山羊ERBB2和SLC38A6基因多態(tài)性與產(chǎn)羔性能的關(guān)聯(lián)分析

常成，陶林，梁琛，江炎庭，歐陽(yáng)依娜，儲(chǔ)明星※，洪瓊花※

（1.云南省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院，云南 昆明 650224；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，山西 太谷 030801；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部動(dòng)物遺傳育種與繁殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

山羊（Capra hircus）是我國(guó)重要的肉用反芻動(dòng)物，具有分布范圍廣和品種多等特點(diǎn)，可為人們提供山羊肉、皮毛和奶等生活產(chǎn)品，是畜牧養(yǎng)殖業(yè)的重要組成部分[1]。產(chǎn)羔性狀是山羊的重要繁殖性狀之一，受到微效多基因調(diào)控，與山羊養(yǎng)殖效益密切相關(guān)，因此相關(guān)候選位點(diǎn)的發(fā)掘?qū)ι窖蚍肿訕?biāo)記輔助選育具有重要意義[2]。ERBB2 是表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR）家族4 個(gè)成員之一，定位于人類染色體17q12 區(qū)域[3]。ERBB2 是一種具有酪氨酸激酶活性的跨膜受體，在多種組織中表達(dá)，當(dāng)ERBB2 被激活后，細(xì)胞內(nèi)的多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路如絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號(hào)通路、磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）-絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶（AKT）信號(hào)通路和哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號(hào)通路也被激活，對(duì)細(xì)胞的增殖和生長(zhǎng)、器官的發(fā)育和組織再生至關(guān)重要[4]。Shawer 等[5]發(fā)現(xiàn)，ERBB2 基因純合子突變會(huì)使小鼠心房傳導(dǎo)機(jī)制阻滯，并導(dǎo)致小鼠在胚胎中死亡；Whitworth 等[6]發(fā)現(xiàn)，在豬的胚胎期，ERBB2 基因從卵母細(xì)胞至囊胚期表達(dá)量增加了3.7 倍；Li 等[7]發(fā)現(xiàn)，ERBB2 對(duì)奶牛乳蛋白濃度有著顯著的影響效果。溶質(zhì)載體家族（Solute carrier families,SLC）是人類第二大膜蛋白家族，溶質(zhì)載體家族38（SLC38）是其中分支之一，共有11 個(gè)成員，主要功能是轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸[8]，在哺乳動(dòng)物的腦、肝臟和胚胎等組織中有表達(dá)[9]。Tawfik 等[10]研究表明，SLC38A6 基因在人類腫瘤細(xì)胞中含量高于其他正常細(xì)胞。

云上黑山羊是以努比亞山羊?yàn)楦副?、云嶺山羊?yàn)槟副倦s交選育而成的我國(guó)第一個(gè)肉用黑山羊品種[11]；遼寧絨山羊作為我國(guó)優(yōu)秀絨山羊品種，以其絨毛品質(zhì)優(yōu)和產(chǎn)絨量高而享譽(yù)世界，是我國(guó)嚴(yán)禁出境的珍貴品種資源之一[12]；濟(jì)寧青山羊也是具有肉質(zhì)鮮美、繁殖力高和多胎等優(yōu)良特性的寶貴山羊品種[13]。在研究中，一般將濟(jì)寧青山羊視為高繁殖力群體，將遼寧絨山羊視為低繁殖力群體[14,15]。本研究使用這3 個(gè)山羊群體為研究對(duì)象，利用前期全基因組重測(cè)序得到了山羊ERBB2 和SLC38A6 基因的單核苷酸多態(tài)性（SNPs）信息，對(duì)其與產(chǎn)羔性能的關(guān)系進(jìn)行了研究，以期為山羊分子育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集和表型記錄

本研究共采集了768 只母羊（2～5 歲，544 只云上黑山羊、133 只濟(jì)寧青山羊和91 只遼寧絨山羊）的頸靜脈血液（10 mL/只），用酚氯仿法提取基因組DNA。云上黑山羊來(lái)自云南紅河哈尼族彝族自治州，濟(jì)寧青山羊來(lái)自農(nóng)業(yè)農(nóng)村部濟(jì)寧青山羊保種基地（山東省嘉祥縣），遼寧絨山羊來(lái)自遼寧絨山羊育種中心（遼寧省遼陽(yáng)市）。云上黑山羊擁有至少1 胎產(chǎn)羔數(shù)記錄，部分擁有初生窩重和斷奶窩重（3月齡）記錄，濟(jì)寧青山羊和遼寧絨山羊沒有產(chǎn)羔數(shù)等記錄。

1.2 基因分型

利用Sequenom MassARRAY SNP技術(shù)對(duì)ERBB2和SLC38A6 基因候選位點(diǎn)（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）進(jìn)行分型。相關(guān)引物信息見表1。具體分型方法見參考文獻(xiàn)[16]。

