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本研究将GPR54基因作为牛早熟性状的候选基因,以本地黄牛、西门塔尔牛、荷斯坦牛以及皖北牛育种群等为试验群体,通过对牛GPR54基因5’调控区序列进行分析,以研究5’调控区的多态性、启动效率及其与牛早熟性状的关联性。实验提取牛耳组织或血液基因组后,利用PCR技术克隆了GPR54基因5’调控区长度973bp的片段(GPR973),通过序列测定、SNP分型、生物信息学预测分析、双荧光素酶报告基因验证以及方差分析等方法对牛GPR54基因5’调控区GPR973序列进行了功能研究。结果表明:
1.GPR973序列与山羊和人相应序列的同源性分别为93%和43%;启动子分析表明GPR973距CDS起点上游110bp160bp和744bp794bp处存在2个潜在的启动子区域,110bp处的启动子序列内存在一个TATA框。
2.GPR973 序列存在Sox5、SRY、Mat1M、Dfd、GATA2、cMyb、NIT2、STRE、MZF1、MyoD、MATa1、cap、Dof2、GCR1、Poly A、GATA1、AP4、STATx和 ADR1等多种潜在调控元件。
3.在GPR973序列中检测到两个SNP位点,分别是距离CDS起点上游第754位的T→C突变(T754C)和起点上游第816位的C→T突变(C816T)。在C816T位点,PCR产物经MaeⅡ酶切出现3种基因型:C816C(157bp和184bp片段)、T816T(341bp片段)
和C816T;在T754C位点,PCR产物经NlaⅣ酶切形成T754T(218bp和123bp片段)、C754C(341bp片段)和T754C3种基因型。在皖北牛育种群体中,联合2个位点出现4种基因型:C816CT754T、C816TT754C、T816TC754C和C816CT754C,基因型频率分别为0.5431、0.4310、0.0172和0.0086,而在西门塔尔牛、荷斯坦牛和安徽地方黄牛只发现1种基因型,分别为C816CT754T和T816TC754C。
4.双荧光素酶报告基因验证不同 GPR973基因型在真核细胞中的启动子效率表明,带有 GPR973816CT754启动子的萤火虫与海肾荧光素酶荧光强度之比显著高于GPR973816TC754启动子,效率提高79.31%(p<0.01)。
5.关联分析显示,816CC754TT基因型牛的初情期比816TT754CC基因型牛的初情期提前了1.28月,可见GPR54基因的变异与牛早熟性具有一定的关联性。