三河牛ABCG2基因Y367C位点与产奶性状的关联分析

卢振峰，秦春华，杨 艳，刘莉莉，俞 英，吴宏军，刘爱荣，王雅春＊，史远刚

产奶性状是受微效多基因控制的数量性状，到目前为止，国内外对其进行了一系列研究，发现了众多能对其产生影响的基因位点。其中，三磷酸腺苷（ATP）结合转运蛋白G超家族成员2（ATP－binding cassette super－family G member 2，ABCG2）基因突变被认为是影响产奶性状的一个比较重要的基因。

三磷酸腺苷（ATP）结合转运蛋白G超家族成员2（ATP－binding cassette super－family G member 2，ABCG2）基因，位于牛6号染色体上［1］。Olsen等［2］在BTA6上发现1个影响产乳性状的QTL，ABCG2基因包含在此QTL中，之后在土耳其荷斯坦牛［3］、波兰荷斯坦牛［4］等牛群中都检测到ABCG2基因突变。2005年，Cohen－Zinder［5］和 Olsen［6］等分别在瑞士红牛和以色列荷斯坦牛群体中研究发现ABCG2存在一个A－G的突变，该突变与低产乳量和高乳蛋白率、高乳脂率密切相关。此研究中的Y367C突变位于ABCG2基因的第9外显子区，由碱基A－G的突变引起，并导致氨基酸由酪氢酸突变为半胱氨酸。

本研究以内蒙古三河牛为研究群体，分析ABCG2基因Y367C位点在三河牛群中的多态性，并分析其与产奶性状之间的关系，以其为利用分子标记辅助技术提高三河牛产奶性能提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验群体

本研究的试验样品为从内蒙古呼伦贝尔市海拉尔区谢尔塔拉牛场核心群采集的181头三河牛的EDTA抗凝血样品。

产奶数据来自谢尔塔拉牛场，包括：305d产奶量（MY）、乳脂量（FY）、乳蛋白量（PY）、乳脂率（FP）、乳蛋白率（PP）、体细胞评分（SCS）。其中，体细胞评分与体细胞计数（SCC）的转换公式为：

1.2 ABCG2基因Y367C位点的检测

位点检测和群体分型选择的是Sequenom Mass ARRAY Genotype分型技术，Y367C位点检测的是A碱基和G碱基，以Y和C表示。

利用Sequenom Assay design软件设计引物序列，针对Y367C位点A／G突变的引物有三条：PCR扩增引物 R＇－ACGTTGGATGGCCTGGAAATCCATTT－GAGC 和 R＇－GGCATAAGTGACCTCCTTGC，单碱基延伸引物R＇－GGCATAAGTGACCTCCTTG。分型试验由博淼生物科技（北京）有限公司完成。

1.3 数据统计分析

对检测的基因型结果进行统计，计算基因型频率、基因频率，并进行 Hardy－Weinberg平衡检验。用SAS 9.1软件的一般线性模型（GLM）对基因型效应进行分析。采用固定效应模型：Y＝μ＋Year＋Season＋Parity＋SNP＋e，其中Y为性状表型值，μ为群体平均值，Year为产犊年效应，Season为产犊季节效应，Parity为胎次效应，SNP为基因型效应，e为随机残差效应。

2 结果与分析

2.1 SNP分型结果

Sequenom Mass ARRAY Genotype分型技术直接给出每个个体在两个SNP位点的分型结果。经过统计，基因频率、基因型频率见表1，遗传多样性指标见表2。从表中可以看出，ABCG2位点的YY基因型频率为0.96，为优势基因型。此位点的MAF（最小等位基因频率）值为0.02，PIC（多态信息含量）值小于0.25，为低度多态。Hardy－Weinberg平衡检测结果显示，Y367C在此三河牛群体中处于平衡状态（P＜0.05）。

表1 Y367C位点的基因型频率和基因频率

表2 Y367C位点多态性分析以及Hardy－weinberg检验

2.2 与产奶性状的关联分析

利用最小二乘法对三河牛体细胞评分（SCS）、305d产奶量（MY）、乳脂率（FP）、乳蛋白率（PP）、乳脂量（FY）、乳蛋白量（PY）进行方差分析和基因替代效应分析。结果见表3和表4。

方差分析结果（表3）显示：ABCG2基因Y367C位点的YY基因型具有最低的体细胞评分和最高的乳蛋白率；YC基因型个体具有最高的乳脂率；CC个体有最高的产奶量、乳脂量、乳蛋白量。但三种基因型差异均不显著（P＞0.05）。

基因效应分析结果（表4）显示：Y等位基因降低体细胞评分，提高了乳蛋白率；而C等位基因则有助于提高产奶量、乳脂率，乳脂量和乳蛋白量。

表3 Y367C位点不同基因型产奶性状的最小二乘均值

表4 Y367C位点基因效应分析结果

3 讨论

本研究首次在三河牛群体中检测ABCG2基因的Y367C突变，并发现Y367C位点的YY基因型为优势基因型，Y367C位点为低度多态，Hardy－Weinberg平衡检测结果显示，此SNP在三河牛群体中均处于平衡状态（P＜0.05），表明在该群体中的人工选育对这此基因座的选择压不强。

路国彬等［8］在中国荷斯坦奶牛中ABCG2基因的第九外显子进行了研究，检测到Y367C突变位点，分析发现YY型为优势基因型，CC基因型个体产奶性能优于其余基因型个体，但差异不显著。而本试验是第一次在三河群体牛中检测Y367C位点，并发现纯合子YY基因型为优势基因型，CC基因型个体在产奶性能方面也优于其余基因型个体，但同样未发现显著差异。

本研究通过对ABCG2基因的Y367C位点进行了与产奶性状的相关性研究，结果发现此位点三种基因型表型值差异不显著，这与路国彬等的研究结果一致。国内外学者对ABCG2基因进行了大量研究，但大部分都是针对的 Y581S 突变［9－13］，对Y367C的报道非常罕见。本次研究结果发现虽然在三河牛群体中CC基因型个体在产奶量、乳脂量和乳蛋白量方面优于YY基因型个体和CC基因型个体，但差异并不显著。这主要是由于本试验群体数量有限，导致有些基因型个体的数量太少，如CC基因型个体仅检测到一个，误差会不可避免地增大，下一步试验应扩大群体的规模进一步验证此位点的功能。

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