牦牛毛色基因的研究进展

操银红

(西北民族大学生命科学与工程学院动物科学 甘肃兰州 730124)

1 前言

随着人们生活水平的不断提高,交通运输业的飞速发展,牦牛业的市场越来越宽阔。更多的牦牛毛、绒制品流入到内地甚至是沿海地区,满足了不同人群对其的需求。尤其是牦牛绒毛制品,在新的生产加工技术手段不断涌现的前提条件下,有了很大的改善。但是由于大多数牦牛绒毛色泽较深暗,所以在加工的过程中颜色工艺是最为难的,同时染色环节也是最容易出现问题的。所以必须对这一点进行有效的改善。其中基因水平探究控制牦牛毛色遗传作为重要的考虑因素。

2 毛色形成的机理

牦牛和其它种类的动物一样,他的毛色根毛发中的色素有很大的关系,牦牛的毛发之所以呈现出深黑色或者是雪白色,主要是因为它的毛发中所含的黑色素与白色素在作怪。其中黑色牦牛的毛发中含有棕黑色素或褐黑色(phaeomelanin),形状是圆形颗粒,性状上易溶于碱中;另一种是真黑色素(eumelanin),二者之间的数量的多说以及集中分布的位置对牦牛毛发的颜色起着决定性的影响作用。Agouti,Pomc和Extension对于两种黑色素的影响有着很大的作用,它们通过黑色素肾上腺皮质激素受体1分别来编码Agouti信号蛋白(ASP),黑色素细胞刺激激素(MSH)和MSH受体(MC1R)[1]。

3 牦牛MC1R基因

3.1 MC1R基因

黑色素皮质激素受体1(Melanocortin Receptor 1,MC1R)由extension的编码数字组成,是G蛋白耦合的重要组成者,从长度上来看主要由310个氨基酸(牛是317个、鸡是314个)构成,在某种程度上外显性比较强。MC1R的蛋白有7个跨膜组成,其中作为不起眼的是G蛋白耦合状体[2]。可以将MC1R基因位置控制在18号染色体之上,长954bp。

3.2 牦牛MC1R基因的研究进展

有学者对不同的牦牛类型进行了对比性的分析,对黑色素皮质素受体1(Melanocortin receptorⅠ,MC1R)基因编码区进行了克隆测序及分析。结果表明,牦牛的MC1R基因编码区全长954bp,编码317个氨基酸;这几个牦牛与其它品种之间的毛发在MC1R基因对比中发现共有13个碱基区别性,无碱基的增加与缺失会对编码蛋白中的氨基酸的区别性产生很大的影响。系统进化分析显示,麦洼牦牛与斯布牦牛的MC1R基因相似性最近。高旭东等[4]为探索4个牦牛品种MC1R基因多态性的相关信息,相关数据结果显示,与GenBank中牛MCIR基因序列(登录号:AF445641.1)进行对比,不同片段的扩张出3 891 bp处发生C→G的变异,在3 912 bp处出现T→C的变异,产生CC、DD、EE、CD、CE和DE6种基因型。他[5]在研究牦牛MC1R基因多态性与毛色形成的相关性,表明天祝白牦牛和九龙牦牛均有3种基因型(AA、BB、AB),但天祝白牦牛的多态性较低,而九龙牦牛表现为中度多态。经χ2适合性检验,2个牦牛品种在该基因多态位点上均偏离Hardy-Weinberg平衡。徐敏等[6]手机了上述集中不同的品种的32个个体的新鲜耳组织,同时并提取了他们的DNA,对不同的毛色分布情况进行了统计,采用标准的分析研究措施对MC1R基因的序列展开了探究,发现牛MC1R编码区126处存在一处特殊的SNP(单核苷酸多态性),MC1R基因序列具有多态性,表现为4种等位基因。

4 牦牛 Agouti基因

4.1 Agouti基因

对于该种类型的基因的准确表达会对伪黑素的出现造成很大的影响,但是Agouti的无效表达却会对直黑素的产生造成很大影响,对两种不同的黑色素的的有效转换产生很大的作用。Agouti基因位点也会出现一些变化,这些变化不但会对牦牛的毛色产生重大的影响,同时也会生物学的发展起到一定的作用。

4.2 牦牛Agouti基因的研究进展

张建一等[7]以Agouti基因作为牦牛毛色调控的候选基因,探索Agouti基因编码区序列多态性,为阐明Agouti与毛色形成的相关性及毛色形成机理奠定基础。以天祝白牦牛和黑色被毛甘南牦牛皮肤总RNA为模板,采用RT-PCR技术扩增,成功获得了牦牛Agouti基因编码区序列。采用生物信息学方法预测分析Agouti基因及其编码蛋白的基本理化性质、信号肽、疏水性、二级结构等;采用DNA混合池测序法和直接测序法,检测牦牛Agouti基因编码区的序列变异。结果表明扩增得到的Agouti基因的编码区是一条长为593bp的DNA序列。黑色甘南牦牛和天祝白牦牛皮肤的Agouti基因序列相同,并与黄牛基本一致。Agouti基因编码蛋白属于亲水性蛋白,有一个明显的信号肽,含有多个磷酸化位点。其二级结构主要以α螺旋和无规则卷曲为主。Agouti基因编码产物氨基酸邻接系统树表明,不同品种的牦牛,其中Agouti氨基酸的类型以及数量具有一定的类似性,并且牦牛Agouti基因编码区中无多态性位点。

5 小结

作为牧民们的一种经济收入来源,牦牛毛发的颜色对于毛制品自身的市场价值有着很大的影响。所以,所以为了对它的毛发的颜色进行有效的控制,基因多态性、在组织中的区别性表现及其不同基因间的相互影响会对毛发的颜色产生不同的影响。且候选基因多态性与毛色性状间的关联性也可以作为品种培育过程中的一个考虑的因素。通过上述相关研究,可以为今后工作的开展提供一定的依据,Agouti基因与牦牛毛色性状的影响以及牦牛的毛色遗传机理、基因定位、基因表达调控等方面的工作具有有效的推动作用。

[1]Kobayashi T,Imokawa G,Down -regulation of silver locus protein in pheomelanogenic murine hair bulbs[J].Journal of Dermatological Science,1995,10:61-102.

[2]唐懿挺,钟红梅,姬秋梅,张成福,柴志欣,赵尚娟,白雪,信金伟,钟金城.牦牛MC1R基因的克隆测序及其分析研究[J].生物技术通报,2011,06:88-93.