PRLR 基因InDel檢測及其與陜北白絨山羊生長性狀的關聯分析

王聰亮 張政軒 付琪 魏宇新 白晶晶 宋曉越 李隴平 屈雷 朱海鯨

摘要 [目的]探究催乳素受體（prolactin receptor，PRLR）基因InDel突變對絨山羊種群生長特性的影響。[方法]以陜北白絨山羊為研究對象，采用PCR擴增和測序技術法檢測分析陜北白絨山羊 PRLR 基因的多態性，利用獨立樣本 t 檢驗和單因素方差法分析 PRLR基因 不同基因型與陜北白絨山羊生長性狀之間的相關性。[結果]在所檢測的1 176只陜北白絨山羊群體中， PRLR 基因第2內含子存在1個16 bp InDel突變，形成了純合插入型（II）、雜合型（ID）與純合缺失型（DD）3種基因型;在育成羊群體中，該InDel突變與生長性狀無顯著關聯（ P >0.05），在成年羊群體中，InDel突變與管圍性狀顯著相關（ P< 0.05）;在育成羊和成年羊全部群體中，InDel突變仍與管圍性狀顯著相關（ P< 0.05）。[結論] PRLR 基因16 bp InDel突變可能會對陜北白絨山羊生長發育產生顯著影響，該位點可作為陜北白絨山羊輔助育種的候選分子標記。

關鍵詞 絨山羊;PRLR基因;InDel;生長性狀;關聯分析

中圖分類號 S827? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2022）11-0085-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.11.022

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

InDel Detection of ?PRLR ?Gene and Its Association Analysis with Growth Traits of Shanbei White Cashmere Goats

WANG Cong-liang，ZHANG Zheng-xuan，FU Qi et al

（Shaanxi Province Engineering & Technology Research Center of Cashmere Goats，Yulin University，Yulin，Shaanxi 719000）

Abstract [Objective]In order to investigate the effect of prolactin receptor（PRLR） gene InDel mutation on the growth characteristics of cashmere goat population.[Method]The Shanbei white cashmere goats were used as the research object，and used PCR amplification and direct sequencing techniques to detect the polymorphism of ?PRLR ?gene in Shanbei white cashmere goats，and analyzed the correlation between different genotypes of ?PRLR ?gene and growth traits of Shanbei white cashmere goats using independent sample ?t -test and one-way ANOVA.[Result]The results showed that there was one 16 bp InDel mutation in intron 2 of the ?PRLR ?gene in the 1 176 Shanbei white cashmere goats population，and there were three genotypes：homozygous insertion type（II），heterozygous type（ID） and homozygous deletion type（DD），respectively.The InDel mutation was not significantly correlated with growth traits in the yearling goats population（ P >0.05），and was significantly correlated with the cannon circumference trait in the adult goats population（ P< 0.05）;In all of the goat population this InDel mutation was still significantly correlated with the cannon circumference trait（ P< 0.05）.[Conclusion]The 16 bp InDel mutation in ?PRLR ?gene may impose significant effect on the growth and development of Shanbei white cashmere goats，and this locus can be used as a candidate molecular marker for the auxiliary breeding of high-yielding Shanbei white cashmere goats.

Key words Cashmere goats; PRLR ?gene;InDel;Growth traits;Association analysisB38838FF-7371-4061-8A06-23ACEAFF21C7

催乳素（Prolactin，PRL）主要是垂體前葉分泌的一種肽類激素[1]，僅包含1個跨膜區域的膜結合蛋白，最早發現于乳腺、卵巢、睪丸等組織，PRL通過與其受體（PRLR）結合作用于靶器官，參與調控乳腺發育、黃體生成、調節滲透壓等及繁殖相關激素分泌等多種生理活動[2-3]。按照PRLR受體胞內域氨基酸數目和胞質區域組成可分為長型PRLR、中型PRLR和短型PRLR，其功能各不相同[4]。據報道，PRL在大鼠、綿羊和牛等多個物種內分布廣泛，通過與不同PRLR受體亞型結合介導，作用于相應靶細胞質膜，進而發揮其生物學作用[5-6]。

PRLR 基因作為泌乳相關基因，研究人員發現， PRLR基 因與母豬總產仔數和產活仔數顯著相關，可作為豬高產仔數性狀的候選基因[7]，國內外研究人員就 PRLR 基因對畜禽泌乳和繁殖性狀的影響展開大量研究。如， PRLR 基因側翼區一處SNP突變與疆岳驢平均日泌乳量和乳蛋白率顯著相關，可作為乳用型疆岳驢選育的有效DNA標記[8]。此外， PRLR基因 也可作為高產仔數和海門山羊選育的重要候選基因[9-10]。但 PRLR 基因多態并不是都與動物繁殖相關，如 PRLR基 因多個SNP突變位點與湖羊和濟寧青山羊等數個品種的產羔性狀無顯著關聯[11-12]。陜北白絨山羊作為優秀絨肉兼用品種，目前關于 PRLR基 因與陜北白絨山羊生產相關性狀的研究較少[13]。為此，筆者采用PCR擴增和測序技術探究 PRLR 基因InDel多態性及其與不同陜北白絨山羊群體生產性狀的相關性，以期為絨山羊的高效選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗動物與基因組DNA