表1 引物序列Table 1 Primer sequences

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用Microsoft Excel 2019 軟件，對(duì)ERBB2 和SLC38A6 基因7 個(gè)多態(tài)位點(diǎn)的基因頻率、基因型頻率、有效等位基因數(shù)（Ne）、雜合度（He）及多態(tài)信息含量（PIC）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。本研究利用卡方檢驗(yàn)進(jìn)行Hardy-Weinberg平衡檢驗(yàn)和探索候選位點(diǎn)基因型與3 個(gè)山羊品種之間的關(guān)系，計(jì)算出產(chǎn)羔數(shù)、出生窩重和斷奶窩重的平均數(shù)后，采用單因素方差分析的方法分析基因型的效應(yīng)，多重比較采用Tukey 法，應(yīng)用IBM SPSS Statistics 25.0統(tǒng)計(jì)軟件中的一般線性模型對(duì)云上黑山羊基因型與產(chǎn)羔性能的表型數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，所有數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤形式表示。

2 結(jié)果

2.1 ERBB2 和SLC38A6 基因多態(tài)性分析

基因分型結(jié)果（圖1）表明，7 個(gè)候選位點(diǎn)均存在多態(tài)性。群體遺傳學(xué)分析（表2）表明，ERBB2 基因g.39727812A＞G 位點(diǎn)在云上黑山羊群體中為中度多態(tài)性（0.25＜PIC＜0.5），而在遼寧絨山羊和濟(jì)寧青山羊群體中為低度多態(tài)（PIC＜0.25）；ERBB2 基因g.39729003G＞C 位點(diǎn)在3 個(gè)群體中均為低度多態(tài)性（PIC＜0.25）；SLC38A6 基因g.29989006G＞C位點(diǎn)在濟(jì)寧青山羊群體中為中度多態(tài)（0.25＜PIC＜0.5），而在云上黑山羊和遼寧絨山羊群體中為低度多態(tài)（PIC＜0.25）；SLC38A6 基因g.29990264T＞C 位點(diǎn)在云上黑山羊群體中為中度多態(tài)（0.25＜PIC＜0.5），在濟(jì)寧青山羊和遼寧絨山羊群體中為低度多態(tài)（PIC＜0.25）；SLC38A6 基因g.30051652C＞T 和SLC38A6基因g.29999357T＞A 位點(diǎn)在3 個(gè)群體中均為中度多態(tài)（0.25＜PIC＜0.5）；SLC38A6 基因g.30053499T＞C位點(diǎn)在3 個(gè)群體中均為低度多態(tài)（PIC＜0.25）；卡方檢驗(yàn)表明，除SLC38A6 基因g.29990264T＞C 位點(diǎn)在濟(jì)寧青山羊中處于Hardy-Weinberg 不平衡狀態(tài)（P＜0.05）外，其他位點(diǎn)在3 個(gè)群體中處于Hardy-Weinberg 平衡狀態(tài)（P＞0.05）。

表2 候選位點(diǎn)在3 個(gè)山羊品種中的群體遺傳學(xué)分析Table 2 Population genetic analysis of candidate loci in three goat breeds

圖1 基因分型結(jié)果Fig.1 Genotyping results

2.2 候選位點(diǎn)與繁殖性能的關(guān)聯(lián)分析

如表3所示，SLC38A6 基因g.29989006G>C 和SLC38A6 基因g.29990264T > C 位點(diǎn)在不同繁殖力品種（濟(jì)寧青山羊和遼寧絨山羊）中的基因型分布存在極顯著差異（P＜0.01）。云上黑山羊中的關(guān)聯(lián)（表4）分析表明，ERBB2 基因的2 個(gè)候選位點(diǎn)與SLC38A6基因的5 個(gè)候選位點(diǎn)對(duì)產(chǎn)羔數(shù)、初生窩重和斷奶窩重均無(wú)顯著影響（P＞0.05）。

表3 候選位點(diǎn)基因型與不同繁殖力品種的卡方檢驗(yàn)Table 3 Chi square test of candidate locus genotype and different fecundity breeds

表4 ERBB2 和SLC38A6 對(duì)云上黑山羊產(chǎn)羔性能的影響（平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤）Table 4 Effects (mean±SE) of ERBB2 and SLC38A6 genes on kidding performances of Yunshang black goats

3 討論

3.1 ERBB2 基因多態(tài)性與動(dòng)物繁殖性能的關(guān)系

在母畜繁殖過程中，促黃體生成素（LH）由腺垂體細(xì)胞分泌，可促進(jìn)卵泡成熟和排卵，對(duì)于胚胎的著床也有著重要作用[17]。Kim等[18]發(fā)現(xiàn)敲除小鼠體內(nèi)ERBB2的配體，會(huì)減輕LH的作用，進(jìn)而減少未成熟小鼠的排卵數(shù)。Chowdhury 等[19]研究表明，人絨毛膜促性腺激素（HCG）會(huì)激活大鼠體內(nèi)ERBB2 下游信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，表明ERBB2 基因是哺乳動(dòng)物卵泡發(fā)育的關(guān)鍵基因。Sa等[20]揭示在牛的發(fā)情周期中，ERBB2 可在牛宮頸、陰道的上皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞中發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用，并促進(jìn)細(xì)胞增殖、分化和遷移。Aizen 等[21]研究表明，用ERBB2 抑制劑處理斑馬魚，會(huì)抑制由DHP 誘導(dǎo)的斑馬魚卵母細(xì)胞分化，表明ERBB2 基因影響斑馬魚卵母細(xì)胞成熟的過程。但關(guān)于該基因在山羊繁殖性能方面是否產(chǎn)生影響未見報(bào)道。

