在FMO3第1034位上为T的T329S纯合突变(TT型)个体，为抗脂质代谢疾病蛋鸡。

在另一方面，本发明还提供了蛋鸡FMO3基因T329S突变在预防蛋鸡脂肪代谢疾病和提高产蛋数的新用途。

进一步的，FMO3基因的T329S突变用于降低血液TC。

进一步的，FMO3基因的T329S突变用于降低血液TG。

进一步的，FMO3基因的T329S突变用于改善血液VLDL-c。

进一步的，FMO3基因的T329S突变用于降低动脉硬化风险指数即：non-HDL-c、TC/HDL-c、AIS及LCI。

进一步的，FMO3基因的T329S突变用于降低血液中动脉硬化诱导因子TMAO。

进一步的，FMO3基因的T329S突变用于改善血液TBA。

进一步的，FMO3基因的T329S突变用于升高血清脂质转运蛋白即：PLTP、LCAT及CETP。

进一步的，FMO3基因的T329S突变在预防蛋鸡脂肪肝的应用。

进一步的，FMO3基因的T329S突变在减少鸡腹脂比例和改善皮脂沉积的应用。

进一步的，FMO3基因的T329S突变用于预防脂质代谢疾病。所述具有抗脂质代谢疾病的个体为FMO3基因的T329S突变的纯合个体，即TT型个体。

进一步的，FMO3基因的T329S突变用于提升蛋鸡产蛋量。

进一步的，本发明还提出一种利用FMO3基因的T329S突变培育抗脂质代谢疾病高产蛋鸡品系的方法，利用本方法可在现有基础上快速培育出抗脂质代谢疾病的蛋鸡品系，同时提高产蛋量。通过提取样本的基因组DNA进行FMO3基因第1034位碱基检测，确定第1034位点上基因型，在FMO3第1034位点上具有A等位基因的个体(AA型和AT型)为脂质代谢疾病易感蛋鸡，在FMO3第1034位上为T的T329S纯合突变(TT型)个体，为抗脂质代谢疾病蛋鸡。

进一步的，FMO3基因型为AA纯合野生型和AT杂合型时，蛋鸡脂质代谢疾病，如动脉粥样硬化较严重；FMO3基因型为TT纯合突变型时，蛋鸡基本观察不到脂质代谢疾病。

进一步的，建立培育抗脂质代谢疾病蛋鸡品系的步骤，包括突变群体的扩繁，亲本纯系的选育以及抗性蛋鸡品系的建立：

1)突变群体的扩繁：对上述个体中TT型纯合突变个体以及部分AT型杂合个体进行扩繁；

3)脂质代谢疾病抗性蛋鸡品系的建立：使步骤2)所得的父本纯系与母本纯系进行杂交，后代均为FMO3基因T329S突变的TT型纯合个体，选出母雏，即得到具脂质代谢疾病抗性的蛋鸡品系。

本发明的有益效果体现在：

(1)所培育的具FMO3基因T329S纯合突变蛋鸡为脂质代谢疾病抗性蛋鸡品系，可从根本上降低脂质代谢疾病发生率，同时提高产蛋量。

(2)培育此蛋鸡品系的方法简洁，周期短，节约养殖投入成本，满足延长产蛋周期后对蛋鸡的健康需求，符合我国蛋鸡生产的趋势，应用前景广阔。

附图说明

图1为FMO3基因T329S突变对蛋鸡血管壁、肝脏脂质沉积和动脉粥样硬化的影响。

具体实施方式

实施例1

为说明蛋鸡FMO3基因T329S突变在预防蛋鸡脂质沉积和或抗动脉粥样硬化的应用，本发明提供了以下实验数据：

1、材料与方法

随机选取AA、AT、TT型母鸡各6只，记录51-62周龄产蛋数，于62周龄采集血清样本用于测定血清指标、屠宰收集主动脉大血管和肝脏组织(用于主动脉大体和肝脏切片油红O染色)、并在主动脉弓相同部位横切制作冰冻切片(切片厚度8μm)。