試驗羊由陜西應馬安絨山羊養殖公司提供，包括618只育成羊（1.0～1.5歲）和558只成年羊（1.5～4.0歲），均為雌性。剪取試驗羊耳尖部約0.4 cm2耳組織儲存在含有70 %乙醇的1.5 mL Eppedorff管中，同時測量試驗羊體重、體高、體長、胸圍、髖寬、管圍、十字部高、胸深、胸寬、絨細度10個性狀數據[14]。同時提取試驗羊耳組織DNA[15]，-80 ℃保存備用。

1.2 主要試劑 瓊脂糖、Marker 1和PCR Master Mix，均購自天根生化科技（北京）有限公司;EB核酸染料，購自生工生物工程（上海）股份有限公司。

1.3 ?PRLR 基因InDel目的片段的PCR擴增 參照文獻[13]，選取 PRLR 基因第2內含子16 bp InDel突變位點（NC_030827.1.g.61200-61206，61209-61214，61298-61300 del GAGGGC-GGGAGGG-AAG）作為候選變異位點，并利用文獻中的引物對候選變異位點進行多態性檢測。 PRLR 基因的PCR擴增體系：PCR Master Mix 6.5 μL，上下游引物各0.3 μL，模板DNA 0.7 μL，ddH2O補至13 μL。PCR擴增程序：95 ℃預變性5 min;94 ℃變性30 s，56 ℃退火30 s，72 ℃延伸20 s，共38個循環;72 ℃再延伸10 min，4 ℃結束反應保存，擴增目的片段長度分別為143 bp和127 bp。PCR擴增產物進行3%瓊脂糖凝膠電泳并鑒定分型，引物合成與PCR產物測序均由生工生物工程（上海）股份有限公司完成。

1.4 數據統計

利用Microsoft Excel 2018軟件計算 PRLR 基因InDel突變位點的基因型頻率和等位基因頻率，使用Nei方法計算基因純合度（Ho）、雜合度（He）、有效等位基因數（Ne）和多態信息含量（PIC）等群體遺傳學參數，使用在線平臺SHEsis（https：//analysis.bio-x.cn）計算 PRLR 基因多態性是否處于哈代溫伯格（HWE）平衡[16]。其生物統計模型為 Yijk=μ+Gi+Eij，其中μ為總體平均值，Gi為基因型固定效應，Eij 為隨機誤差。利用SPSS 23.0軟件，分別運用獨立樣本 t 檢驗和單因素方差方法完成 PRLR基 因陜北白絨山羊育成羊和成年羊群體不同基因型與生長性狀的關聯分析;再利用Microsoft Excel 2018軟件計算不同群體各個性狀表型值的

平均值，用個體表型值減去平均值得到差值，運用單因素方

差方法分析不同基因型與陜北白絨山羊群體生長性狀之間的差異顯著性，其中育成羊和成年羊為一個整體，結果以“平均值±標準誤”表示。

2 結果與分析

2.1 ?PRLR 基因InDel檢測與分型 擴增產物經3.5%瓊脂糖凝膠電泳，電泳結果見圖1。陜北白絨山羊 PRLR 基因16 bp InDel位點（NC_030827.1.g.61200-61206，61209-61214，61298-61300 del GAGGGC-GGGAGGG-AAG）具有多態性，分別產生了純合插入型（II，143 bp）、雜合型（ID，143 bp和127 bp）與純合缺失型（DD，127 bp）3種基因型，產物測序結果見圖2，測序結果與PCR擴增結果一致。

2.2 ?PRLR 基因遺傳多樣性 ?PRLR 基因16 bp InDel突變位點等位基因頻率、基因型頻率、多態性信息含量（PIC）等群體遺傳學參數見表1。結果顯示， PRLR 基因16 bp InDel突變位點在陜北白絨山羊育成羊、成年羊和全部群體中均屬于低度多態（PIC<0.25），I型等位基因頻率均高于D型;該突變位點在成年羊群體處于哈代溫伯格平衡狀態（ P >0.05），但在育成羊和全部群體中偏離了哈代溫伯格平衡（ P< 0.05）。

