西藏小型豬GH基因部分序列的SNP分析

研究報告

西藏小型豬GH基因部分序列的SNP分析

王玉玨，岳敏，顧陽，顧為望，田雨光

(南方醫科大學實驗動物中心暨比較醫學研究所，廣州510515)

【摘要】目的對西藏小型豬GH基因(部分序列)進行SNP分析，篩選體型較小的基因型。 方法 采用PCR 產物直接測序法對108頭西藏小型豬GH 基因5′端部分片段進行單核苷酸多態性(SNP)分析。 結果 通過比對發現GH基因共有5個變異位點，其中T45C位點的多態信息含量最高。不同基因型生長性狀比較的結果顯示：在GH基因中T45C突變位點上TC基因型6～8月齡的西藏小型豬的腹圍值較小，G84A突變位點上AA基因型3～5月齡的西藏小型豬的體重、體長值較小，G93A 突變位點上GG基因型6～8月齡的西藏小型豬的體長、體高值較小。結論在GH基因中T45C、G84A、G93A位點突變的TC、AA、GG基因型可能與體型較小有關。同時發現西藏小型豬在以上位點遺傳變異程度大，具有較高的雜合度和遺傳多樣性，可以為選育工作提供比較豐富的素材。

【關鍵詞】西藏小型豬；GH基因； SNP

[基金項目]國家自然科學基金(81402625)；國家973項目(2011CBA01006)；廣東省自然科學基金(S2013010014720)；中國博士后科學基金(2014M550439)；國際科技合作專項(2011DFA33290)。

[作者簡介]王玉玨( 1983-)，女，助理研究員，研究方向: 比較醫學和人類疾病動物模型，E-mail: yujue.wang@qq.com。岳敏( 1983-)，女，實驗師，研究方向: 比較醫學和人類疾病動物模型。E-mail: 343779791@ qq.om。兩者為并列第一作者。

[通訊作者]田雨光( 1987-)，男，博士生，研究方向: 比較醫學和人類疾病動物模型，E-mail: yuguang.tian@qq.com。顧為望(1956-)，男，教授、博導，研究方向: 比較醫學和人類疾病動物模型。E-mail: 645294283@qq.com。

【中圖分類號】R332【文獻標識碼】 A

doi:10.3969.j.issn.1671.7856. 2015.001.009

Single nucleotide polymorphism analysis of growth

hormone gene in Tibet minipigs

WANG Yu-jue，YUE Min，GU Yang，GU Wei-wang，TIAN Yu-guang

(Center of Laboratory Animal and Institute of Comparative Medicine of Southern Medical University，Guangzhou 510515, China)

Abstract【】ObjectiveTo screen genotypes of small body in Tibet minipigs by single nucleotide polymorphism analysis (SNP) of growth hormone (GH) gene. Methods The PCR products are sequenced. According to the results, SNP analysis are applied in GH gene 5′ fragment of 108 Tibet minipigs. ResultsFive mutation points were found by comparison. The polymorphism information content of the T45C locus is highest. The results of growth traits of different genotypes showed that the abdomen of 6～8 month old Tibet minipigs of TC genotype at T45C mutation site is small; the weight and height of 3～5 month old Tibet minipigs of AA genotype at G84A mutation site is small; the body length and height of 6～8month old Tibet minipigs of GG genotype at G93A mutation site is small. Conclusion The AA TC, GG genotypes of T45C, G84A, G93A mutation sites in GH gene may be associated with small body. We also found that genetic mutations always occur in the above sites with high heterozygosity and genetic diversity, which can provide rich material for breeding research.

【Key words】Tibet minipigs；Growth hormone gene；Single-nucleotide polymorphism (SNP)

由于具有體型小、便于操作，而且解剖生理特性與人特別相近的特點，小型豬已逐漸成為生物醫藥研究的重要模式動物，應用數量逐年大幅遞增[1]。本研究中的西藏小型豬是世界上體型較小的小型豬之一，來源于青藏高原、海拔2500～4300 m的農區和半農牧區，是唯一能夠適應高海拔氣候和以放牧為主的豬種，封閉的地理環境使西藏小型豬保存了非常純正的品種資源。本課題組于2004 年將西藏小型豬從西藏引進至廣州，目前已完成風土馴化及實驗動物化研究，并開展了相關動物模型、藥物實驗及轉基因克隆等研究。從免疫學、遺傳學研究發現，該品系具有獨特的免疫相關指標和遺傳特征，加上其獨特的外形，是一種優良的實驗用小型豬品種[2]。

生長激素(growth hormone，GH)是由垂體前葉中嗜酸性細胞合成和分泌的單鏈多態激素，由190～191個氨基酸組成[3]。它是重要的生理功能物質，具有調節脂類、糖類和蛋白質代謝， 促進生長的作用[4]。GH基因是GH的遺傳物質基礎，它是重要的生理功能基因，與醛縮酶、cAMP依賴性蛋白調節單位類型存在連鎖。因此GH基因研究一直為人們所關注[5]。

