黃牛生長發育相關基因的研究進展

田 謎，賀芷慧，汪喜衛，陶玲慶，馬曉霞，張德榮，霍生東，趙永清*

（1.西北民族大學生命科學與工程學院，甘肅 蘭州 730000；2.西北民族大學生物醫學研究中心，甘肅 蘭州 730000)

黃牛屬于我國固有的普通牛種，角短，毛短，皮毛有黃褐色、黑色或雜色。遺傳性狀穩定, 頭部略粗大，角形不同。體質粗壯，構造緊密，肌肉發達，四肢強健，蹄質堅實。研究黃牛生長發育相關基因，可對黃牛特性及品種標準,并確定由役用兼用型向肉用兼用型發展的選育方向，促進了黃牛數量的發展和質量的提高。

1 黃牛生長發育相關基因的研究進展

根據黃牛生長發育間關系的特性，利用現代生物技術培育出生長發育優良的中國黃牛，是當前的重要任務。

1.1 調控遺傳性狀篩選的相關基因

遺傳性狀的篩選是黃牛個體生長發育的基因調控的重要功能。

成纖維細胞生長因子21(fibroblastgrowthfa ctor21,FGF21)是一種重要的脂肪代謝調節因子[1],其具有促進脂肪細胞攝取葡萄糖、促進內皮細胞的游走、平滑肌細胞的增殖、新血管形成及修復損害的內皮細胞等功能。有研究發現，FGF21基因第297位和第940位的多態性與南陽牛18月齡體重相關，且這種關聯表現為一種綜合效應。選取5個中國地區的黃牛并對FGF21基因的多態性進行分析，以CRS-PCRRFLP和DNA測序技術為方法進行檢測，且與南陽牛的生產性狀進行關聯分析[2]。

FGF21對于維持大腸的正常功能具有重要作用，而維持大腸的正常功能的形態和功能具有重要作用的還有一種基因就是SCFA。

短鏈脂肪酸(shortchainfattyacids，SCFA)是動物一種主要的能量來源，GPR41和GPR43是當前已經發現的僅有的2種特異性短鏈脂肪酸受體[3]。GPR41，又稱FFAR3，是人體內最大的膜受體蛋白G蛋白偶聯受體（GPCRS）超家族中的成員，GPR43（又稱FFAR2）同GPR41一樣，也是G蛋白偶聯受體（GPCRS）超家族中的成員。有研究者采用PCR-SSCP和DNA測序技術，對郟縣紅牛、魯西牛和秦川牛3個黃牛品種共403個個體GPR41和GPR43基因的遺傳變異進行了檢測，對黃牛群體的遺傳多態性、遺傳結構、遺傳多態性與生長性狀（體重、體高、體長、胸圍、管圍、腹圍等）的關系進行了研究，發現GPR41作為脂肪酸感受器可以感知來自消化腔的短鏈脂肪酸。還能夠促進瘦素的分泌、調節糖脂和能量代謝、控制體重等。同時GPR43對動物的營養吸收和能量穩態調節起重要的作用[4]。

SCFA可促進鈉的吸收，而Na2+內流又是產生動作電位的條件之一，同時CaSR發揮作用將細胞外的信號刺激轉化為細胞內的信號，使其往下運動。

CaSR（calcium-sensing receptor）是G蛋白C家族成員，且能夠將細胞外的信號刺激轉化為細胞內的信號，并激活其下游通路，從而調節食物的攝取和消化。韓福海[5]采用PCR-SSCP和DNA測序技術檢測了魯西牛、秦川牛和郟縣紅牛CaSR基因的遺傳變異，分析了其遺傳結構和遺傳多樣性，并對這三種黃牛品種在上述突變位點與生長性狀相關性進行了分析，揭示中國黃牛CaSR基因遺傳變異位點都在外顯子上，他們分別是:NC_007299.5:g.67630865TC(Exon2)、67660395GC(Exon7)、67661546CG(Exon7)、67661892AC(Exon7)和67638409GC(Exon4)。中國黃牛CaSR基因遺傳結構分析在魯西牛(LX)、秦川牛(QC)和郟縣紅牛(JX)的Exon2上都發現P2突變位點，檢測到該位點有TT和TC兩種基因型。

