绵羊FUT8基因多态性及其与生长性状的关联分析

2022-10-20尚明玉毕亚珍胡文萍

中国畜牧兽医 2022年10期

冯勉，尚明玉，毕亚珍，胡文萍，张莉

(中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京 100193)

乌珠穆沁羊和湖羊是中国重要的地方绵羊品种，其中乌珠穆沁羊具有产肉性能好、生长速度快、耐粗饲和抗病力强等优点，在中国内蒙古地区被大量饲养[1-2]。湖羊具有性成熟早、繁殖力高、发育速度快和适应力强等优点，近年来逐渐被全国很多地方引入[3-5]。分子标记技术因具有更丰富的信息量、更高的准确性已经在畜禽种质资源评价、候选功能基因定位、疾病诊断与治疗和分子辅助育种等方面被广泛应用[6-8]。

岩藻糖基转移酶8(fucosyltransferase 8，FUT8)基因是岩藻糖基转移酶家族成员之一，位于绵羊7号常染色体上，在哺乳动物组织中普遍存在，并对正常的生长发育具有重要的作用[9-11]。研究发现，FUT8是唯一能够负责产生核心聚焦结构的酶，在核心岩藻糖基化过程中，仅FUT8能够催化N-聚糖完成糖基化[12]。Wang等[10]研究发现，敲除FUT8基因会影响小鼠的正常生长，导致小鼠发育迟缓甚至死亡，其致病机理与TGF-β信号通路密切相关。李明等[13]研究证实，敲除FUT8基因不仅影响小鼠的正常发育，而且影响小鼠肠道微生物的组成。Seth等[14]研究发现，在斑马鱼FUT8基因敲低模型中，FUT8基因表达量降低会导致斑马鱼轻度独眼、小前脑和U形体节缺陷。Yoshida等[15]对1 309条尼罗罗非鱼8个表型性状的全基因组关联分析结果表明，FUT8基因的1个突变位点与总增重及日增重均具有显著相关性。在人的肝癌研究中，降低FUT8基因的表达可以降低肝癌细胞的活性并减弱细胞的转移和侵袭能力[16]。目前，FUT8基因在畜禽研究中报道较少，仅在俾路支羊中发现FUT8基因的1个SNP与日增重显著相关[17]。因此，开展绵羊FUT8基因多态性与生长发育表型相关性的研究具有重要的意义。

本研究以乌珠穆沁羊和湖羊为研究对象，通过检索数据库和查阅文献[18]，选择与体重、体尺性状相关联的FUT8基因g.74522417 C>T位点，采用飞行时间质谱及基因芯片2种方法对FUT8基因g.74522417 C>T位点进行基因型检测，并将基因型与2个品种绵羊生长性状进行关联分析，以期为丰富绵羊分子标记资源、改良绵羊生长发育性状提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验群体和表型数据

307只乌珠穆沁羊来自内蒙古东乌珠穆沁旗原种羊场和正蓝旗羊场，993只湖羊来自甘肃中盛华美羊产业发展有限公司。试验羊健康水平良好且体况相近，采用统一的饲养标准、营养水平和管理规范。颈静脉采集血样并装于含有抗凝剂的离心管中，―20 ℃保存备用。使用血液基因组DNA提取试剂盒(Omega公司)提取绵羊血液基因组DNA，―80 ℃保存备用。生长性状测定指标包括：乌珠穆沁羊4月龄体重和体尺(体高、体长、胸围、管围)，6月龄体重和体尺(体高、体长、胸围、管围、胸宽、胸深)；湖羊初生重、断奶重、2月龄重，3、4月龄的体重和体尺(体高、体长、胸围、管围、胸宽、胸深、腰角宽、十字部高)，5、6月龄的体重和体尺(体高、体长、胸围、管围、胸宽、胸深、腰角宽、十字部高)以及背膘厚度、眼肌面积。所有性状指标均按照《肉羊生产性能测定技术规范》(T/CAAA080—2022)的规定执行，并对表型数据进行校正，校正后均呈正态分布。