油红O染色后能够反映血管内脂质沉积，肝脏脂质沉积和动脉粥样硬化病变程度。

分别测定如下指标：

51-62周龄的产蛋量；

血清TC、TG、HDL-c、LDL-c、VLDL-c、non-HDL-c、TC/HDL-c、AIS、LCI、TMA、TMAO、TBA、PLTP、LCAT、CETP；

主动脉血管纵剖面病变面积占整体切面的百分比；

主动脉血管横切面病变占血管壁的百分比；

肝脏组织切面脂滴占肝细胞百分比。

注：TC：总胆固醇、TG：甘油三酯、HDL-c：高密度脂蛋白胆固醇、LDL-c：低密度脂蛋白胆固醇、VLDL-c：极低密度脂蛋白胆固醇、TMA：三甲胺、TMAO：氧化三甲胺、TBA：总胆汁酸、PLTP：磷脂转移蛋白、LCAT：卵磷脂胆固醇酰基转移酶、CETP：胆固醇酯转移蛋白、non-HDL-c＝TC-HDL-c、AIS：动脉粥样硬化指数、LCI：脂蛋白结合指数。

注：对照为18周龄健康青年鸡。

2、FMO3基因T329S突变对蛋鸡血清生理指标的作用结果

表1为FMO3基因T329S突变对蛋鸡血清生理指标水平的作用。由表1可知，在血清代谢指标上，TT型蛋鸡相比于AA、AT型，其血清指标TC、TG有明显的下调，而VLDL-c的含量相对升高，VLDL-c是肝脏中转运TG的载体，它对降低肝脏的脂肪含量具有较高的价值，所以TG的下调可能是由于TT型蛋鸡的VLDL-c含量升高所致。与此同时，TT型蛋鸡血清指标HDL-c和LDL-c相比于AA和AT型蛋鸡没有差异，而其TBA含量高于AA和AT型蛋鸡，胆汁酸则是胆汁的重要成分，其在调节脂质代谢中起着非常重要的作用，表明TT型蛋鸡对脂质代谢的调节更具优势。

血液脂质代谢复合指标，non-HDL-c、TC/HDL-c、AIS和LCI均能反映个体心血管胆固醇沉积情况，研究表明其综合指标越低越说明动物体越健康。表1数据显示TT型蛋鸡的上述指标均较低，同时血清中的TMAO含量降低10％，可能对蛋鸡心血管健康有着重要意义，因为TMAO被证实是心血管疾病的诱因，低TMAO个体罹患动脉粥样硬化的风险较低。此外，TT型蛋鸡中的脂质转运蛋白PLTP、LCAT和CETP的升高表明其相对于AA型和AT型脂质代谢和胆固醇运输更加活跃。因此，这些结果均体现了TT型个体特有的脂肪代谢优势。

表1 FMO3基因不同基因型个体血清生理指标

血清生理指标	AA	AT	TT
				TC(mmol/L)	4.9±0.5	4.2±0.6	3.9±0.5
TG(mmol/L)	23.5±1.3	20.6±2.0	18.0±3.7
				HDL-c(mmol/L)	1.8±0.2	1.5±0.3	1.7±0.2
LDL-c(mmol/L)	2.5±0.3	2.1±0.4	2.3±0.2
				VLDL-c(mmol/L)	3.4±0.5<sup>b</sup>	3.6±0.8<sup>b</sup>	7.5±2.3<sup>a</sup>
non-HDL-c	3.2±0.4	2.8±0.6	2.3±0.5
				TC/HDL-c	2.8±0.3	2.9±0.5	2.4±0.4
AIS	1.8±0.3	1.9±0.5	1.4±0.4
				LCI	166.5±34.6	133.4±55.3	98.7±22.0
TMA％	30.5±6.5	30.8±1.8	35.0±5.0
				TMAO％	69.6±6.5	69.2±1.8	65.0±5.0
TBA(μmol/L)	6.4±0.6	6.4±0.4	8.5±1.9
				PLTP(ng/mL)	38.9±9.4<sup>b</sup>	39.9±13.0<sup>b</sup>	61.3±7.2<sup>a</sup>
LCAT(mIU/mL)	9.7±1.7	10.7±2.5	18.9±5.0
				CETP(μmol/L)	1026.8±150.4<sup>b</sup>	1172.3±399.0<sup>b</sup>	2086.3±858.8<sup>a</sup>