遺傳性狀的篩選對我國黃牛生長性狀具有較大影響，不僅為中國黃牛的分子選育和分子標記庫的建立提供依據，還為進一步保護利用與開發黃牛種質資源以及改善與提高黃牛的生產性能提供重要的遺傳學依據。

1.2 調節生長激素的相關基因

黃牛個體在生長發育的過程中，離不開生長激素的影響。而對生長激素起調節作用的是基因。生長激素受體(GrowthHormoneReceptor,GHR)是一種跨膜糖蛋白，是細胞因子/造血因子受體超家族的成員之一，并在生長激素的活動中起著至關重要的作用[6]。有研究者對寧夏黃牛雜交改良群體GHR基因多態性展開討論。采用聚合酶鏈式反應-限制性片段長度多態性方法(PCRRFLP)對該群體70個個體的GHR基因多態性進行檢測，得出GHR基因都能擴增出338bp片段及檢測到AA和BB2種基因型，且PCR產物被限制性內切酶AluI消化后表現出多態性[7]。

促卵泡素(follicle-stimulatinghormone,FSH)是垂體分泌的一種糖蛋白激素，其主要功能是促進和維持正常的性腺發育[8]。促黃體素(Luteinizinghormonere-cepter,LHR)是哺乳動物生殖調控的重要激素[9]。有研究發現成熟培養液中單獨添加15μg/mL的FSH和單獨添加10μg/mL的LH濃度對延邊黃牛卵母細胞體外成熟及重組胚胎后期發育效果最好；但是使用最佳濃度進行協同作用時，其共同作用要好于單獨使用的效果[10]。采集屠宰后延邊黃牛的卵巢，并用抽吸法回收卵母細胞[11，12]，然后比較在0.5μg、10μg、15μg、20μg/mL條件下對卵母細胞體外成熟率,卵裂率和囊胚發育率的影響。

研究生長激素相關基因對黃牛生長發育性狀的影響，為我國地方黃牛的遺傳改良提供一定的理論依據。

1.3 調節肌肉組織發育的相關基因

肌肉組織是黃牛個體中的重要組成部分，也是衡量黃牛生長發育是否良好的一個重要衡量指標。

固醇調節元件結合蛋白1(Sterolregulatoryele mentbindingfactor1，SREBP1)是轉錄調節因子家族成員之一，可以調節脂肪沉積和SCD1基因，并間接參與脂肪代謝和生物合成[13]。硬脂酰輔酶A去飽和酶1(StearoylCoAdesaturease1，SCD1)對牛肌肉間脂肪沉積及脂肪組織中脂肪酸組成有著一定的影響[14]。有研究發現SREBP1和SCD1基因進行協同表達對延邊黃牛不同生長階段肌內脂肪的沉積有一定的正向調控重要作用；而且這兩個基因在此階段存在顯著或極顯著差異。對延邊黃牛不同生長階段SREBP1和SCD1基因表達的發育性變化以及表達水平的關聯性進行研究；選取12月齡的延邊黃牛公牛（去勢）8頭，利用微量微創活體采樣槍采集肌肉組織（臀肌）及實時熒光定量PCR的方法去分析這兩個基因在延邊黃牛不同生長階段肌肉組織中的mRNA發育性變化[15]。

SREBP1基因不僅對延邊黃牛有著影響，還對其他類型的黃牛也產生相應的影響。

徐麗[16]得出SREBP1基因第5內含子84bp缺失突變與大連雪龍黑牛背膘厚有顯著相關性，而且SS型個體背膘厚顯著高于LL和LS型個體。以128頭大連雪龍黑牛和209頭西門塔爾牛為研究對象，利用PCR技術檢測SREBP1基因第5內含子84bp的插入缺失突變，并構建SERBP1基因過表達載體，分析其多態性與牛肉中肌內脂肪組分及含量的關系[17，18]，進一步探討其結果。