本實驗采用直接測序法對西藏小型豬GH基因5’調控區部分片段的單核苷酸多態性(SNP)進行分析比較,尋找品種內SNP位點以及不同基因型與其生產性狀之間的相關性。

1材料和方法

1. 1實驗動物及基因組DNA 提取

1.1.1實驗動物

西藏小型豬(108頭)均達到性成熟和體成熟，年齡在3～8月齡之間，均由南方醫科大學實驗動物中心提供【SCXK(粵)2011-0015】。

1.1.2基因組DNA的提取

采集西藏小型豬前腔靜脈血并提取基因組 DNA(北京艾德萊生物科技有限公司全血/組織/細胞基因組DNA快速提取試劑盒)，紫外分光光度法檢測 DNA 的純度，A260/A280介于1.65～1.85之間。

1.2引物設計與合成

根據GenBank中豬GH (GI: 347618782)基因的序列，運用引物設計軟件Primer5.0設計引物，由寶生物工程(大連)有限公司合成，引物序列：上游引物 5’-GGAGGAGAAGGGACAGGG-3’；下游引物5’-TAGGTGTCGGCAGCCAGT-3’。

1.3PCR擴增

PCR擴增總體積為50 μL(北京艾德萊生物科技有限公司)，體系組成：50 ng樣品DNA，2 μL引物混合物(10 μmol/L)，25 μL 2×MasterMix(Taq DNA Polymerase: 0.05 units/μL; MgCl2:4 mmol/L; dNTPs: 4 mmol/L)，ddH2O加至 50 μL。反應條件為95℃預變性3 min；94℃變性30 s， 60℃ 退火30 s，72℃延伸90 s，35個循環；72℃延伸10 min，4℃保存。PCR產物1%凝膠電泳，凝膠成像儀下觀察。

1.4PCR產物測序分型

PCR產物送英濰捷基(上海)貿易有限公司進行純化測序。使用DNA STAR Lasergene v7.1, Chromas等生物信息軟件來尋找SNP位點，并進行基因分型。用Popgene32軟件進行SNP位點確定，同時對基因型頻率(genotypic frequency)、等位基因頻率(allele frequencies)、觀測雜合度(observed heterozygosity，Ho)、期望雜合度(expected heterozygosity，He)進行計算，并對西藏小型豬群體GH基因做 Hardy-Weinberg平衡狀態檢驗，使用PIC Calc 0.6軟件進行多態信息含量(polymorphism information content，PIC)的計算。通過SPSS13.0對具有統計學意義的基因型頻率及等位基因型頻率做卡方檢驗。

1.5西藏小型豬部分生長性狀的測量

分別選取3～8月齡的西藏小型豬早飼前用電子天平稱重;用體尺從兩耳連線中點至尾根部測體長,從兩前腿后胸肋凸起部測胸圍,肩胛部最高點站立時垂直向下測體高[6]。通過SPSS13.0對不同基因型的生長性狀進行單向方差分析。

2結果

2.1西藏小型豬基因組DNA的提取

本實驗成功的提取到了西藏小型豬的基因組DNA，通過紫外分光光度儀分析DNA提取的結果，A260/A280均在1.8～2.0之間。據電泳圖譜中DM15000 Mark的標識判斷對比，均在約15000 bp以上出現特異性條帶(圖1)。

注：泳道1為DM15000M；泳道2～7為基因組DNA。 圖1　基因組提取產物瓊脂糖凝膠電泳檢測 Note：Lanes 1: D2000Marker; Lanes 2 ～ 7: Products of DNA extraction. Fig.1　Electrophoretic pattern of PCR products

2.2PCR擴增及產物純化

通過PCR擴增獲得GH 基因片段，電泳檢測，據電泳圖譜中DM2000的標識判斷在約605 bp處出現1條特異性條帶(圖2)。圖中擴增條帶清晰，是所需的目的條帶。

注：泳道1為DM2000；泳道2～6為GH基因擴增產物。 圖2　擴增產物瓊脂糖凝膠電泳檢測 Note：Lanes 1: D2000Marker; Lanes 2～ 6: PCR products of GH gene. Fig.2　Electrophoretic pattern of PCR products

2.3西藏小型豬GH基因的多態性分析

從表1的結果我們可以看出：在GH基因擴增的這一區域中，有A12G，T45C，G84A，G93A，C133T 5個SNP位點，在A12G、G84A、G93A、C133T突變位點上的優勢等位基因分別為G、A、G、C。同時，對西藏小型豬進行基因變異度程度分析可知GH基因雜合度較高(Ho=0.3704)。GH基因A12G(PIC=0.360), T45C(PIC=0.375), G84A(PIC=0.256), G93A(PIC=0.211), C133T(PIC=0.369) 5個SNP位點多態信息含量均較高，大部分屬于中度多態。其中T45C，該位點的多態信息含量最高。所研究西藏小型豬群體GH基因做Hardy-Weinberg平衡狀態檢驗，卡方檢驗結果表明：該區域的西藏小型豬群體均處于平衡狀態(P> 0.05)。

