山羊ERBB2和SLC38A6基因多态性与产羔性能的关联分析

常成，陶林，梁琛，江炎庭，欧阳依娜，储明星※，洪琼花※

（1.云南省畜牧兽医科学院，云南 昆明 650224；2.山西农业大学动物科学学院，山西 太谷 030801；3.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，农业农村部动物遗传育种与繁殖重点实验室，北京 100193）

山羊（Capra hircus）是我国重要的肉用反刍动物，具有分布范围广和品种多等特点，可为人们提供山羊肉、皮毛和奶等生活产品，是畜牧养殖业的重要组成部分[1]。产羔性状是山羊的重要繁殖性状之一，受到微效多基因调控，与山羊养殖效益密切相关，因此相关候选位点的发掘对山羊分子标记辅助选育具有重要意义[2]。ERBB2 是表皮生长因子受体（EGFR）家族4 个成员之一，定位于人类染色体17q12 区域[3]。ERBB2 是一种具有酪氨酸激酶活性的跨膜受体，在多种组织中表达，当ERBB2 被激活后，细胞内的多个信号转导通路如丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路、磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）-丝氨酸苏氨酸蛋白激酶（AKT）信号通路和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路也被激活，对细胞的增殖和生长、器官的发育和组织再生至关重要[4]。Shawer 等[5]发现，ERBB2 基因纯合子突变会使小鼠心房传导机制阻滞，并导致小鼠在胚胎中死亡；Whitworth 等[6]发现，在猪的胚胎期，ERBB2 基因从卵母细胞至囊胚期表达量增加了3.7 倍；Li 等[7]发现，ERBB2 对奶牛乳蛋白浓度有着显著的影响效果。溶质载体家族（Solute carrier families,SLC）是人类第二大膜蛋白家族，溶质载体家族38（SLC38）是其中分支之一，共有11 个成员，主要功能是转运氨基酸[8]，在哺乳动物的脑、肝脏和胚胎等组织中有表达[9]。Tawfik 等[10]研究表明，SLC38A6 基因在人类肿瘤细胞中含量高于其他正常细胞。

云上黑山羊是以努比亚山羊为父本、云岭山羊为母本杂交选育而成的我国第一个肉用黑山羊品种[11]；辽宁绒山羊作为我国优秀绒山羊品种，以其绒毛品质优和产绒量高而享誉世界，是我国严禁出境的珍贵品种资源之一[12]；济宁青山羊也是具有肉质鲜美、繁殖力高和多胎等优良特性的宝贵山羊品种[13]。在研究中，一般将济宁青山羊视为高繁殖力群体，将辽宁绒山羊视为低繁殖力群体[14,15]。本研究使用这3 个山羊群体为研究对象，利用前期全基因组重测序得到了山羊ERBB2 和SLC38A6 基因的单核苷酸多态性（SNPs）信息，对其与产羔性能的关系进行了研究，以期为山羊分子育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 样品采集和表型记录

本研究共采集了768 只母羊（2～5 岁，544 只云上黑山羊、133 只济宁青山羊和91 只辽宁绒山羊）的颈静脉血液（10 mL/只），用酚氯仿法提取基因组DNA。云上黑山羊来自云南红河哈尼族彝族自治州，济宁青山羊来自农业农村部济宁青山羊保种基地（山东省嘉祥县），辽宁绒山羊来自辽宁绒山羊育种中心（辽宁省辽阳市）。云上黑山羊拥有至少1 胎产羔数记录，部分拥有初生窝重和断奶窝重（3月龄）记录，济宁青山羊和辽宁绒山羊没有产羔数等记录。

1.2 基因分型

利用Sequenom MassARRAY SNP技术对ERBB2和SLC38A6 基因候选位点（ERBB2 g.39727812A＞G、ERBB2 g.39729003G > C、SLC38A6 g.29989006G＞C、SLC38A6g.29990264T＞C、SLC38A6g.29999357T＞A、SLC38A6g.30051652C＞T 和SLC38A6g.30053499 T＞C）进行分型。相关引物信息见表1。具体分型方法见参考文献[16]。

