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1 绵羊生长激素基因 绵羊生长激素(Ovine growth homone,oGH)是由绵羊脑垂体远侧部的腺垂体生长激素细胞(Somatotrops)合成并分泌的一种具有种属特异性的蛋白类激素。绵羊生长激素长191个氨基酸,由单拷贝基因oGH基因编码。oGH基因从TATAAA框到AATAAA框长约1809bp,其中包括5个外显子和4个内含子,外显子大小分别为13、161、117、162和198 bp,内含子大小分别为246、201、227和273 bP,A、T、C、C含量分别为19.18、21.12、29.74、29.96,C+C含量明显高于A+T含量。 任兆钧等(1991)从绵羊基因组文库筛选出绵羊的GH基因全序列共2021bp,由此推断的全部氨基酸顺序与李卓浩等(1973)用Edman方法测定的绵羊GH全序列,有两个氨基酸残基不同,分别在第九位(Arg→Gly)和63位氨基酸(Ser→Gly)处;与Byren等(1987)发表的序列只有一个氨基酸不同,在第九位氨基酸(Arg-Gly);与牛GH基因在被比较的2021bp中,仅85bp不同,且主要分布于intron区,两者同源性高达95.8%。这从分子水平看到牛和羊这两种反刍偶蹄动物在生物进化上的亲缘关系十分接近。 刘守仁等(2003)在新疆绵羊脑垂体的腺垂体细胞中克隆到oGH的编码基因(命名为oGHKJ)并进行测序,结果与GeneBank发表的序列(命名为oGHM6)相比有4个碱基的差异,即在oGHXJ基因的读码框架内,分别在第254位、276位、413位和566位密码子各有差异,但编码的氨基酸是相同的。由oGHⅪ基因序列推导相应的氨基酸序列由217个氨基酸构成,前26个氨基酸的多肽为信号肽,编码碱基为1-78(78 bp);成熟肽由191个氨基酸组成,编码基因为79-651(573bp),与任兆钧等(1991)的结果一致。把此序列与牛和鱼的GH氨基酸序列相比较,同源性分别为26.7%,99.08%和5.9%。 关于羊GH基因限制性酶切位点多态性的研究很少,仅见于洪川等(2002)报道,利用PGR-RFLPs方法对滩羊普通品系与体大品系的研究发现,滩羊GH基因存在PvuⅡ酶切位点多态性,有A与B两种基因和AA、AB、BB三种基因型,普通品系中的BB基因型频率显著高于AB基因型频率,而在体大品系中则是AB型频率显著高于BB型频率,但两品系中A、B基因频率差异不显著。 关于oGH基因在染色体上的定位还未见报道,有待于进一步研究。 2 Callipyge(CLPG)基因 1983年,在美国俄亥拉马州的道塞特羊群发现一公羊肌肉特别发达,尤其是臀部特别明显,人们称这种性状为双肌臀性状。研究表明,该性状是由于常染色体上的正常基因(N)发生突变引起的,该突变基因(C)已被命名为Callipyge基因,希腊语意为“美丽的臀部”。Callipyge基因的表达方式独特,不遵循一般的孟德尔遗传规律,而是随着年龄的增大逐渐发育,在10周龄前无法辨别出其表型特征。目前一般认为Gallipyge基因以“极性超显性”方式遗传,即只有从父本接受了Collipyge基因(C),从母本接受了野生型等位基因(N)的杂合绵羊(CN)才具有C表型,而反交杂种绵羊(NC)表型正常:也就是说.正反交杂种的表型不同,此为极性(Polar),而2种纯合基因型(CC和NN)个体表型相似,均正常,此为超显性,所以表型呈父本极性超显性(paternal polar over domi-nallce)遗传。 Coekett等(1994)首次通过侧翼DNA标记将Callipyge基因精确定位于18号染色体端粒区微卫星标记CSSM118和TGLA122之间,与CSSM118和TGLA122分别相距3cM、17.5cM。 研究结果表明,双肌臀羊与正常羊所有的生长性状在屠宰之前都没有明显的差异。 Jackson(1997)报道,双肌臀性状对羊的初生重,断奶重以及断奶后日增重没有影响。Freking等(1998)也认为.双肌臀性状不影响任何生长率。但是,与正常羊相比,双肌臀羊的羊毛重量和质量以及内脏器官的重量都会有所降低。据报道.双肌臀兰布莱羊12月龄污毛重比正常半同胞降低12.7%,羊毛纤维长度短8.7%。在对相同日龄、相同活重的双肌臀羊与正常羊的研究中发现,Gallipyge羊的肝脏、肺脏和肾脏重量有明显的降低。