黄牛生长发育相关基因的研究进展

田 谜，贺芷慧，汪喜卫，陶玲庆，马晓霞，张德荣，霍生东，赵永清*

（1.西北民族大学生命科学与工程学院，甘肃 兰州 730000；2.西北民族大学生物医学研究中心，甘肃 兰州 730000)

黄牛属于我国固有的普通牛种，角短，毛短，皮毛有黄褐色、黑色或杂色。遗传性状稳定, 头部略粗大，角形不同。体质粗壮，构造紧密，肌肉发达，四肢强健，蹄质坚实。研究黄牛生长发育相关基因，可对黄牛特性及品种标准,并确定由役用兼用型向肉用兼用型发展的选育方向，促进了黄牛数量的发展和质量的提高。

1 黄牛生长发育相关基因的研究进展

根据黄牛生长发育间关系的特性，利用现代生物技术培育出生长发育优良的中国黄牛，是当前的重要任务。

1.1 调控遗传性状筛选的相关基因

遗传性状的筛选是黄牛个体生长发育的基因调控的重要功能。

成纤维细胞生长因子21(fibroblastgrowthfa ctor21,FGF21)是一种重要的脂肪代谢调节因子[1],其具有促进脂肪细胞摄取葡萄糖、促进内皮细胞的游走、平滑肌细胞的增殖、新血管形成及修复损害的内皮细胞等功能。有研究发现，FGF21基因第297位和第940位的多态性与南阳牛18月龄体重相关，且这种关联表现为一种综合效应。选取5个中国地区的黄牛并对FGF21基因的多态性进行分析，以CRS-PCRRFLP和DNA测序技术为方法进行检测，且与南阳牛的生产性状进行关联分析[2]。

FGF21对于维持大肠的正常功能具有重要作用，而维持大肠的正常功能的形态和功能具有重要作用的还有一种基因就是SCFA。

短链脂肪酸(shortchainfattyacids，SCFA)是动物一种主要的能量来源，GPR41和GPR43是当前已经发现的仅有的2种特异性短链脂肪酸受体[3]。GPR41，又称FFAR3，是人体内最大的膜受体蛋白G蛋白偶联受体（GPCRS）超家族中的成员，GPR43（又称FFAR2）同GPR41一样，也是G蛋白偶联受体（GPCRS）超家族中的成员。有研究者采用PCR-SSCP和DNA测序技术，对郏县红牛、鲁西牛和秦川牛3个黄牛品种共403个个体GPR41和GPR43基因的遗传变异进行了检测，对黄牛群体的遗传多态性、遗传结构、遗传多态性与生长性状（体重、体高、体长、胸围、管围、腹围等）的关系进行了研究，发现GPR41作为脂肪酸感受器可以感知来自消化腔的短链脂肪酸。还能够促进瘦素的分泌、调节糖脂和能量代谢、控制体重等。同时GPR43对动物的营养吸收和能量稳态调节起重要的作用[4]。

SCFA可促进钠的吸收，而Na2+内流又是产生动作电位的条件之一，同时CaSR发挥作用将细胞外的信号刺激转化为细胞内的信号，使其往下运动。

CaSR（calcium-sensing receptor）是G蛋白C家族成员，且能够将细胞外的信号刺激转化为细胞内的信号，并激活其下游通路，从而调节食物的摄取和消化。韩福海[5]采用PCR-SSCP和DNA测序技术检测了鲁西牛、秦川牛和郏县红牛CaSR基因的遗传变异，分析了其遗传结构和遗传多样性，并对这三种黄牛品种在上述突变位点与生长性状相关性进行了分析，揭示中国黄牛CaSR基因遗传变异位点都在外显子上，他们分别是:NC_007299.5:g.67630865TC(Exon2)、67660395GC(Exon7)、67661546CG(Exon7)、67661892AC(Exon7)和67638409GC(Exon4)。中国黄牛CaSR基因遗传结构分析在鲁西牛(LX)、秦川牛(QC)和郏县红牛(JX)的Exon2上都发现P2突变位点，检测到该位点有TT和TC两种基因型。

遗传性状的筛选对我国黄牛生长性状具有较大影响，不仅为中国黄牛的分子选育和分子标记库的建立提供依据，还为进一步保护利用与开发黄牛种质资源以及改善与提高黄牛的生产性能提供重要的遗传学依据。

1.2 调节生长激素的相关基因

黄牛个体在生长发育的过程中，离不开生长激素的影响。而对生长激素起调节作用的是基因。生长激素受体(GrowthHormoneReceptor,GHR)是一种跨膜糖蛋白，是细胞因子/造血因子受体超家族的成员之一，并在生长激素的活动中起着至关重要的作用[6]。有研究者对宁夏黄牛杂交改良群体GHR基因多态性展开讨论。采用聚合酶链式反应-限制性片段长度多态性方法(PCRRFLP)对该群体70个个体的GHR基因多态性进行检测，得出GHR基因都能扩增出338bp片段及检测到AA和BB2种基因型，且PCR产物被限制性内切酶AluI消化后表现出多态性[7]。

促卵泡素(follicle-stimulatinghormone,FSH)是垂体分泌的一种糖蛋白激素，其主要功能是促进和维持正常的性腺发育[8]。促黄体素(Luteinizinghormonere-cepter,LHR)是哺乳动物生殖调控的重要激素[9]。有研究发现成熟培养液中单独添加15μg/mL的FSH和单独添加10μg/mL的LH浓度对延边黄牛卵母细胞体外成熟及重组胚胎后期发育效果最好；但是使用最佳浓度进行协同作用时，其共同作用要好于单独使用的效果[10]。采集屠宰后延边黄牛的卵巢，并用抽吸法回收卵母细胞[11，12]，然后比较在0.5μg、10μg、15μg、20μg/mL条件下对卵母细胞体外成熟率,卵裂率和囊胚发育率的影响。

