山羊ESR1•TENM1和THEM4多态性及其与繁殖性状相关性研究

摘要 ［目的］分析ESR1、TENM1和THEM4单核苷酸多态性（SNPs）与山羊繁殖性状的相关性。［方法］采用 MassARRAYSNP分型技术对ESR1、TENM1和THEM4 SNPs位点进行分型，检测其在云上黑山羊、济宁青山羊和辽宁绒山羊3个群体中的遗传学特征，并对其多态性与山羊繁殖性状（产羔数、初生窝重、断奶窝重）进行相关性分析。［结果］群体遗传学分析结果表明，ESR1 g.76097125C>T位点在济宁青山羊和辽宁绒山羊中为低度多态（PIC<0.25），在云上黑山羊中为中度多态（0.25<PIC<0.50）；ESR1 g.76139051A>G在云上黑山羊、济宁青山羊和辽宁绒山羊中为中度多态（0.25<PIC<0.50）。TENM1 g.17333655C>T和g.17372494A>G位点在3个山羊群体中表现为低度多态（PIC<0.25）；TENM1 g.17236451G>C和g.17586866T>C位点在3个山羊群体中的多态性（PIC）为0.05～0.36。THEM4 g.101275605G>A位点在3个山羊群体中为低度多态（PIC<0.25）。卡方检验结果表明，ESR1 g.76139051 A>G、THEM4 g.101275605G>A位点在云上黑山羊、济宁青山羊和辽宁绒山羊中处于Hardy-Weinberg平衡状态（P>0.05）。相关分析结果表明，ESR1 g.76097125C>T位点CT和TT型山羊的初生窝重显著高于CC型（P<0.05）；TENM1 g.17236451G>C位点GC型山羊的产羔数和断奶窝重显著高于GG型（P<0.05）， g.17333655C>T位点CC型山羊产羔数显著高于CT型（P<0.05）；其余位点多态性与云上黑山羊产羔数、初生窝重和断奶窝重无显著相关（P>0.05）。［结论］TENM1 g.17236451G>C位点可作为云上黑山羊产羔数和断奶窝重选择的潜在分子标记；TENM1 g.17333655C>T位点可作为云上黑山羊产羔数选择的潜在分子标记；ESR1 g.76097125C>T位点可作为云上黑山羊初生窝重选择的潜在分子标记。该研究结果可为山羊分子育种和标记辅助选择提供理论基础。

关键词 山羊；SNPs；繁殖性状；ESR1；TENM1；THEM4

中图分类号 S 827  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）01-0079-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.01.017

Study on the Polymorphism of ESR1，TENM1 and THEM4 and Their Correlation with the Reproductive Traits of Goats

LI Kun-yu1，2，LIU Yu-fang2，TAO Lin3 et al

（1.Yunnan Academy of Animal Husbandry and Veterinary Sciences，Kunming，Yunnan 650224;2.School of Life Sciences and Food Engineering，

Hebei University of Engineering，Handan，Hebei 056001;3.Key Laboratory of Animal Genetics，Breeding and Reproduction of Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Institute of Animal Sciences，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100193）

Abstract ［Objective］To analyze correlation between single nucleotide polymorphisms （SNPs） of ESR1，TENM1 and THEM4 and the reproductive traits of goats.［Method］SNPs loci of ESR1，TENM1 and THEM4 were typed by using MassARRAYSNP typing technology，and their genetic characteristics in three populations（Yunshang Black Goat，Jining Grey Goat and Liaoning Cashmere Goat） were detected.The correlation between their polymorphism and the reproductive traits （litter size，litter weight at birth，litter weight at weaning） of goats were analyzed.［Result］The population genetic results showed that ESR1 g.76097125C>T locus was low polymorphic （PIC<0.25） in Jining Grey Goat and Liaoning Cashmere Goat，and it was  moderately polymorphic （0.25<PIC<0.50） in Yunshang Black Goat.ESR1 g.76139051A>G was moderately polymorphic （0.25<PIC<0.50） in Yunshang Black Goat，Jining Grey Goat and Liaoning Cashmere Goat.TENM1 g.17333655C>T and g.17372494A>G loci were low polymorphic （PIC<0.25） in the three goat populations.The polymorphism of TENM1 g.17236451G>C and g.17586866T>C loci was 0.05-0.36 in the three goat populations.THEM4 g.101275605G>A locus was low polymorphic （PIC<0.25） in the three goat populations.The chi-square test showed that ESR1 g.76139051A>G and THEM4 g.101275605G>A loci were in Hardy-Weinberg equilibrium （P>0.05） in Yunshang Black Goat，Jining Grey Goat and Liaoning Cashmere Goat.The results of correlation analysis showed that the litter weight at birth of the goats with CT and TT genotypes in ESR1 g.76097125C>T locus was significantly higher than that with CC genotype（P<0.05）.The litter size and litter weight at weaning of the goats with GC genotype in TENM1 g.17236451G>C locus were significantly higher than those with GG genotype （P<0.05），the litter size of the goats with  CC genotype in g.17333655C>T locus was significantly higher than that with CT genotype（P<0.05）.The polymorphism of the other loci had no significant correlation with the  litter size，litter weight at birth，litter weight at weaningin Yunshang Black Goat （P>0.05） .［Conclusion］TENM1 g.17236451G>C locus could be used as a potential molecular marker for selecting the litter size and litter weight at weaning in Yunshang Black Goat.TENM1 g.17333655C>T locus could be used as a potential molecular marker for the selection of the litter size in Yunshang Black Goat.ESR1 g.76097125C>T locus could be used as a potential molecular marker for selecting the litter weight at birth in Yunshang Black Goat.The results of this study could provide the theoretical basis for the molecular breeding and marker-assisted selection in goats.