2.4 GH基因不同基因型的生長性狀比較分析

從表2的結果我們可以看出：GH基因在T45C突變位點上TC基因型6～8月齡西藏小型豬的腹圍值較小，G84A突變位點上AA基因型3～5月齡西藏小型豬的體重、體長值較小，G93A 突變位點上的GG基因型6～8月齡西藏小型豬的體長、體高值較小。我們推測在GH基因T45C、G84A、G93A位點突變的TC、AA、GG基因型可能與體型較小有關。

3討論

成熟的豬生長激素(PGH)分子由190個氨基酸形成4個幾乎平行的α-螺旋束，呈上-上-下-下的排布形式，分子量為22×103，所含的2個二硫鍵為其生物活性所必需，其生物學功能主要是促進機體生長，增加肌肉重量和蛋白沉積等。豬GH基因全長2231 bp，由5個外顯子和4個內含子構成，定位于12q1.2～1.5[7-8]。作為生長速度的候選基因,對我國地方豬胰島素樣生長因子的研究已有很多, 但對我國小型豬GH基因的研究卻很少。近幾年來, 國內外學者已經對豬GH 基因結構做出了大量基礎性工作。自1983年Seeburg等[9]完成對豬GH 基因的cDNA 克隆, 豬GH 基因的研究取得突破性進展。2007年王榮梅等[10]采用變性高效液相色譜(DHPLC)技術，在豬生長激素(GH)基因包含第5外顯子區的572 bp序列進行未知SNPs的篩選，對有變異的色譜峰型進行分類、測序，結果發現在該區域有4處變異。其中+1579位點的變異可以用基因型頻率(AA、AB、BB)和基因頻率來估算。2010年侯冠彧等[11]以五指山豬為試驗材料，采用 PCR-SSCP 和測序相結合技術，對GH基因進行多態性檢測，并分析其與生長性狀(體重質量、體高、體長和胸圍)的相關性。結果表明，GH基因第2外顯子存在一處G→A轉換，屬沉默突變，該位點與生長性狀關聯分析顯示，BB基因型的體重顯著高于AA基因型和AB基因型。可見，由于擴增區域不同，分型的方法不同所以結果也有所差異。本實驗通過直接測序和軟件分析、發現GH基因在檢測區域中有5個突變位點，分別為A12G，T45C，G84A，G93A，C133T。在GH基因中，GH基因雜合度較高(Ho=0.3704)。GH基因A12G(PIC=0.360), T45C(PIC=0.375), G84A(PIC=0.256), G93A(PIC=0.211), C133T(PIC=0.369)5個SNP位點，多態信息含量均較高，大部分屬于中度多態。其中T45C該位點的多態信息含量最高。這表明西藏小型豬在以上位點遺傳變異程度大，具有較高的雜合度和遺傳多樣性有較大的選擇潛力，可以為選育工作提供比較豐富的素材。

表1　西藏小型豬GH基因的基因型頻率和等位基因頻率

表2　西藏小型豬GH基因不同基因型的生長性狀的比較

注:*代表TC基因型vs CC基因型的生長性狀之間有顯著性差異 (P< 0.05)，#代表GG基因型 vs GA基因型的生長性狀之間有顯著性差異(P< 0.05)，※代表GG基因型 vs AA基因型的生長性狀之間有顯著性差異(P< 0.05)。

Note：*TC genotype compare with CC genotypeP< 0.05;#GG genotype compare with GA genotypeP< 0.05；※GG genotype compare with AA genotypeP> 0.05.

雜合度又稱基因多樣度反應群體在不同基因座位上的遺傳變異，被認為是衡量群體遺傳變異的一個最適參數，與之對應的是純合度。衡量群體在一個位點上遺傳變異的指標還包括有效等位基因數和多態信息含量。一般而言，品種的基礎越廣泛，純度則越低，DNA多態性越豐富，多態信息含量(PIC)越高。當PIC>0.5時，該位點為高度多態；當 0.25

對所研究西藏小型豬群體做Hardy-Weinberg平衡狀態檢驗，結果提示群體基因遺傳平衡，樣本來自同一蒙德爾群體。同時發現GH基因在T45C突變位點上TC基因型6～8月齡西藏小型豬的腹圍值較小，G84A突變位點上AA基因型3～5月齡西藏小型豬的體重、體長值較小，G93A 突變位點上的GG基因型6-8月齡西藏小型豬的體長、體高值較小。我們推測在GH基因T45C、G84A、G93A位點突變的TC、AA、GG基因型可能與體型較小有關。

參考文獻：

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〔修回日期〕2014-10-08