表1 引物序列Table 1 Primer sequences

1.3 统计分析

应用Microsoft Excel 2019 软件，对ERBB2 和SLC38A6 基因7 个多态位点的基因频率、基因型频率、有效等位基因数（Ne）、杂合度（He）及多态信息含量（PIC）进行统计。本研究利用卡方检验进行Hardy-Weinberg平衡检验和探索候选位点基因型与3 个山羊品种之间的关系，计算出产羔数、出生窝重和断奶窝重的平均数后，采用单因素方差分析的方法分析基因型的效应，多重比较采用Tukey 法，应用IBM SPSS Statistics 25.0统计软件中的一般线性模型对云上黑山羊基因型与产羔性能的表型数据进行关联分析，所有数据均以平均值±标准误形式表示。

2 结果

2.1 ERBB2 和SLC38A6 基因多态性分析

基因分型结果（图1）表明，7 个候选位点均存在多态性。群体遗传学分析（表2）表明，ERBB2 基因g.39727812A＞G 位点在云上黑山羊群体中为中度多态性（0.25＜PIC＜0.5），而在辽宁绒山羊和济宁青山羊群体中为低度多态（PIC＜0.25）；ERBB2 基因g.39729003G＞C 位点在3 个群体中均为低度多态性（PIC＜0.25）；SLC38A6 基因g.29989006G＞C位点在济宁青山羊群体中为中度多态（0.25＜PIC＜0.5），而在云上黑山羊和辽宁绒山羊群体中为低度多态（PIC＜0.25）；SLC38A6 基因g.29990264T＞C 位点在云上黑山羊群体中为中度多态（0.25＜PIC＜0.5），在济宁青山羊和辽宁绒山羊群体中为低度多态（PIC＜0.25）；SLC38A6 基因g.30051652C＞T 和SLC38A6基因g.29999357T＞A 位点在3 个群体中均为中度多态（0.25＜PIC＜0.5）；SLC38A6 基因g.30053499T＞C位点在3 个群体中均为低度多态（PIC＜0.25）；卡方检验表明，除SLC38A6 基因g.29990264T＞C 位点在济宁青山羊中处于Hardy-Weinberg 不平衡状态（P＜0.05）外，其他位点在3 个群体中处于Hardy-Weinberg 平衡状态（P＞0.05）。

表2 候选位点在3 个山羊品种中的群体遗传学分析Table 2 Population genetic analysis of candidate loci in three goat breeds

图1 基因分型结果Fig.1 Genotyping results

2.2 候选位点与繁殖性能的关联分析

如表3所示，SLC38A6 基因g.29989006G>C 和SLC38A6 基因g.29990264T > C 位点在不同繁殖力品种（济宁青山羊和辽宁绒山羊）中的基因型分布存在极显著差异（P＜0.01）。云上黑山羊中的关联（表4）分析表明，ERBB2 基因的2 个候选位点与SLC38A6基因的5 个候选位点对产羔数、初生窝重和断奶窝重均无显著影响（P＞0.05）。

表3 候选位点基因型与不同繁殖力品种的卡方检验Table 3 Chi square test of candidate locus genotype and different fecundity breeds

表4 ERBB2 和SLC38A6 对云上黑山羊产羔性能的影响（平均数±标准误）Table 4 Effects (mean±SE) of ERBB2 and SLC38A6 genes on kidding performances of Yunshang black goats

