綿羊TYRP基因快速進(jìn)化以適應(yīng)海拔變化.pdf

1、為研究高海拔綿羊群體強(qiáng)紫外線輻射適應(yīng)性的分子機(jī)制，為綿羊群體間毛色多樣性形成機(jī)制研究提供理論參考。本研究以分布于不同海拔高度的綿羊群體:高原型藏羊、歐拉型藏羊、山谷型藏羊、烏珠穆沁羊、蘇尼特羊、灘羊、廣靈大尾羊、小尾寒羊和湖羊作為試驗(yàn)材料，選擇與黑色素合成相關(guān)的光保護(hù)基因TYRP1和TYRP2，采用混合樣測(cè)序技術(shù)檢測(cè)綿羊群體內(nèi)這兩個(gè)基因的SNP位點(diǎn)，采用直接測(cè)序的方法對(duì)其進(jìn)行分型，并對(duì)這些位點(diǎn)的基因頻率及基因的單倍型頻率與海拔高度進(jìn)行關(guān)

2、聯(lián)分析;同時(shí)對(duì)12個(gè)物種的TYRP1和TYRP2基因系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系、基因相似性和選擇方向進(jìn)行系統(tǒng)分析，并且用Lositan軟件對(duì)9個(gè)綿羊群體內(nèi)檢測(cè)到的TYRP基因的SNP位點(diǎn)進(jìn)行受選擇狀況分析;利用生物信息學(xué)的方法對(duì)TYRP蛋白的結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，分析TYRP基因變異位點(diǎn)和TYRP蛋白結(jié)構(gòu)的關(guān)系，進(jìn)一步闡述TYRP的基因結(jié)構(gòu)與其蛋白質(zhì)功能之間的關(guān)系，為中國綿羊的選育工作和遺傳資源保護(hù)利用提供理論參考。研究結(jié)果如下:
　　1.混合樣測(cè)

3、序在綿羊群體內(nèi)TYRP基因中共檢測(cè)到35個(gè)SNP位點(diǎn)，其中TYRP1基因檢測(cè)到21個(gè)位點(diǎn)，TYRP2基因中檢測(cè)到14個(gè)位點(diǎn)。對(duì)這些位點(diǎn)的等位基因頻率與各綿羊群體所在海拔高度進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，TYRP1基因中有5個(gè)SNP位點(diǎn)的等位基因頻率和海拔高度顯著相關(guān)，分別是g.11121C＞T、g.11124T＞C、g.26549C＞G、g.26682C＞T和g.26730C＞A，其中g(shù).26682C＞T位點(diǎn)所在密碼子編碼的氨基酸為綿羊TYRP1蛋

4、白磷酸化位點(diǎn)，g.26730C＞A位點(diǎn)所在密碼子編碼的氨基酸位于綿羊TYRP1蛋白的跨膜區(qū)域，g.11121C＞T位點(diǎn)的等位基因頻率在高海拔群體分別與中低海拔兩個(gè)綿羊群體間差異顯著，同時(shí)在TYRP1基因中還有3個(gè)單倍型頻率與海拔高度顯著相關(guān);TYRP2基因中沒有檢測(cè)到與海拔變化顯著相關(guān)的變異。由此推測(cè)，TYRP1基因的變異在綿羊毛色形成中可能發(fā)揮著重要的作用。
　　2.對(duì)綿羊TYRP基因編碼的蛋白的生物信息學(xué)預(yù)測(cè)分析得到，綿羊TY

5、RP1基因編碼537個(gè)氨基酸，1-24位氨基酸區(qū)間為信號(hào)肽區(qū)域，跨膜區(qū)域有兩段，分別是7-24和479-501，磷酸化位點(diǎn)有27個(gè)，二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果顯示其螺旋結(jié)構(gòu)(He1ix)占14.71％，延鏈(Strand)占5.59％，環(huán)狀結(jié)構(gòu)(Loop)占79.70％，86-465位氨基酸為TYRP1蛋白的功能域;綿羊TYRP2基因編碼517個(gè)氨基酸，1-23位氨基酸區(qū)間為信號(hào)肽區(qū)域，跨膜區(qū)域?yàn)?69-491，磷酸化位點(diǎn)有23個(gè)，二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)

6、果顯示其螺旋結(jié)構(gòu)占17.02％，延鏈結(jié)構(gòu)占3.48％，環(huán)狀結(jié)構(gòu)占79.50％，82-456位氨基酸為TYRP2蛋白的功能域。TYRP1和TYRP2蛋白的結(jié)構(gòu)具有很高的相似性。
　　3.TYRP基因在12個(gè)物種間正選擇檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，TYRP1基因受到顯著的正選擇作用，TYRP2基因主要受到純化選擇的作用。9個(gè)綿羊群體間35個(gè)SNP位點(diǎn)正選擇檢驗(yàn)結(jié)果顯示，TYRP1基因中有5個(gè)SNP位點(diǎn)受到正選擇作用，一個(gè)位點(diǎn)受到平衡選擇。正選擇位點(diǎn)分別

7、是g.10941C＞G、g.11055C＞G、g.11168C＞A、g.26717C＞T和g.26790A＞C，其中g(shù).10941C＞G位點(diǎn)所在密碼子編碼的氨基酸位于TYRP1蛋白的信號(hào)肽區(qū)域，g.26717C＞T位點(diǎn)所在密碼子編碼的氨基酸在綿羊TYRP1蛋白的跨膜區(qū)域，g.11055C＞G位點(diǎn)所在的密碼子編碼的氨基酸位于綿羊TYRP1蛋白氨基酸序列的第46位，該氨基酸位點(diǎn)在物種間基因選擇方向檢驗(yàn)結(jié)果中同樣受到顯著的正選擇作用，兩者檢測(cè)

8、的結(jié)果相一致;TYRP2基因中檢測(cè)到3個(gè)位點(diǎn)受到平衡選擇的作用，分別是g.28506C＞A、g.28629C＞T和g.40404A＞C，其中g(shù).28629C＞T位點(diǎn)所在密碼子編碼的氨基酸位于綿羊TYRP2蛋白的功能域，g.40404A＞C位點(diǎn)所在密碼子編碼的氨基酸為綿羊TYRP2蛋白的跨膜區(qū)域。由此可以推測(cè)，TYRP1基因受到的正選擇作用和TYRP2基因受到的平衡選擇的作用在綿羊群體適應(yīng)不同海拔高度的不同紫外線輻射強(qiáng)度的環(huán)境中可能發(fā)揮著