中國荷斯坦牛c-Jun和c-Fos基因SNPs與奶牛耐熱性狀、泌乳性狀的關(guān)聯(lián)分析.pdf

1、我國南方地區(qū)夏季高溫時(shí)間較長，熱應(yīng)激一直是困擾奶牛生產(chǎn)的主要問題之一。當(dāng)奶牛發(fā)生熱應(yīng)激時(shí)，奶牛的生產(chǎn)性能、奶產(chǎn)品品質(zhì)下降、免疫系統(tǒng)紊亂，使其更易受微生物及疾病的侵襲;同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致奶牛受胎率下降、流產(chǎn)率升高，使養(yǎng)殖場蒙受相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，確定熱應(yīng)激的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及其可能的作用機(jī)理，可為開發(fā)相關(guān)基因及其分子標(biāo)記、選育耐熱高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)奶牛提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
　　 本試驗(yàn)以60頭浙江省金華市伊康乳業(yè)奶牛場內(nèi)中國荷斯坦牛為研究對(duì)象

2、，分析了在熱應(yīng)激與非熱應(yīng)激狀態(tài)下中國荷斯坦牛泌乳中、后期外周血的牛全基因組表達(dá)譜的變化情況。通過對(duì)熱應(yīng)激與非熱應(yīng)激狀態(tài)下前后差異基因的KEGG通路分析，選取MAPKs信號(hào)通路中兩倍上調(diào)或下調(diào)差異表達(dá)基因作為奶牛耐熱性能相關(guān)的候選基因。同時(shí)，選取140頭處于泌乳前期的中國荷斯坦牛（其中57頭有生產(chǎn)數(shù)據(jù)），測試并分析了在非熱應(yīng)激期(15℃)、臨界期(26℃)和熱應(yīng)激期(37℃)的直腸溫度、血常規(guī)和血清生化指標(biāo)的變化情況，進(jìn)行了c-Jun和c

3、-Fos基因的SNPs與上述指標(biāo)和生產(chǎn)性能的之間的關(guān)聯(lián)分析，初步分析了c-Jun、c-Fos基因用于中國荷斯坦牛熱應(yīng)激分子標(biāo)記輔助育種的可行性。
　　 結(jié)果如下:
　　 1.泌乳中、后期的中國荷斯坦牛在熱應(yīng)激和非熱應(yīng)激狀態(tài)下外周血牛全基因組表達(dá)譜芯片結(jié)果顯示，不同時(shí)期基因的檢測數(shù)及檢測率為泌乳早期15007/62.20％，熱應(yīng)激下泌乳中期14308/59.30％，泌乳后期15241/63.20％，熱應(yīng)激下泌乳后期1473

4、4/61.10％。泌乳中、后期在熱應(yīng)激和非熱應(yīng)激狀態(tài)下分別上調(diào)16個(gè)，下調(diào)26個(gè)基因。
　　 2.泌乳中、后期的中國荷斯坦牛在熱應(yīng)激和非熱應(yīng)激狀態(tài)下外周血的牛全基因組表達(dá)譜中2倍上調(diào)或下調(diào)的差異表達(dá)基因進(jìn)行KEGG通路分析后，選取MAPKs信號(hào)通路進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)該通路中2倍上調(diào)或下調(diào)的差異表達(dá)基因——p53、c-Jun c-Fos、TGFBR2、PRKACA、PRKACB、IL1B和GADD45A，涉及蛋白結(jié)合、受體活性、轉(zhuǎn)錄

5、因子活性、絲/蘇氨酸蛋白激酶活性和蛋白激酶活性等多種分子功能。
　　 3.對(duì)非熱應(yīng)激期(15℃)、臨界期(26℃)和熱應(yīng)激期(37℃)中國荷斯坦牛外周血血常規(guī)的測定表明，中國荷斯坦牛外周血液在溫度15℃時(shí)，血紅蛋白、紅細(xì)胞壓積、平均血紅蛋白含量、紅細(xì)胞體積分布寬度、血小板計(jì)數(shù)、血小板壓積和平均血小板體積與上述指標(biāo)在溫度為26℃時(shí)期和37℃時(shí)期差異極顯著變化(P＜0.01)，其中紅細(xì)胞壓積26℃時(shí)期與37℃時(shí)期差異顯著下降(P＜0