2.3 不同陜北白絨山羊群體 PRLR 基因多態性與生長性狀的相關性分析B38838FF-7371-4061-8A06-23ACEAFF21C7

通過SPSS 23.0軟件對 PRLR 基因InDel位點多態性與不同陜北白絨山羊群體生長性狀進行相關性分析，結果見表2～4。在陜北白絨山羊育成羊群體中 （n =618），由于體重和絨細度性狀DD基因型只有2個樣本，故運用獨立樣本 t 檢驗法對其進行相關性分析，結果顯示不同基因型與生長性狀均無顯著關聯（表2）;在成年羊群體中 （n =558），ID基因型山羊的管圍顯著高于II基因型（ P< 0.05）（表3）;在育成羊和成年羊全部群體中（ n =1 176），ID基因型山羊的管圍仍顯著高于II基因型（ P< 0.05），優勢基因型與成年羊群體相同，均為ID型（表4）。

3 討論

陜北白絨山羊作為國內知名絨肉兼用山羊品種，其中陜北地區是重要養殖區域，產肉性能及遺傳穩定性差等是養殖過程中的主要問題[17]。相對傳統育種方法而言，分子標記輔助選擇技術（MAS）具有選擇準確度高、育種周期短等優勢[18]，目前已廣泛應用于家畜育種，用于改良家畜經濟性狀，提高生產性能[19-20]。

多態信息含量等與基因遺傳多樣性往往具有直接關系[21]。該突變多態信息含量顯示，在陜北白絨山羊不同群體中均屬于低度多態水平（PIC<0.25），說明群體遺傳變異較小，可適當加強選擇強度，但在育成羊和全部群體中偏離了哈代溫伯格平衡（ P< 0.05），說明可能受到遺傳漂變及人工選育的影響，而陜北白絨山羊正是人工選育與雜交形成的新品種，等位基因流失可能是其主要影響因素[22]。將 PRLR 基因16 bp InDel突變位點多態性與陜北白絨山羊的生長性狀進行相關性分析發現，該突變位點與陜北白絨山羊育成羊生長性狀無顯著關聯，但與成年羊管圍性狀顯著相關;當把育成羊和成年羊作為一個群體分析時，該InDel突變位點仍與管圍性狀顯著相關，優勢基因型與成年羊群體相同，均為ID型，具有很好的一致性。在成年羊群體中，該突變位點能顯著影響山羊的管圍性狀，但對育成羊生長性狀無顯著影響，推測可能存在以下原因：①生長發育階段不同，育成羊尚未發育完善;② PRLR 基因表達存在時序性，如 PRLR 基因在牦牛生長發育后期睪丸組織中的表達量極顯著高于前期[23]，同時5日齡與8周齡雌性大鼠肝臟組織中 PRLR 基因表達量有較大差異[24]，故 PRLR 基因可能在陜北白絨山羊不同生長發育階段存在差異表達。同時研究顯示[25]，羊體質量與管圍性狀存在顯著關聯，表明 PRLR 基因該突變位點可能會間接影響陜北白絨山羊體重性狀，其中具體機制仍需要進一步探究。

有報道稱， PRLR 基因分別定位于綿羊、山羊的16、20號染色體[26-27]，其中在綿羊腹股溝竇、脂肪和山羊肌肉、肝臟及皮下脂肪中存在不同程度的 PRLR 基因表達[28-29]。目前研究人員普遍認為 PRLR 主要通過JAK2-STAT信號轉導途徑參與機體調控，通過JAK2酪氨酸激酶的活化對STAT5轉錄因子進行磷酸化，從而形成同型二聚體，與靶基因啟動子上的γ-干擾素激活位點序列特異性結合，激活基因轉錄，誘導并調控蛋白表達[20-31]，除此之外，有絲分裂原激活蛋白（MAP）激酶途徑也被認為是參與介導PRL調控作用的重要途徑[32]。研究顯示，催乳素合成分泌與下丘腦多巴胺的調控有直接關系，多巴胺與催乳素細胞表面的多巴胺D2特異性結合，在小鼠中，缺乏多巴胺D2R受體亞型與其體重增加有直接關系[33]，小鼠敲除 PRLR 基因后骨形成速率和骨密度較敲除前有所下降[34]。研究證實， PRLR 在調控棕色脂肪細胞分化過程中發揮重要作用[35]，在刺激NIH3T3細胞快速增殖的同時還能有效促進細胞分裂蛋白激酶的激活[36]。同時研究人員發現， PRLR在 牦牛等動物肝臟、骨骼肌和腎臟均有較高表達水平[23，37]，并 且PRLR 基因p.H406R和p.M480T 2個錯義突變位點多態與大白豬背部脂肪有顯著影響[38]，說 明PRLR 基因可能參與早期動物胚胎及機體的生長發育。

綜上所述， PRLR 基因16 bp InDel突變對陜北白絨山羊管圍性狀有顯著影響，可作為陜北白絨山羊優良生長性狀選育的重要候選基因。

4 結論

該研究驗證了 PRLR 基因在陜北白絨山羊群體中存在1個16 bp的插入缺失，并發現該突變位點對陜北白絨山羊群體部分生長性狀存在顯著關聯，提示該位點可作為陜北白絨山羊分子標記輔助育種的有效DNA標記。

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