1.2 位点信息及引物合成

通过查询数据库确定FUT8基因存在于绵羊的7号染色体，g.74522417 C>T位点所在位置为FUT8基因的内含子区域。根据突变位点的物理位置信息，采用Assay Design 3.1软件设计合适的引物，其中上游引物：5′-ACGTTGGATGCATGT-AGCTCAGAAACACAG-3′；下游引物：5′-ACGT-TGGATGTTGGTCTAGGAAAGAAAAG-3′。引物由SEQUENOM公司合成。

1.3 基因分型

采用Illumina OvineSNP 600K BeadChip及Illumina OvineSNP 50K BeadChip芯片分别对乌珠穆沁羊和湖羊2个群体FUT8基因g.74522417 C>T突变位点进行基因型检测，利用Plink 1.90对2个品种绵羊芯片数据进行质量控制。采用Sequenom MassARRAY®SNP技术对乌珠穆沁羊FUT8基因g.74522417 C>T突变位点进行基因型检测，分型所用的DNA样本均经检测合格之后方可使用。具体步骤包括：利用设计合成的特异性引物进行PCR扩增；扩增产物磷酸化处理；单碱基延伸；延伸产物纯化；纯化产物点样至芯片上；飞行时间质谱；提取原始数据。

1.4 数据统计分析

使用Excle 2016计算FUT8基因g.74522417 C>T位点的基因频率、基因型频率、纯合度(homozygosity,Ho)、杂合度(heterozygosity,He)和有效等位基因数(effectively allele number,Ne)。通过χ2检验检测突变位点在群体中的哈代-温伯格平衡状态，其中P>0.05表示该位点处于哈代-温伯格平衡状态。通过多态信息含量(polymorphic information content,PIC)检测基因变异程度，其中PIC<0.25表示低度多态；0.250.50表示高度多态，基因多态性越高变异程度越大[19]。利用SPSS 25.0统计软件中的单因素方差分析对基因型和表型性状进行关联分析，利用邓肯氏法进行差异显著性检验，数据用平均值±标准误表示，P<0.05表示差异显著；P<0.01表示差异极显著[20-21]。

2 结果

2.1 FUT8基因g.74522417 C>T位点分型及多态性

在乌珠穆沁羊群体中，FUT8基因g.74522417 C>T位点通过绵羊600K芯片和飞行时间质谱分型的结果相同，均检测到3种基因型：CC、TC和TT，其中TC型为优势基因型；多态信息含量为0.37，属于中度多态；纯合度、杂合度及有效等位基因数分别为0.50、0.50和2.00(表1)。χ2检验结果表明，FUT8基因g.74522417 C>T位点在乌珠穆沁羊群体中处于哈代-温伯格平衡状态(P>0.05)。

在湖羊群体中，FUT8基因g.74522417 C>T位点通过绵羊50K芯片也检测到3种基因型：CC、TC和TT，其中TC为优势基因型；多态信息含量为0.37，属于中度多态；纯合度、杂合度及有效等位基因数分别为0.50、0.50和1.98(表1)。χ2检验结果表明，FUT8基因g.74522417 C>T位点在湖羊群体中处于哈代-温伯格平衡状态(P>0.05)。

2.2 FUT8基因g.74522417 C>T位点与乌珠穆沁羊不同发育时期生长性状的关联分析

由表2可知，4月龄乌珠穆沁羊FUT8基因g.74522417 C>T位点TC基因型个体体长显著大于CC基因型(P<0.05)，6月龄TC基因型个体体高显著大于TT基因型(P<0.05)，其他生长性状在不同基因型个体之间均无显著差异(P>0.05)。

2.3 FUT8基因g.74522417 C>T位点与湖羊不同发育时期生长性状的关联分析

由表3、4可知，各时间点湖羊FUT8基因g.74522417 C>T位点不同基因型个体间体重差异均不显著(P>0.05)；3月龄湖羊TC和CC基因型个体管围显著大于TT基因型(P<0.05)；5月龄湖羊CC基因型个体管围和腰角宽均显著大于TT基因型(P<0.05)；6月龄湖羊CC基因型个体的管围极显著大于TT基因型(P<0.01)，其他体尺性状不同基因型个体之间差异均不显著(P>0.05)。由表5可知，6月龄湖羊FUT8基因g.74522417 C>T位点CC基因型个体眼肌面积显著大于TT基因型(P<0.05)，5、6月龄背膘厚度和5月龄眼肌面积不同基因型个体之间差异均不显著(P>0.05)。

