黑羽番鸭Wnt4基因的克隆、功能验证及其SNP与产蛋的关联性分析研究

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番鸭具有生长快、饲料报酬高的特点,因此受到广大养殖户的喜爱,目前已经成为我国南方部分地区特色经济产业。虽然番鸭具有肉质鲜美、适应性强等优良特点,但其繁殖力低、产蛋性能差一直是亟待解决的痛点问题。本研究以黑羽番鸭为研究对象,通过对繁殖力有影响的候选基因Wnt4的克隆及功能验证,探究Wnt4对番鸭卵巢发育排卵及繁殖能力的影响机制,为后续的遗传杂交、性状优育提供有力基础。研究过程及结果如下:1.提取北京鸭和黑羽番鸭产蛋前期7种不同组织(脾脏、胸肌、肺、心脏、肾、肝脏、卵巢)的RNA,利用实时荧光定量PCR方法检测Wnt4基因在两种鸭中的表达差异。结果显示:在北京鸭与黑羽番鸭中,Wnt4基因在脾脏、胸肌、肺、心脏、肾、肝脏中的表达量无显著差异。但在卵巢组织中,Wnt4基因在番鸭中的表达量要显著高于北京鸭,证明了Wnt4基因参与北京鸭与番鸭的基础发育,且在番鸭的卵巢功能作用中起一定的作用。2.设计引物在黑羽番鸭的卵巢组织中克隆得到Wnt4基因,并通过生物信息学软件预测分析该基因的氨基酸序列组成及结构:番鸭卵巢中Wnt4基因全长序列1762 bp,编码区长1002 bp,编码334个氨基酸,蛋白相对分子质量为64 KDa。含有3种蛋白二级结构:α-螺旋、β片层以及β转角,信号肽预测以及跨膜结构结果中发现该基因所编码的蛋白无信号肽以及跨膜结构区域,系统进化树结果分析显示该基因生物学地位进化保守。3.Wnt4基因功能验证与蛋白免疫印迹(Western Blot)结果显示:将带有Wnt4基因的重组质粒转入颗粒细胞中过表达后,提取蛋白WB检测后,发现其蛋白大小片段与预测结果一致;实时荧光定量PCR检测类固醇相关基因发现:在番鸭颗粒细胞中过表达Wnt4基因后,TGFβ2、FSHR、St AR和CYP11A1基因均有显著上调;AMH显著下调,而FSH表达量无明显显著差异,由此说明Wnt4基因能够调控黑羽番鸭卵巢颗粒细胞的类固醇相关基因的表达,促进颗粒细胞的增殖分化。4.验证Wnt4基因多态性与产蛋性状之间的关系,记录1200只黑羽番鸭产蛋时期产蛋数据,采集186只黑羽番鸭产蛋时期的血样进行PCR后,记录酶切分型结果。基因多态性分析结果如下:在该基因第一外显子SNP中,共检测出三种基因型(TA、AA、TT),其中AA基因型个体均产蛋数要明显高于TT基因个体与TA基因型个体,TT基因型个体与TA基因型个体均产蛋数无明显差异(P>0.05),证明Wnt4基因第一外显子SNP与黑羽番鸭的产蛋性状之间无明显关联性。本研究证明了Wnt4基因参与了北京鸭与番鸭的基础发育,且Wnt4基因在番鸭的卵巢发育功能作用中起一定的作用。同时本研究首次在黑羽番鸭中克隆了Wnt4基因,生物信息学分析结果确定该基因生物学地位进化保守。验证了Wnt4基因能够通过上调TGFβ2、St AR、CYP11A1等促进颗粒细胞发育的基因,同时下调AMH基因,促进黑羽番鸭的颗粒细胞增殖分化。同时还能上调黑羽番鸭卵泡颗粒细胞中FSHR的表达,促使其与FSH结合,促进卵泡发育。最后本研究分析了Wnt4基因的SNP与黑羽番鸭产蛋性状之间的关联性,结果显示该基因SNP位点与其产蛋性状无明显显著关联。
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