注：同行数据间标字母不同表示差异显著(P＜0.05)。

3、FMO3基因的T329S突变具有预防血管壁、肝脏脂质沉积和/或抗动脉粥样硬化的功能

图1为FMO3基因T329S突变对蛋鸡血管壁、肝脏脂质脂肪沉积和动脉粥样硬化的影响。由图1可知，TT型蛋鸡在62周龄时，其血管壁的脂肪沉积含量要极显著低于AA、AT型蛋鸡，其中TT型蛋鸡血管脂肪沉积占总面积比为23.39％±0.29％，而AA、AT型占比分别为54.8％±7.41％、61.21％±22.24％，均为TT型蛋鸡的2倍以上。同时，血管切片的动脉粥样硬化病变程度占比与纵剖面脂肪沉积程度趋势一致。此外，TT型蛋鸡肝脏脂肪沉积占肝细胞百分比为1.76％±1.63％，而AA、AT型占比分别为11.02％±2.27％、13.52％±1.85％，均为TT型蛋鸡的6倍以上。因此该实验证实了FMO3基因的T329S突变具有预防血管壁、肝脏脂质沉积和或抗动脉粥样硬化疾病的作用，为本专利发明的可行性提供了有力的依据。

4、FMO3基因T329S突变提升了蛋鸡51-62周龄的产蛋量

表2为FMO3基因T329S突变对蛋鸡51-62周龄产蛋量的影响，TT型蛋鸡在51-62周龄平均产蛋量为42.0个，相比于AA型蛋鸡(39.8)、AT型蛋鸡(36.4)其产量有一定程度提升，该结果证实了FMO3基因T329S突变提高了蛋鸡的产蛋量。

表2 FMO3基因T329S突变对51-62周龄产蛋量的影响

产蛋量	AA	AT	TT
				51-62周龄产蛋量(个/只)	39.8	36.4	42.0

以上数据均表明FMO3基因T329S突变调节鸡脂肪代谢及其在高产蛋鸡品系培育中的新用途。

实施例2

本实施例进一步说明利用FMO3基因的T329S突变培育抗脂质代谢疾病蛋鸡品系的方法。以中国农业大学的家禽遗传资源与育种试验基地为例，具体阐述如下：

对中国农业大学的家禽遗传资源与育种试验基地某地方品种A1200只、品种C1500只和品种D1500只，公母比例1∶8～10，测定FMO3基因型后，品种A的T329S纯合突变体(TT型)公、母鸡各留种50、600只；品种C的T329S纯合突变体(TT型)公、母鸡各留种70、800只；品种D的T329S纯合突变体(TT型)公、母鸡各留种70、800只。

根据以上群体素材开展纯系选育：品种A观测群体数量，每世代观测群体数量基本保持在1600只以上，公鸡家系保持55个以上，继代母鸡保持在500-750只左右。品种C、D系观测群体数量，每世代观测群体数量基本保持在1800只以上，公鸡家系保持65个以上，继代母鸡保持在800-1000只左右。

上述三个品系的核心群在保持FMO3基因T329S位点皆为TT型的基础上，开展蛋鸡育种常规性状的选育，育雏育成期成活率，18周龄体重、开产日龄、42周龄产蛋数、65周龄产蛋数、80周龄产蛋数、蛋壳颜色、孵化率和受精率等。

以上证实了FMO3基因T329S突变在预防蛋鸡脂质代谢疾病的新用途及在培育蛋鸡品系中应用的可行性。以上内容仅是本发明的应用和验证实例，应当指出对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于培育抗脂肪肝和动脉粥样硬化疾病和提升产蛋量的蛋鸡品系的方法，其包括如下步骤：

1）突变群体的扩繁：对在FMO3基因第1034位点上为TT型纯合突变个体以及AT型杂合个体进行扩繁；

2）亲本纯系的选育：对步骤1）扩繁所得的后代进行FMO3基因第1034位碱基检测，确定第1034位点上的基因型，保留所有TT型纯合突变个体并在此基础上进行亲本纯系的选育；

3）抗脂肪肝和动脉粥样硬化疾病和提升产蛋量的蛋鸡品系的建立：对步骤2）所得的父本纯系与母本纯系进行杂交，后代均为FMO3基因第1034位点TT型纯合母雏，即得到抗脂肪肝和动脉粥样硬化疾病和提升产蛋量的蛋鸡品系。

2.FMO3基因第1034位碱基检测试剂用于培育抗脂肪肝和动脉粥样硬化疾病和提升产蛋量的蛋鸡品系的用途。