研究肌內脂肪含量的多少及組成，不僅對牛肉的顏色和口味有一定的影響，更是對消費者的健康有著重要影響。且對黃牛肌肉組織的發育變化的研究，也能進一步闡明黃牛肌內脂肪沉積，并為豐富遺傳機制提供理論依據。

1.4 影響生長性狀的相關基因

黃牛的體重、體長、體高等性狀，是衡量黃牛生長發育狀況的又一重要參考指標。

阿片黑皮質素前體(pro-opiomelanocortin,POMC)是一種蛋白質前體，主要參與采食和能量平衡調控[19]，由于POMC基因不同功能肽的突變或者表達水平差異導致很多疾病的發生，因此可用于人的一些肥胖癥的檢測[20]。有研究者得出阿片黑皮質素前體（POMC）對動物采食和能量平衡具有重要作用，對關嶺黃牛92頭個體的POMC基因的多態性進行研究。發現在擴增片段為870bp的產物中，位點138，430，644，668C→T突變，位點693A→G突變。同時5個突變位點的多肽信息含量（PIC）均為中度多態 ，其中除430C→T突變位點處于哈代-溫伯格不平衡狀態（HWE），其余突變位點均處于HWE平衡狀態[21-22]。POMC基因不僅有2個變異位點與關嶺黃牛的體斜長具有關聯性，還與南陽牛體重具有關聯性[23]。

POMC參與能量平衡調控，但在調控能量平衡和體重的眾多信號分子中作為一個關鍵蛋白起作用的是SH2B1[24-25]。

SH2B銜接因子蛋白l(Srchomology2Badaptor protein1,SH2B1)屬于SH2B接頭蛋白家族，在脂肪和肌肉等組織中含量豐富，其神經元特異性過表達對高脂飲食誘導的瘦素抵抗和肥胖具有劑量依賴性的保護作用[26]。有研究發現SH2B1基因可以作為影響秦川牛生產性狀的遺傳標記候選基因。他們探討SH2B1基因在黃牛中的組織表達規律和遺傳多態性，以4個地方黃牛為研究對象，以DNA測序技術為方法，檢測SH2B1基因的多態位點并將其與秦川牛生長發育的指標進行關聯性分析 。得出C6073T能顯著影響體長、坐骨端寬和胸圍, 而T8067C能顯著影響體長和體高[27]。

為了提高黃牛生長性能的育種工作及進一步發掘黃牛生長發育關鍵性基因，檢測影響黃牛體重、體長、體高的相關基因，并分析其與生長性狀的相關性具有重要意義。

2 問題及展望

2.1 問題

一是上述研究都具有一定的地域性。縱觀上面這些研究成果，多是以某一地區或某幾個地區的黃牛作為研究對象，就如張春珍[7]、金世杰[15]、黃永震[18]及徐龍鑫[21]等人。總結出的規律并不適用于中國黃牛的整體情況。

二是這些研究不具有系統性。絕大多數研究都是基于某一個或某幾個基因，甚至是某一基因的某個組成部分去展開研究，正如孫曉梅[2]、胡艷明[10]及張毅威[27]等人。該研究沒有形成一個系統體系。

2.2 展望

隨著全球經濟一體化的發展，中國的黃牛產業也將成為一個品牌產業。研究基于與黃牛生長發育的關系，其最終目的就是通過基因的遺傳變異特性來改良中國的黃牛品種。因此，今后的研究趨勢是把中國各個地域的黃牛整體作為研究對象，使研究成果更具有代表性和典型性。同時，從系統的角度來對基因與黃牛生長發育的關系進行研究，以達到改良整個中國黃牛品種之目的。從而使中國黃牛不僅在國內畜牧業具有較強的競爭力，而且在國際競爭中能夠占有一席之地。