Freking等(1998)也证明,双肌臀羊的毛皮重、肝脏重比正常羊低。 Callipyge基因可显著提高双肌臀羊的瘦肉率。Freking等(1998)报道,在214.9日龄时,与正常羊相比,双肌臀羊胴体无脂肪瘦肉多7.3%,而脂肪却少了7.2%。随着消费者日益增加的营养意识和对无脂肪瘦肉的需求增加,双肌臀羊很容易被接受。Kooh-maraie等(1995)发现CalliPyge羊的生长激素CH和IGF-1水平较高,可能与肌肉的过度发育有关。 Snowder等(1994)报道了用CLPG座位杂合子多赛持公羊与兰布莱、哥伦比和萨福克母羊杂交产生的后代中,双肌臀羊在54.5kg重时的屠宰率分别比正常羊高4.3%、2.5%和4.2%。同样,Koohmaraie等(1995)和Jackson等(1997)也报道,双肌臀羊在54.5kg重时的屠宰率比正常羊分别高2.3%和3.4%(P<0.001)。 Callipyge基因羊被认为是提高绵羊瘦肉率的一个重要途径,但Callipyge羊的双肌臀性状在羔羊出生时并不表现,所以一方面应尽快研究出快速有效的基因型检测方法来进行早期选择;另一方面要确定其控制肌肉产生特异性应答的生物学机制;以便于广泛地应用该基因,从而生产出更好、更健康、更可接受的优质羊肉。 3 影响肌肉生长发育的主基因 随着分子生物学的发展,人们对肌肉细胞的分化、生长和发育的调控有了比较深刻的认识。肌肉细胞分化、生长是由一些正向调控因子和负向调控因子进行双向调节。肌肉的生长需要成肌细胞的增殖和分化生肌决定因子(myogenin determination gene,MyoD)家族基因调控。生肌决定因子包括4个基因,MyoD1(myf3)、myogenin(MyoG)、Myf5、Myf-6(MRF4)。由于myogenin基因的表达具有控制成肌细胞融合的起始,促使成肌细胞增殖的作用,使单核成肌细胞转化为多核的肌纤维的作用,因而myogcnin基因被认为在生肌决定因子家族基因中具有中心地位,所以该基因是近年来研究的比较多的一个基因。 肌细胞的分化与生长同时受负向调控因子的影响,肌细胞生长抑制素(Myos-tatin,MSTN)是近年来发现的一类重要的肌细胞生长负调控因子,对骨骼肌生长有负调控作用,并具有肌肉组织特异性表达的特点,此基因属于转化生长因子β(TGF-β)超家族成员,又称为生长分化因子8(growth differentiation factor-8,GDF-8)。ES细胞MSTN基因敲除“超级鼠”的成功,为利用基因打靶和动物克隆技术定点突变MSTN基因进行经济动物定向育种奠定了基础。MSTN基因天然敲除的肌肉加倍良种牛的存在,有力说明这种基因工程操作即使在大型经济动物中也不会带来任何病理问题。目前,该领域正成为各国动物基因工程研究新热点。 关于绵羊的MyoG基因和MSTN基因的报道较少。McPherron等以小鼠保守的C-端cDNA为探针筛选不同物种的骨髂肌cDNA文库,克隆了大鼠、人、猪、牛、绵羊、鸡、火鸡、狒狒和斑马鱼的cDNA序列,序列分析表明,绵羊的肌肉生长抑制素基因的cDNA长度为1128bp,而且肌肉生长抑制素基因在不同物种间十分保守,就C-端而言,牛和绵羊比较仅有1-3个碱基的区别。Mareq等分析了比利时TexeI双肌绵羊的遗传机制,与普通的绵羊相比,双肌羊的肌肉生长抑制素基因的编码区没有碱基的差异;采用该基因侧翼的微卫星标记进行连锁分析(F2设计)表明、在绵羊染色体2q远端区存在一个对肌肉的发育产生效应的QTL,该基因座很可能就是肌肉生长抑制素基因,可以推断、影响该基因表达的区域很可能在3′或5′端的非翻译区或内含子部分。金海国等(2001)首次对绵羊的MSTN基因内含子Ⅱ进行了克隆及测序,结果表明,绵羊的MSTN基因内含子Ⅱ的全序列全长2046bp,与猪的MSTN基因内含子Ⅱ比较后发现,两者的同源性仅为57%,序列长度相差69 bp。潘求真等(2003)测得的绵羊和山羊内含子I的序列同源性为98.2%,内含子Ⅱ的序列同源性为98%。 可以看出,目前关于绵羊的MyoG基因和MSTN基因的研究还很少,还未能将其应用于生产实践,所以还应加强这方面的研究,以期为绵羊的育种提供新的途径和思路。
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