本研究中，ERBB2 g.39727812A＞G 位點(diǎn)在云上黑山羊群體中表現(xiàn)為中度多態(tài)性（0.25＜PIC＜0.5），在遼寧絨山羊和濟(jì)寧青山羊群體中表現(xiàn)為低度多態(tài)性（PIC＜0.25），ERBB2 g.39729003G＞C 位點(diǎn)在3 種山羊群體中表現(xiàn)為低度多態(tài)性（PIC＜0.25）；卡方檢驗(yàn)表明，ERBB2 基因的2 個(gè)候選位點(diǎn)在3 個(gè)山羊群體中均處于Hardy-Weinberg平衡狀態(tài)（P＞0.05）。云上黑山羊中基因型與產(chǎn)羔數(shù)等表型關(guān)聯(lián)分析的結(jié)果表明，ERBB2 基因的g.39727812A＞G 和g.39729003G＞C 位點(diǎn)各基因型對(duì)產(chǎn)羔數(shù)、初生窩重和斷奶窩重均無(wú)顯著影響（P＞0.05）。

3.2 SLC38A6 基因多態(tài)性與動(dòng)物繁殖性能的關(guān)系

Gandasi 等[22]發(fā)現(xiàn)SLC38A6 定位于小鼠細(xì)胞質(zhì)膜和細(xì)胞質(zhì)富含小窩蛋白的區(qū)域中，可以特異性運(yùn)轉(zhuǎn)谷氨酸和谷氨酰胺，維持谷氨酸 谷氨酰胺系統(tǒng)的平衡，進(jìn)而調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；蔡光雨[23]發(fā)現(xiàn)谷氨酸還可通過降低小鼠早期胚胎氧化應(yīng)激水平和改善線粒體水平，進(jìn)而有效降低胚胎發(fā)育阻滯的風(fēng)險(xiǎn)，提高小鼠胚胎發(fā)育能力。Gao 等[24]發(fā)現(xiàn)SLC38A6 在妊娠綿羊子宮內(nèi)膜和間質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)，可增加綿羊子宮腔內(nèi)酸性氨基酸谷氨酸的數(shù)量，以支持胚胎的生長(zhǎng)、發(fā)育和存活。但關(guān)于該基因在哺乳動(dòng)物中的功能報(bào)道較少，在山羊繁殖性能方面是否產(chǎn)生影響未見報(bào)道。

本研究中，SLC38A6 g.29990264T＞C、SLC38A6 g.29999357T＞A 和SLC38A6 g.30051652 C＞T 位點(diǎn)在云上黑山羊群體中表現(xiàn)為中度多態(tài)性（0.25＜PIC＜0.5）；SLC38A6 g.29989006G＞C、SLC38A6 g.29999357T＞A 和SLC38A6 g.30051652C＞T 位點(diǎn)在濟(jì)寧青山羊群體中表現(xiàn)為中度多態(tài)性（0.25＜PIC＜0.5）；SLC38A6 g.29999357 T＞A 和SLC38A6 g.30051652C＞T 位點(diǎn)在遼寧絨山羊群體中表現(xiàn)為中度多態(tài)性（0.25＜PIC＜0.5）；其余位點(diǎn)在3 個(gè)群體中均表現(xiàn)為低度多態(tài)性（PIC＜0.25）；SLC38A6 g.29990264T＞C 位點(diǎn)在濟(jì)寧青山羊群體處于Hardy-Weinberg 不平衡狀態(tài)（P＜0.05），其他候選位點(diǎn)在3 個(gè)山羊群體中均處于Hardy-Weinberg 平衡狀態(tài)（P＞0.05）。云上黑山羊中基因型與產(chǎn)羔數(shù)等表型關(guān)聯(lián)分析的結(jié)果表明，SLC38A6 基因的g.29990264T＞C、g.29999357T＞A、g.30051652C＞T、g.29989006G＞C 和g.30053499T＞C 位點(diǎn)各基因型對(duì)產(chǎn)羔數(shù)、初生窩重和斷奶窩重均無(wú)顯著影響（P＞0.05）。

4 結(jié)論

ERBB2 基因2 個(gè)候選位點(diǎn)與SLC38A6 基因的5 個(gè)候選位點(diǎn)對(duì)云上黑山羊產(chǎn)羔數(shù)、初生窩重和斷奶窩重均無(wú)顯著影響（P＞0.05），表明這兩個(gè)基因的7個(gè)候選位點(diǎn)均不適合作為云上黑山羊產(chǎn)羔性能選育的分子標(biāo)記。