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绵羊是重要的草食家畜，多胎性状是绵羊重要的经济性状之一，绵羊的多胎性能引起人们的普遍重视。研究发现高产Booroola美利奴羊的多胎性能是由于FecB基因突变所致，该突变对绵羊排卵率是基因的加性效应，绵羊FecB基因实际为骨骼形态蛋白IB型受体（BMPR-IB）基因。中国美利奴羊（新疆军垦型）多胎品系是我国自己的培育品系，产羔率能够达到185％以上，因此，揭示BMPR-IB基因在中国美利奴（新疆军垦型）羊群中的遗传特性以及对绵羊产羔性能的作用机理具有重要意义，能够为更好地利用BMPR-IB基因实施标记辅助选择提供理论依据。
本研究选取绵羊BMPR-IB基因、GDF5基因和BMP4基因作为影响绵羊产羔数的候选基因，以五个世代的中国美利奴羊（新疆军垦型）毛用多胎品系和肉用多胎品系作为研究材料，针对BMPR-IB基因制备快速检测A746G位点的寡核苷酸芯片；应用RT-PCR和Northern杂交技术研究绵羊BMPR-IB基因不同基因型以及组织特异性表达特性；设计shRNA片段，进行BMPR-IB基因的RNAi实验，研究BMPR-IB基因的功能；采用RT-PCR克隆绵羊BMPR-IB基因、GDF5基因和BMP4基因；采用测序、PCR-SSCP和PCR-RFLP的方法检测绵羊BMPR-IB基因、GDF5基因和BMP4基因的多态性，开展群体遗传学的分析，并进行基因多态性与绵羊产羔性状的相关分析。主要研究结果如下：
（1）利用寡核苷酸芯片的优点，设计、合成并筛选针对绵羊BMPR-IB基因A746G位点的六条探针，建立BMPR-IB基因芯片杂交检测方法和SNP位点基因芯片分型方法，通过实验进一步说明了应用寡核苷酸芯片能够快速、准确地实现绵羊多胎性状主效基因标记辅助育种。
（2）应用RT-PCR和Northern杂交技术，检测到发情期不同基因型绵羊左侧和右侧卵巢中BMPR-IB基因mRNA水平没有差异；而BMPR-IB基因在绵羊卵巢、耳组织、脊髓中高表达，在下丘脑、垂体、肾脏、输卵管、子宫、骨骼肌以及骨骼中表达丰富，在肝脏中未见表达，说明BMPR-IB基因的分布与其功能相关。
（3）克隆BMPR-IB基因，经过测序、PCR-SSCP和PCR-RFLP分析基因多态性位点，BMPR-1B基因5UTR没有检测到SNP位点；在基因编码区检测到A746G和C1113A两个位点；3UTR检测到A3019G位点；序列登录GenBank数据库（登录号：EU183347）。其中，C1113A的碱基突变没有引起氨基酸的变化；A746G为已知位点，导致BMPR-IB蛋白第249位的谷氨酰胺突变为精氨酸（Q→R），卡方检验表明两个绵羊群体处于Hardy-Weinberg平衡状态，最小二乘模型分析表明A746G突变对绵羊产羔数的影响达到了极显著的程度（P<0.001），B等伉基因对母羊产羔数具有明显的显性效应，显性效应为0.13，加性效应为0.2，中国关利奴多胎群体初产和经产绵羊以B+型居多，BB基因型母羊的平均产羔率为183.3％，B+基因型母羊的平均产羔率为182，6％，++基因型母羊的平均产羔率为122.9％，差异显著（P<0.05）。最小二乘模型分析表明A3019G位点与绵羊产羔数没有关系（P>0.05）。A746G和A3019G两个位点的连锁不平衡及单倍型分析表明，BMPR-IB基因的两个位点处于连锁平衡状态，两个位点之间的单倍型存在与绵羊产羔数相关的QTL，BC/BD单倍型与绵羊产羔数密切相关，证实BMPR-IB基因为中国美利奴（新疆军垦型）多胎性状的主效基因，能够用BMPR-IB基因预测母羊的产羔数。
（4）克隆绵羊GDF5基因，经过测序、PCR-SSCP和PCR-RFLP分析基因多态性位点，GDF5基因序列在物种的进化过程中比较保守，绵羊与牛遗传距离最近。在基因编码区检测到C310T碱基突变，导致第104位的脯氨酸突变为丝氨酸（P→S）。应用最小二乘模型分析表明GDF5基因C310T位点与绵羊产羔数没有关系，C310T位点在肉用多胎品系和毛用多胎品系中处于H-W不平衡（P<0.05），为中等杂合程度和中度多态基因座位。经过对GDF5蛋白质的预测，C310T的碱基突变导致了蛋白质二级结构在104位氨基酸处的β转角和无规卷曲发生了明显改变，需要进一步研究C310T的碱基突变是否与绵羊生长发育相关。
（5）克隆绵羊BMP4基因，经过测序、PCR-SSCP和PCR-RFLP分析基因多态性位点，在3UTR发现六个碱基（ACACAC）的插入/缺失位点，BMP4基因在物种的进化过程中非常保守，序列登录GenBank数据库（登录号：EU183348）。应用最小二乘模型分析发现BMP4基因3UTR的6bp插入/缺失位点与绵羊产羔数没有关系，应用Targetscan预测分析发现在6bp插入/缺失位点有2个miRNA结合位点发生改变，分别为hsa-miR-147和hsa-miR-644两个片段，预示该位点是影响BMP4基因转录的功能性位点。
（6）针对BMPR-IB基因设计shRNA干扰片段，与pGenesil-1载体成功构建shRNA表达框；从成熟的卵母细胞中分离培养颗粒细胞，shRNA表达载体转染绵羊颗粒细胞，应用RT-PCR对于扰效果进行分析，结果表明设计的shRNA干扰片段能够有效降低绵羊颗粒细胞中BMPR-IB基因mRNA水平，其中pGenesil-BmshRNA29质粒的干扰效果要优TpGenesil-BmshRNA10和pGenesil-BmshRNA60的干扰效果。蛋白质SDS-PAGE电泳结果说明，pGenesil-BmshRNA29使颗粒细胞中BMPR-IB蛋白部分下调，而pGenesil-BmshRNA60明显干扰了颗粒细胞中BMPR-IB蛋白质的合成。pGenesil-BmshRNA29与pGenesil-BmshRNA60质粒转染颗粒细胞之后，颗粒细胞分泌孕酮量上升，与对照组差异显著（P<0.05）。说明通过RNAi能够在体外模拟绵羊BMPR-IB基因突变以后所产生的效果。
（7）通过群体遗传学分析表明在中国美利奴（新疆军垦型）多胎品系羊群体中，BMPR-IB基因的表型遵循孟德尔遗传分离模式，BMPR-IB基因的A746G是常染色体突变。对BMPR-IB基因A746G位点等位基因频率在中国美利奴肉/毛用两个多胎品系群体中的五个世代间变化趋势进行分析，结果表明世代间+等位基因频率均高于B等位基因频率；随着应用BMPR-IB基因开展标记辅助选择，对多胎性状的选择强度逐渐加大，B等位基因频率逐渐上升，最终在多胎品系育成时，A746G位点在两个品系中都达到H-W平衡状态。