[發(fā)明專利]一種篩選牛高原低氧適應(yīng)基因ALDOC和功能性分子標(biāo)記的方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011363669.9
• 申請(qǐng)日: 2020-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112652362B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃金明;魏曉超;劉文浩;楊春紅;王金鵬;鞠志花;王秀革;姜強(qiáng);張亞冉;高亞平;王玲玲;高運(yùn)東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院奶牛研究中心;山東奧克斯畜牧種業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): G16B40/10
• 分類號(hào): G16B40/10;G16B30/20;G16B20/30;G16B20/20;G16B15/00;G16B10/00;C12Q1/6888
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 宋海海

本發(fā)明提供一種篩選牛高原低氧適應(yīng)基因ALDOC和功能性分子標(biāo)記的方法及其應(yīng)用，屬于動(dòng)物分子育種技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明從牛基因組選擇和遺傳適應(yīng)等角度，選擇分布于高海拔和低海拔的牛品種，通過(guò)采用SNP芯片，整合FLK、hapFLK和XPEHH三種基因組選擇信號(hào)分析方法，比較高低海拔牛之間和牛品種內(nèi)的基因組選擇信號(hào)，通過(guò)組合篩選策略和生物信息學(xué)分析鑒定出適應(yīng)高原低氧極端環(huán)境的候選基因，進(jìn)一步通過(guò)選擇信號(hào)驗(yàn)證和重測(cè)序數(shù)據(jù)分析挖掘出潛在的功能性分子標(biāo)記，并建立相應(yīng)檢測(cè)方法。本發(fā)明為高原低氧特色牛品種的培育等分子育種提供科學(xué)依據(jù)和簡(jiǎn)單易行的檢測(cè)技術(shù)；同時(shí)對(duì)地方牛品種遺傳資源的保護(hù)、評(píng)價(jià)和利用具重要意義和價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于動(dòng)物分子育種技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種篩選牛高原低氧適應(yīng)基因ALDOC和功能性分子標(biāo)記的方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

公開(kāi)該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

牛是反芻動(dòng)物，它們生活在不同的環(huán)境中，具有將低質(zhì)量的飼料有效轉(zhuǎn)化為高能量的脂肪、肉和牛奶的能力(Elsik等，2009)。在瘤胃微生物的作用下，牛可將粗飼料消化成如乙酸、丁酸和丙酸等發(fā)酵產(chǎn)物(Russell and van soest，1984)。青藏高原的高海拔會(huì)削弱瘤胃的發(fā)酵，提高基礎(chǔ)代謝率(Qiao等，2013)。氧氣是維持動(dòng)物機(jī)體新陳代謝和生命的關(guān)鍵物質(zhì)，是正常生命活動(dòng)所必需的。低氧環(huán)境產(chǎn)生一系列的生理和基因組變化，這些變化使得人類和本地動(dòng)物對(duì)當(dāng)?shù)貥O端的高原氣候產(chǎn)生了適應(yīng)(O’brien等，2020)。牛自馴化以來(lái)，已成為高原地區(qū)不可缺少的動(dòng)物資源，對(duì)提供肉、奶和服務(wù)起著重要作用。因此，牛的環(huán)境適應(yīng)機(jī)制引起了人們的廣泛關(guān)注。

牦牛(Bos grunniens)和普通牛(Bos taurus)大約在500萬(wàn)年前分化，但在基因組水平上保持著高度的同源性(Qiu等，2012)。牦牛主要生活在高海拔地區(qū)，尤其是興都庫(kù)什-喜馬拉雅地區(qū)和3000-5500米的青藏高原地區(qū)。從生理學(xué)角度來(lái)看，牦牛具有比低海拔牛更強(qiáng)的代謝能力(Wang等，2011)、較低的心肺容量、較大的心肺容積(Wiener等，2003)。牦牛和西藏牛品種已經(jīng)通過(guò)擴(kuò)大肺動(dòng)脈、支氣管動(dòng)脈平滑肌、紅細(xì)胞、血紅蛋白和紅細(xì)胞壓積的數(shù)量來(lái)適應(yīng)高原環(huán)境(Li等，2006；Ma等，2011)。這些研究為理解人類和動(dòng)物適應(yīng)高海拔環(huán)境的分子機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。歷史上，阿沛甲咂牛是在80-100年前，通過(guò)引進(jìn)來(lái)自印度、不丹和尼泊爾的瘤牛(Bos indicus)祖先，與中國(guó)本土的普通牛雜交繁殖而成的(Guan等，2017)。西藏牛和日喀則牛也生活在海拔3500米以上的高原，這些牛通過(guò)長(zhǎng)期的自然選擇已經(jīng)很好地適應(yīng)了高海拔缺氧環(huán)境。它們還具有很強(qiáng)的覓食能力、耐粗飼能力、高能量代謝和較強(qiáng)的心肺功能，以確保體內(nèi)血液的正常循環(huán)和運(yùn)輸(Dolt等，2007；Wang等，2011)，這為理解高原低氧適應(yīng)機(jī)制提供了一個(gè)理想的模型。

高海拔地區(qū)的特點(diǎn)是缺氧(空氣含氧量只有平原地區(qū)的50％-60％)、年平均氣溫低(從-1℃到-5℃)，生長(zhǎng)季節(jié)短(從6月到9月)和飼料供應(yīng)的季節(jié)性變化(Shao等，2010)，導(dǎo)致缺乏優(yōu)質(zhì)牧草。因此，在高原營(yíng)養(yǎng)供給不足的情況，牛如何提供代謝機(jī)能保障生長(zhǎng)發(fā)育、生存、生產(chǎn)性能的發(fā)揮，高原牛機(jī)體本身的低氧代謝調(diào)控和適應(yīng)至關(guān)重要。高原地區(qū)由于缺氧、飼料和營(yíng)養(yǎng)的缺乏導(dǎo)致能量供應(yīng)不足，動(dòng)物機(jī)體往往通過(guò)提高糖酵解或者是提高底物的利用率來(lái)獲得所需的能量。