利用候選基因法及微衛星標幟法進行努比亞和臺灣黑山羊生長性狀及體型測量值之分子標幟開發

苗雨蒔

doi:10.6342/NTU.2011.01612

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利用候选基因法及微卫星标帜法进行努比亚和台湾黑山羊生长性状及体型测量值之分子标帜开发

Development of Molecular Markers Associated with Growth Traits and Body Conformation Measurements by Candidate Gene and Microsatellite Marker Approach in Nubian and Taiwan Black Goat

苗雨莳 , 硕士　　导师：王佩华　　

繁体中文 DOI： 10.6342/NTU.2011.01612

山羊；分子标帜辅助选拔；生长激素基因；肌肉生长抑制素基因；微卫星标帜； Goat ； Marker-assisted selection ； Growth hormone gene ； Myostatin gene ； Microsatellite marker

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摘要 │ 参考文献 (207) │ 国际计量

摘要〈TOP〉

在畜牧产业中，动物的生长性能表现向来是育种过程所高度重视的。由於生长性状容易受到遗传、性别、环境…等因子影响，而随着分子生物学和生物技术的发展，透过分子标帜辅助选拔可以较为准确且更有效率的达到选拔目标。一般而言，寻找和验证与欲改良性状有关的分子遗传标帜，是建立分子标帜辅助选拔的第一步，亦是最关键的步骤。本詴验选择两候选基因─生长激素基因（growth hormone gene）和肌肉生长抑制素基因（myostatin gene），期望藉由候选基因及微卫星标帜基因多型性与羊只生长性能表现之相关性分析，找出对於羊只生长性能具有显着影响之分子遗传标帜。
    本詴验共分析 109 头努比亚山羊和 32 头台湾黑山羊之生长激素基因、肌肉生长抑制素基因及 15 组微卫星标帜基因多型性，另蒐集 109 头努比亚山羊之生长性状及体型测量值，包含出生重、三月龄（离乳）与六月龄体重、体长、体高、胸围及各阶段的帄均日增重，以进行基因多型性与生长性能关联性探讨。詴验结果显示，使用直接定序法与 PCR-RFLP 方法分析，於上述两个候选基因中共检测到 24 个变异位点，其中有 6 个变异点位於生长激素基因第三外显子；5 个变异点位於生长激素基因第四外显子；3 个变异点位於生长激素基因第五外显子；9 个变异点位於肌肉生长抑制素基因启动子区域，而於肌肉生长抑制素基因 5’ 非转译区则检测到五个核苷酸的缺失，某些变异位点具有较低的多型性，有的位点则不具多型性。此外，於努比亚和台湾黑山羊肌肉生长抑制素基因启动子区域中各检测到 15 种和 7 种基因型组合，初步完成此区域之单套型分析显示，分别於此两族群中检测到 7 种与 6 种不同之单套型。进一步将基因多型性与努比亚山羊生长性状及体型测量值进行相关性分析，结果发现於生长激素基因第三外显子第 99 位点处，仅能检测到 TT 和 TC 两种基因型，相较於带有 TT 基因型羊只，带有 TC 基因型羊只具有显着较高之三月龄体重、六月龄体重、三月龄体长、离乳前帄均日增重以及出生至六月龄帄均日增重（P<0.05）。另采用交替基因替代模型估算肌肉生长抑制素基因启动子区域单套型对於生长性状及体型测量值的效应，结果显示单套型 1 对於努比亚山羊三月龄体长具有显着正面影响，单套型 2 与 3 对於努比亚山羊三月龄体高则具有显着负面影响（P<0.05）。另一方面，使用相同的模型独立估测各组微卫星标帜交替基因对於生长性状及体型测量值之效应，於所检视的 15 组微卫星标帜中，发现共有 13 组微卫星标帜的交替基因对於至少一种生长性状表现具有显着影响（P<0.05）。
    综合上述结果，本詴验利用候选基因法及微卫星标帜法，开发出对於努比亚山羊生长性能具有显着效应的分子遗传标帜，希望未来能应用於山羊分子标帜辅助选拔系统中，以增进台湾羊只的生长性能表现。於各种不同的育种计划内，期望透过选育带有正向效应之交替基因、单套型，或是基因型组合的羊只，能够让养羊生产者有机会提高羊只生长性能表现之遗传增益效果。

并列摘要〈TOP〉

In livestock industry, growth performance of animal is always of great concern during breeding. The growth performance is subject to significant confounding by genetics, sex, environmental variables and so on. With the development of molecular biology and biotechnology, more accurate and efficient selection goal could be achieved by marker-assisted selection (MAS). Generally speaking, seeking and validating the molecular genetic markers of interested traits are the initial and crucial step to establish a MAS system. In this study, we assigned growth hormone gene (GH gene) and myostatin gene (MSTN gene) as candidate genes and hoped to find molecular genetic markers with significant effects on goat growth performance by association studies between goat growth performance and candidate gene as well as microsatellite marker polymorphisms.
    In this study, the polymorphisms and genotypes for caprine GH gene, MSTN gene and 15 microsatellite loci were determined in 109 Nubian and 32 Taiwan Black goats. Phenotypic data of Nubian goats including birth weight, 3 month (weaning) and 6 month body weight, body length, withers height, chest girth, and average daily gain (ADG) were recorded and calculated for association analysis. The results showed that total of 24 mutations were detected in GH and MSTN genes by sequencing and PCR-RFLP analyses: 6 in GH exon 3, 5 in GH exon 4, 3 in GH exon 5, 9 in MSTN promoter region, and 5 nucleotides deletion in MSTN 5’ untranslated region. The polymorphism per site examined is quiet low or just monomorphism on some sites. In MSTN promoter region, 15 and 7 genotype combinations were detected in Nubian and Taiwan Black goats, respectively. The haplotype analysis showed that 7 and 6 haplotypes were detected separately in these two populations. For growth traits and body conformation measurements tests, only two genotypes TT and TC could be detected on the site c.99 C→T in GH exon 3. GH c.99 TC individuals had significant higher 3 month weight, 6 month weight, 3 month body length, ADG before weaning, and ADG during birth to 6 month than GH c.99 TT individuals in Nubian goats (P<0.05). Allele substitution models were used to estimate associations between MSTN promoter region haplotypes and growth traits and body conformation measurements. The results indicated that haplotype 1 had significantly positive effect on 3 month body length while haplotype 2 and 3 had significantly negative effects on 3 month withers height in MSTN promoter region in Nubian goats (P<0.05). On the other hand, allele substitution models were also used to estimate the relationship between microsatellite marker alleles and growth traits and body conformation measurements. Thirteen out of the 15 microsatellites showed significant associations with at least one of the examined traits in Nubian goats (P<0.05).
    In conclusion, the molecular genetic markers searched by candidate gene and microsatellite marker approach in this study might be used in MAS system to improve growth performance of goat in Taiwan in the future. Selection of goat carrying the alleles, haplotypes or genotype combinations might offer breeders the chance to increase rates of genetic gain for growth performance under variety of breeding programs.

参考文献 ( 207 ) 〈TOP〉

行政院农业委员会统计室。2009a。农业统计年报。行政院农业委员会，台北市。
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行政院农业委员会统计室。2009b。粮食供需年报。行政院农业委员会，台北市。
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A´rnyasi, M., I. Komlo´si, S. Lien, L. Czegle´di, S. Nagy, and A. Ja´vor. 2009. Searching for DNA markers for milk production and composition on chromosome 6 in sheep. J. Anim. Breed. Genet. 126: 142-147.
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