普通牛FoxO1、FoxO3、FoxO4基因的克隆、表達及其對肉質(zhì)性狀的遺傳效應(yīng)分析.pdf

1、轉(zhuǎn)錄因子FoxO是Fox家族的重要成員，包括FoxO1、FoxO3、FoxO4和FoxO64個成員，主要通過PI3K/AKT通路來調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)錄活性。在人和小鼠中，F(xiàn)oxO基因調(diào)控成肌細胞和脂肪細胞的增殖與分化，參與骨骼肌的代謝，促進肌肉萎縮。因此，F(xiàn)oxO轉(zhuǎn)錄因子對于肌肉和脂肪的形成具有重要作用。
　　 本研究運用RT-PCR結(jié)合克隆測序方法分別獲得牛FoxO1、FoxO3、FoxO4基因的2424bp、1867bp、2211bp

2、的cDNA序列，CDS分別編碼了不同的氨基酸數(shù)目。氨基酸相似性分析顯示：牛FoxO1、FoxO3、FoxO4基因的氨基酸序列與豬的相似性最高(93％、98％、93％)，其次是人(93％、96％、87％)、小鼠(90％、94％、84％)。生物信息學(xué)分析表明，F(xiàn)oxO1、FoxO3、FoxO4蛋白質(zhì)分子理化性質(zhì)相近，均為不穩(wěn)定的酸性蛋白質(zhì)，存在磷酸化位點、N-糖基化位點和O-糖基化位點，無跨膜結(jié)構(gòu)。二級結(jié)構(gòu)主要由α螺旋、延伸鏈、無規(guī)卷曲組成

3、。保守結(jié)構(gòu)域預(yù)測發(fā)現(xiàn)，三種蛋白質(zhì)均存在95個氨基酸殘基組成的Forkhead域，還存在核定位信號和核輸出信號，F(xiàn)oxO1、FoxO3、FoxO4蛋白定位在核內(nèi)的可能性為94.1％。
　　 運用熒光定量PCR技術(shù)研究了FoxO1、FoxO3和FoxO4基因在西雜牛6月齡、12月齡、24月齡、36月齡心臟、肝臟、脾臟、腎臟、皮下脂肪、腹脂、背最長肌、半腱肌、腓腸肌、比目魚肌中的表達情況，結(jié)果在10種組織中均檢測到FoxO1、FoxO

4、3和FoxO4基因的表達。FoxO1基因在肌肉組織中表達量最高，其次是在皮下脂肪、腹脂、心臟、腎臟中的表達，而在脾臟和肝臟中的表達量較低。FoxO3基因在肌肉組織中的表達量較其它組織高，其次是心臟和腎臟，而在肝臟、脾臟、皮下脂肪、腹脂中的表達量較低；FoxO4基因在肌肉組織中的表達量最為豐富。FoxO1、FoxO3和FoxO4基因在西雜牛不同組織中的發(fā)育表達模式存在差異，各個組織有表達的優(yōu)勢時間點。
　　 基因表達量與性狀相關(guān)性

5、分析表明：FoxO1基因與肌纖維面積呈顯著負相關(guān)；FoxO3基因表達量與肌纖維密度、肌纖維面積、肌纖維直徑顯著相關(guān)；FoxO4基因表達量與肌纖維直徑和肌纖維面積呈顯著負相關(guān)。
　　 以川南山地黃牛、秦雜牛、西雜牛為試驗材料，應(yīng)用測序技術(shù)研究了FoxO1、FoxO3、FoxO4基因的多態(tài)性，結(jié)果在FoxO1基因中檢測到8個多態(tài)位點，均位于第三外顯子區(qū)域，具體為nt250370(SNP1)由C-→T、nt250433(SNP2)由T

6、→C、nt250463(SNP3)由A→G、nt250499(SNP4)由G→A、nt250544(SNP5)由C→A、nt250661(SNP6)由T→C、nt250920(SNP7)由C→T、nt251031(SNP8)由G→A。8個SNP位點構(gòu)成了9種單倍型，H1(CCAACTCG)和H3(CCAACTCA)單倍型占優(yōu)勢，9種單倍型共構(gòu)成了15種單倍型組合。FoxO1基因單倍型組合對肉質(zhì)性狀遺傳效應(yīng)分析表明：FoxO1基因單倍型組

7、合對剪切力、肌纖維直徑和肌纖維密度的遺傳效應(yīng)達到顯著水平(P＜0.05)，單倍型組合H3H4具有最低的剪切力、肌纖維直徑和最高的肌纖維密度，對牛肉肉質(zhì)具有正效應(yīng)。
　　 在FoxO3基因中檢測到8個多態(tài)位點，均位于第二外顯子區(qū)域，分別為nt190010(SNP1)C→T突變，nt189659(SNP2)C→T突變，nt189656(SNP3)C→T突變，nt189584(SNP4)G→A突變，nt189476(SNP5)C→A，

8、nt189302(SNP6)A→G突變，nt189233(SNP7)C→T突變，nt188968(SNP8)G→C突變。8個SNP位點構(gòu)成了12種單倍型，H1(CCCGCACG)單倍型頻率最高，占71.25％，由12種單倍型構(gòu)成了13種單倍型組合。FoxO3基因單倍型對三個肉牛群體的肉質(zhì)性狀遺傳效應(yīng)分析表明：FoxO3基因單倍型組合對肌內(nèi)脂肪含量、肌纖維直徑和肌纖維密度的遺傳效應(yīng)達到顯著水平(P＜0.05)，單倍型組合H1H6具有最低的

9、剪切力，最高的肌纖維密度和最小的肌纖維直徑，該單倍型組合對牛肉嫩度具有正效應(yīng)。
　　 在FoxO4基因中僅檢測到1個多態(tài)位點，位于第二外顯子區(qū)域，具體為nt454949發(fā)生G→A突變，整個群體存在2種單倍型，H1(G)單倍型頻率遠高于H2(A)。FoxO4基因單倍型對三個肉牛群體的肉質(zhì)性狀遺傳效應(yīng)分析表明：單倍型組合對肌纖維直徑和肌纖維密度的遺傳效應(yīng)達到顯著水平(P＜0.05)，H2H2具有較低的肌纖維直徑和較高的肌纖維密度，該