6、.05)、平均血紅蛋白濃度在26℃時(shí)期與37℃時(shí)期極顯著(P＜0.01)上升。其余指標(biāo)在26℃時(shí)期和37℃時(shí)期比較差異不顯著(P＞0.05)。平均紅細(xì)胞體積在三個(gè)溫度下均不顯著(P＞0.05)。
　　 4.中國荷斯坦牛直腸溫度隨環(huán)境溫度的提高也逐漸增加，熱應(yīng)激期(37℃)和熱應(yīng)激臨界期(26℃)的中國荷斯坦牛直腸溫度極顯著高于非熱應(yīng)激期(15℃)（P＜0.01），熱應(yīng)激期(37℃)雖較熱應(yīng)激臨界期(26℃)有所增加，但二者間差異

7、不顯著(P＞0.05)。
　　 5.中國荷斯坦牛外周血血清中谷胱甘肽過氧化物酶含量和總抗氧化能力均隨環(huán)境溫度的提高極顯著地降低。其中各個(gè)時(shí)期間的谷胱甘肽過氧化物酶含量均存在極顯著的差異(P＜0.01);熱應(yīng)激期(37℃)和熱應(yīng)激臨界期(26℃)中國荷斯坦牛外周血血清中總抗氧化能力極顯著低于非熱應(yīng)激期(15℃)（P＜0.01），熱應(yīng)激期(37℃)總抗氧化能力極顯著低于熱應(yīng)激臨界期(26℃)（P＜0.05）。
　　 6.以中

8、國荷斯坦牛基因組DNA為模板，對(duì)基因芯片篩選出MAPKs信號(hào)通路中差異基因進(jìn)行SNPs的檢測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，c-Jun和c-Fos基因在試驗(yàn)群體中檢測到中度多態(tài)的SNPs，并且與部分血常規(guī)、直腸溫度及血清生化指標(biāo)和泌乳性狀的關(guān)聯(lián)分析。
　　 SNP c-Jun P1與部分血常規(guī)的關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明，各基因型對(duì)部分血常規(guī)指標(biāo)無顯著性影響(P＞0.05)。SNP c-FosP5與部分血常規(guī)的關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明，SNP c-Fos P5與紅細(xì)

9、胞計(jì)數(shù)間存在顯著關(guān)聯(lián)(P＜0.05)，AA型的紅細(xì)胞計(jì)數(shù)值顯著高于GG型（P＜0.05），呈現(xiàn)出AA＞AG＞GG的趨勢(shì)。
　　 SNP c-Jun P1與直腸溫度及血清生化指標(biāo)的關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明，僅發(fā)現(xiàn)SNP c-Jun P1雜合型在熱應(yīng)激期(37℃)總抗氧化能力顯著高于G缺失純合型(P＜0.05)，呈現(xiàn)出G—GG＞——的趨勢(shì)。SNP c-Fos P5與直腸溫度及血清生化指標(biāo)的關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明，SNP c-Fos P5與熱應(yīng)激期

10、(37℃)的谷胱甘肽過氧化物酶酶活顯著相關(guān)，其中AA型在熱應(yīng)激期(37℃)谷胱甘肽過氧化物酶酶活顯著低于GG型（P＜0.05），呈現(xiàn)出AA＜AG＜GG的趨勢(shì)。
　　 SNP c-Jun P1與泌乳性狀的關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明，SNP c-Jun P1與乳脂率存在顯著關(guān)聯(lián)(P＜0.05)，GG型顯著高于G—型(P＜0.05)。對(duì)305天產(chǎn)奶量、305天乳脂量、305天乳蛋白量、乳蛋白率和體細(xì)胞計(jì)數(shù)無顯著性影響(P＞0.05)。SNP c