表5 FUT8基因g.74522417 C>T位点与5、6月龄湖羊眼肌面积和背膘厚的关联分析Table 5 The association analysis of FUT8 gene g.74522417 C>T with eye muscle area and backfat thickness in Hu sheep at 5 and 6 months of age

3 讨论

近年来，随着人民生活水平的不断提高，羊肉需求量也日益增加。中国虽是养羊和羊肉消费大国，存栏量、出栏量和羊肉产量均居世界第一位，但单产水平较低，自给能力不足，绵羊胴体重与畜牧业发达国家相比仍然存在较大差距[22-24]。随着生物信息学与分子生物学技术的快速发展，畜禽动物遗传育种技术也取得了相当的进步，利用分子标记辅助选择技术来优化经济性状指标和培育高产优良品种已逐渐成为重要的育种手段。因此，挖掘和筛选绵羊生长性状的关键候选基因和标记位点有助于加快其分子选育进程，加速优质种羊培育，提高养殖者的经济效益。

FUT8基因在哺乳动物组织中广泛表达，是翻译后N-糖基化修饰过程中的关键酶，这种翻译后修饰可快速改变蛋白质的生物学性质。FUT8能够与多种蛋白质及受体相互作用，广泛参与调节细胞内的多种代谢及信息传递途径，对细胞生长和分化具有显著影响[25]。目前，FUT8基因的研究主要集中在小鼠和人上，与机体正常器官和骨骼肌发育密切相关[13-14]。为了深入探索FUT8基因与绵羊生长性状的相关性，本研究通过基因分型检测了FUT8基因g.74634571 C>T位点在湖羊和乌珠穆沁羊2个群体中的多态性，结果发现，FUT8基因g.74522417 C>T位点在2个绵羊群体中均处于哈代-温伯格平衡状态，说明FUT8基因g.74522417 C>T位点在长期的选择和进化过程中具有较强的遗传稳定性，受到较少的人工选择，未发生遗传漂变。FUT8基因g.74522417 C>T位点在湖羊和乌珠穆沁羊中的有效等位基因数约为2，说明该位点在湖羊和乌珠穆沁羊群体中均匀分布。纯合度和杂合度均为0.50，表明在这2个绵羊群体中遗传丰富度较高。FUT8基因g.74522417 C>T位点在乌珠穆沁羊和湖羊群体中均处于中度多态，说明该位点在这2个绵羊群体中的变异可能性较大，作为选择位点的潜力较大。

研究发现，FUT8基因与鸡体内脂肪沉积显著相关[25]；FUT8基因g.74634571位点与0～6月龄俾路支羊日增重显著关联[17]。本研究结果表明，在乌珠穆沁羊群体中，FUT8基因g.74522417 C>T位点TC基因型个体4月龄体长显著大于CC基因型，6月龄个体体高显著大于TT基因型；在湖羊群体中，FUT8基因g.74522417 C>T位点TC和CC基因型个体3月龄管围显著大于TT基因型个体，CC基因型个体5月龄管围、腰角宽及6月龄管围、眼肌面积均显著或极显著大于TT基因型。尽管FUT8基因g.74522417 C>T位点与湖羊和乌珠穆沁羊体重的相关性并不显著，但本研究发现，TC基因型乌珠穆沁羊个体体尺更具优势，TC和CC基因型湖羊个体体尺更具优势，FUT8基因g.74522417 C>T位点在不同程度上与乌珠穆沁羊和湖羊的生长发育性状显著关联。因此，FUT8基因g.74522417 C>T位点可作为影响乌珠穆沁羊、湖羊生长发育性状的候选分子标记。