Key words Goat;SNPs;Reproductive traits;ESR1;TENM1;THEM4

基金项目 国家现代农业产业技术体系资助项目（CARS-38）；云南省重大科技专项计划项目（202102AE090039）；云南省万人计划——产业技术领军人才项目；中国农业科学院科技创新工程项目（CAAS-ZDRW202106，ASTIP-IAS13）；河北省自然科学基金青年项目（C2019402293）。

作者简介 李昆谕（1996—），男，甘肃定西人，硕士研究生，研究方向：动物遗传育种。通信作者，研究员，博士，博士生导师，从事羊优异繁殖性状分子机理研究。

收稿日期 2021-11-29

产羔性状对于山羊的生产尤其重要，而提高单胎产羔数是提高产羔性状最主要的途径。山羊产羔数是一个极其复杂的性状，且产羔性状遗传力较低（约为0.1），因此如何快速提高山羊产羔数是养羊业一个亟待解决的难题。与传统育种手段相比，分子遗传育种具有准确度高、可操作性强、育种成本低等优点，能更加高效、快速地对山羊产羔性状进行改良。利用分子标记技术有利于高繁殖力山羊的筛选，从而加快育种进程，可为山羊的选育工作提供更多便利［1］。ESR1（estrogen receptor 1）基因定位于9号染色体，拥有12个外显子。雌激素受体α由ESR1编码，通过与靶基因上的特异性效应元件结合，从而调节靶基因的表达［2］。雌激素受体α为雌激素的受体，与雌激素结合后，对胚胎、乳腺和雌性繁殖周期中卵泡的生长发育都发挥着重要作用［3］。研究表明，ESR基因是调控猪高产仔数的主效基因之一［4］。Tao等［5］通过GWAS、ROH 分析和选择特征检测发现ESR1是参与山羊卵巢功能的一个重要候选基因。TENM1和THEM4基因分别定位于山羊X号和3号染色体，分别拥有35个和6个外显子。Lai等［6］通过对奶山羊进行全基因组测序发现THEM4 在高繁殖力组中被特异性选择，TENM1 在低繁殖力组中被特异性选择。TENM1 属于Tenm/Odz基因家族。研究表明，Ten-M参与胚胎早期发育的调节，并在神经系统发育后期发挥作用［7-8］。

该研究所用候选基因来自实验室前期重测序数据，通过GWAS分析（显著性阈值为0.05）所得的在云上黑山羊（云上黑山羊是以云岭山羊为母本、努比山羊为父本培育而成的我国第一个肉用黑山羊品种［9-10］）全基因组中的正选择基因（positively selected genes，PSG）。结合文献资料推测ESR1、TENM1和THEM4 可能对山羊繁殖性状有一定的影响，在前期数据中筛选出与产羔数相关的7个SNPs位点，其中ESR1为g.76097125C>T和g.76139051A>G位点，TENM1为g.17236451G>C、g.17333655C>T、g.17372494A>G和g.17586866T>C，THEM4为g.101275605G>A位点。采用 MassARRAYSNP分型技术，在云上黑山羊、济宁青山羊和辽宁绒山羊群体中对候选基因的基因型进行检测。MassARRAYSNP分型技术是Agena公司推出的一个基因分析工具，通过引物延伸或切割反应与灵敏、可靠的MALDITOF 质谱技术相结合，实现基因分型检测，实验设计非常灵活，分型结果准确性高［11］。分型后分析其多态性与山羊繁殖性状的相关性，以期为山羊的高繁殖力分子标记辅助选择育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验样品 试验用山羊饲养条件和生长环境一致，年龄2～5岁，共采集768只山羊（云上黑山羊544只、济宁青山羊133只、辽宁绒山羊91只）的血液。该试验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［9-10］。云上黑山羊有至少1胎产羔记录，部分有初生窝重和断奶窝重（3月龄）记录。所有山羊均采用颈静脉采血（10 mL/只），使用EDTA-K2抗凝，-20 ℃下保存。试验山羊品种及其采样信息见表1。

1.2 血液DNA的提取

使用酚氯仿法提取基因组DNA，采用Nano Drop2000检测DNA样本浓度，利用1.2%琼脂糖凝胶电泳检测DNA质量。

1.3 基因分型

采用Sequenom MassARRAYSNP分型技术对ESR1、TENM1和THEM4基因突变位点进行检测，相关引物信息见表2。

1.4 数据统计与分析   使用Microsoft Excel 2021软件统计山羊ESR1、TENM1和THEM4 突变位点的基因型频率、等位基因频率、多态信息含量（PIC）、杂合度（He）和有效等位基因数（Ne），并进行Hardy-Weinberg平衡检验。使用SPSS 25软件进行单因素方差分析，采用Tukey法进行多重比较，对山羊基因型与产羔表型数据进行相关性分析。试验数据均以平均值±标准误表示。

2 结果与分析

2.1 ESR1 多态性分析

利用Sequenom MassARRAYSNP对768只山羊血液DNA进行基因分型。结果显示，ESR1 g.76097125C>T和g.76139051A>G位点在云上黑山羊、济宁青山羊和辽宁绒山羊中存在多态性，其中g.76097125C>T位点基因型为CC、CT、TT型，g.76139051A>G位点基因型为AA、AG、GG型（图1）。

统计济宁青山羊（高繁）和辽宁绒山羊（低繁）中ESR1 2个位点的基因型频率和基因频率，结果见表3～4。ESR1 g.76097125C>T位点的基因型频率和基因频率在高繁山羊和低繁山羊群体之间差异极显著（P<0.01）。g.76097125C>T位点在高繁群体和低繁群体的优势基因型为CC，优势等位基因为C；g.76139051A>G位点的基因型频率和基因频率在高繁山羊和低繁山羊群体之间差异不显著（P>0.05）。