3 讨论

3.1 ERBB2 基因多态性与动物繁殖性能的关系

在母畜繁殖过程中，促黄体生成素（LH）由腺垂体细胞分泌，可促进卵泡成熟和排卵，对于胚胎的着床也有着重要作用[17]。Kim等[18]发现敲除小鼠体内ERBB2的配体，会减轻LH的作用，进而减少未成熟小鼠的排卵数。Chowdhury 等[19]研究表明，人绒毛膜促性腺激素（HCG）会激活大鼠体内ERBB2 下游信号级联反应，表明ERBB2 基因是哺乳动物卵泡发育的关键基因。Sa等[20]揭示在牛的发情周期中，ERBB2 可在牛宫颈、阴道的上皮细胞和基质细胞中发挥转录调节作用，并促进细胞增殖、分化和迁移。Aizen 等[21]研究表明，用ERBB2 抑制剂处理斑马鱼，会抑制由DHP 诱导的斑马鱼卵母细胞分化，表明ERBB2 基因影响斑马鱼卵母细胞成熟的过程。但关于该基因在山羊繁殖性能方面是否产生影响未见报道。

本研究中，ERBB2 g.39727812A＞G 位点在云上黑山羊群体中表现为中度多态性（0.25＜PIC＜0.5），在辽宁绒山羊和济宁青山羊群体中表现为低度多态性（PIC＜0.25），ERBB2 g.39729003G＞C 位点在3 种山羊群体中表现为低度多态性（PIC＜0.25）；卡方检验表明，ERBB2 基因的2 个候选位点在3 个山羊群体中均处于Hardy-Weinberg平衡状态（P＞0.05）。云上黑山羊中基因型与产羔数等表型关联分析的结果表明，ERBB2 基因的g.39727812A＞G 和g.39729003G＞C 位点各基因型对产羔数、初生窝重和断奶窝重均无显著影响（P＞0.05）。

3.2 SLC38A6 基因多态性与动物繁殖性能的关系

Gandasi 等[22]发现SLC38A6 定位于小鼠细胞质膜和细胞质富含小窝蛋白的区域中，可以特异性运转谷氨酸和谷氨酰胺，维持谷氨酸 谷氨酰胺系统的平衡，进而调节神经系统的正常运转；蔡光雨[23]发现谷氨酸还可通过降低小鼠早期胚胎氧化应激水平和改善线粒体水平，进而有效降低胚胎发育阻滞的风险，提高小鼠胚胎发育能力。Gao 等[24]发现SLC38A6 在妊娠绵羊子宫内膜和间质细胞中表达，可增加绵羊子宫腔内酸性氨基酸谷氨酸的数量，以支持胚胎的生长、发育和存活。但关于该基因在哺乳动物中的功能报道较少，在山羊繁殖性能方面是否产生影响未见报道。

本研究中，SLC38A6 g.29990264T＞C、SLC38A6 g.29999357T＞A 和SLC38A6 g.30051652 C＞T 位点在云上黑山羊群体中表现为中度多态性（0.25＜PIC＜0.5）；SLC38A6 g.29989006G＞C、SLC38A6 g.29999357T＞A 和SLC38A6 g.30051652C＞T 位点在济宁青山羊群体中表现为中度多态性（0.25＜PIC＜0.5）；SLC38A6 g.29999357 T＞A 和SLC38A6 g.30051652C＞T 位点在辽宁绒山羊群体中表现为中度多态性（0.25＜PIC＜0.5）；其余位点在3 个群体中均表现为低度多态性（PIC＜0.25）；SLC38A6 g.29990264T＞C 位点在济宁青山羊群体处于Hardy-Weinberg 不平衡状态（P＜0.05），其他候选位点在3 个山羊群体中均处于Hardy-Weinberg 平衡状态（P＞0.05）。云上黑山羊中基因型与产羔数等表型关联分析的结果表明，SLC38A6 基因的g.29990264T＞C、g.29999357T＞A、g.30051652C＞T、g.29989006G＞C 和g.30053499T＞C 位点各基因型对产羔数、初生窝重和断奶窝重均无显著影响（P＞0.05）。

4 结论

ERBB2 基因2 个候选位点与SLC38A6 基因的5 个候选位点对云上黑山羊产羔数、初生窝重和断奶窝重均无显著影响（P＞0.05），表明这两个基因的7个候选位点均不适合作为云上黑山羊产羔性能选育的分子标记。