研究生长激素相关基因对黄牛生长发育性状的影响，为我国地方黄牛的遗传改良提供一定的理论依据。

1.3 调节肌肉组织发育的相关基因

肌肉组织是黄牛个体中的重要组成部分，也是衡量黄牛生长发育是否良好的一个重要衡量指标。

固醇调节元件结合蛋白1(Sterolregulatoryele mentbindingfactor1，SREBP1)是转录调节因子家族成员之一，可以调节脂肪沉积和SCD1基因，并间接参与脂肪代谢和生物合成[13]。硬脂酰辅酶A去饱和酶1(StearoylCoAdesaturease1，SCD1)对牛肌肉间脂肪沉积及脂肪组织中脂肪酸组成有着一定的影响[14]。有研究发现SREBP1和SCD1基因进行协同表达对延边黄牛不同生长阶段肌内脂肪的沉积有一定的正向调控重要作用；而且这两个基因在此阶段存在显著或极显著差异。对延边黄牛不同生长阶段SREBP1和SCD1基因表达的发育性变化以及表达水平的关联性进行研究；选取12月龄的延边黄牛公牛（去势）8头，利用微量微创活体采样枪采集肌肉组织（臀肌）及实时荧光定量PCR的方法去分析这两个基因在延边黄牛不同生长阶段肌肉组织中的mRNA发育性变化[15]。

SREBP1基因不仅对延边黄牛有着影响，还对其他类型的黄牛也产生相应的影响。

徐丽[16]得出SREBP1基因第5内含子84bp缺失突变与大连雪龙黑牛背膘厚有显著相关性，而且SS型个体背膘厚显著高于LL和LS型个体。以128头大连雪龙黑牛和209头西门塔尔牛为研究对象，利用PCR技术检测SREBP1基因第5内含子84bp的插入缺失突变，并构建SERBP1基因过表达载体，分析其多态性与牛肉中肌内脂肪组分及含量的关系[17，18]，进一步探讨其结果。

研究肌内脂肪含量的多少及组成，不仅对牛肉的颜色和口味有一定的影响，更是对消费者的健康有着重要影响。且对黄牛肌肉组织的发育变化的研究，也能进一步阐明黄牛肌内脂肪沉积，并为丰富遗传机制提供理论依据。

1.4 影响生长性状的相关基因

黄牛的体重、体长、体高等性状，是衡量黄牛生长发育状况的又一重要参考指标。

阿片黑皮质素前体(pro-opiomelanocortin,POMC)是一种蛋白质前体，主要参与采食和能量平衡调控[19]，由于POMC基因不同功能肽的突变或者表达水平差异导致很多疾病的发生，因此可用于人的一些肥胖症的检测[20]。有研究者得出阿片黑皮质素前体（POMC）对动物采食和能量平衡具有重要作用，对关岭黄牛92头个体的POMC基因的多态性进行研究。发现在扩增片段为870bp的产物中，位点138，430，644，668C→T突变，位点693A→G突变。同时5个突变位点的多肽信息含量（PIC）均为中度多态 ，其中除430C→T突变位点处于哈代-温伯格不平衡状态（HWE），其余突变位点均处于HWE平衡状态[21-22]。POMC基因不仅有2个变异位点与关岭黄牛的体斜长具有关联性，还与南阳牛体重具有关联性[23]。

POMC参与能量平衡调控，但在调控能量平衡和体重的众多信号分子中作为一个关键蛋白起作用的是SH2B1[24-25]。

SH2B衔接因子蛋白l(Srchomology2Badaptor protein1,SH2B1)属于SH2B接头蛋白家族，在脂肪和肌肉等组织中含量丰富，其神经元特异性过表达对高脂饮食诱导的瘦素抵抗和肥胖具有剂量依赖性的保护作用[26]。有研究发现SH2B1基因可以作为影响秦川牛生产性状的遗传标记候选基因。他们探讨SH2B1基因在黄牛中的组织表达规律和遗传多态性，以4个地方黄牛为研究对象，以DNA测序技术为方法，检测SH2B1基因的多态位点并将其与秦川牛生长发育的指标进行关联性分析 。得出C6073T能显著影响体长、坐骨端宽和胸围, 而T8067C能显著影响体长和体高[27]。

为了提高黄牛生长性能的育种工作及进一步发掘黄牛生长发育关键性基因，检测影响黄牛体重、体长、体高的相关基因，并分析其与生长性状的相关性具有重要意义。

2 问题及展望

2.1 问题

一是上述研究都具有一定的地域性。纵观上面这些研究成果，多是以某一地区或某几个地区的黄牛作为研究对象，就如张春珍[7]、金世杰[15]、黄永震[18]及徐龙鑫[21]等人。总结出的规律并不适用于中国黄牛的整体情况。

二是这些研究不具有系统性。绝大多数研究都是基于某一个或某几个基因，甚至是某一基因的某个组成部分去展开研究，正如孙晓梅[2]、胡艳明[10]及张毅威[27]等人。该研究没有形成一个系统体系。

2.2 展望

随着全球经济一体化的发展，中国的黄牛产业也将成为一个品牌产业。研究基于与黄牛生长发育的关系，其最终目的就是通过基因的遗传变异特性来改良中国的黄牛品种。因此，今后的研究趋势是把中国各个地域的黄牛整体作为研究对象，使研究成果更具有代表性和典型性。同时，从系统的角度来对基因与黄牛生长发育的关系进行研究，以达到改良整个中国黄牛品种之目的。从而使中国黄牛不仅在国内畜牧业具有较强的竞争力，而且在国际竞争中能够占有一席之地。