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不同物种Agouti基因编码区生物信息学分析摘要:为了研究不同物种Agouti基因的遗传多样性,该实验采用生物信息学方法比较分析了山羊、绵羊、牛、髯羊、野猪、马、犬、狒狒、黑猩猩、人、兔、家猫、鼠和猕猴Agouti基因编码区(CDS)的遗传多样性。结果表明,来自14个物种的77条基因序列中检测到93个多态位点,共生成30种单倍型,物种间及物种内Agouti基因序列编码区存在较丰富的遗传多样性。关键词:物种;Agouti基因;遗传多样性BioinformaticsAnalysisofCodingRegionsofAgoutiGeneamongSpeciesTianTeng-feiLiXiang-longZhouRong-yanLiLan-hui(CollegeofAnimalscienceandTechnology,AgriculturalUniversityofHebei,Baoding,071001,China)Abstract:Inthisstudy,theCDSoftheAgoutigenesequencesofCaprahircus,Ovisaries,Bostaurus,Ammotraguslervia,Susscrofa,Equuscaballus,Canislupus,Papioanubis,Pantroglodytes,Homosapiens,Oryctolaguscuniculus,Feliscatus,PeromyscusandMacacaradiatawereanalyzedusingthemethodofbioinformatics.Andthegeneticdiversitywasanalyzed.Theresultsshowedthatatotalof93polymorphicsitesweredetectedfrom77sequencesof14species,fromwhich30hapolotypesweresorted,andtherewasrichgeneticdiversityoftheCDSoftheAgoutigenewithinandamongspecies.Keywords:species;Agoutigene;geneticdiversity现代分子遗传学研究表明,Agouti基因通常编码对抗黑素细胞刺激素受体(melanoeytestimulatinghormonereceptor,MSHR)的信号蛋白(agoutisignalingprotein,ASP)。Agouti信号蛋白由Agouti基因编码,人、鼠、狐狸、猪、绵羊等的Agouti基因相继被发现[1,2],当Agouti基因表达时会引起棕黑素的产生,而Agouti不表达时则会引起真黑素的产生,从而调节真黑素和棕黑素之间的转换[3],不同物种的Agouti基因及其信号蛋白有较高的同源性。随着对Agouti位点进一步研究,表明Agouti基因位点控制着毛囊内真黑素和棕黑素的相对数量,结构复杂,是一个含多等位基因的位点。林大光(1984)所述家兔的Agouti位点主要有2个等位基因A和a,A为刺鼠毛基因,其作用是使毛纤维上出现分段着色,整根毛纤维呈深色—浅色—深色的状态,a为非刺鼠毛基因,其作用是使毛纤维颜色一致,A对a完全显性[4]。近年来人们对Agouti基因位点的研究主要集中于鼠和人,Kwon(1994)等[1]发现人的Agouti基因位于染色体20q11·2区,编码的ASP由132个氨基酸构成,人与鼠的Agouti基因同源性高达85%,Agouti信号蛋白同源性高达89%(即89%的氨基酸序列完全一致)。目前已证实Agouti位点不是一个单一基因,具有许多等位基因[5],其中两个等位基因对某一颜色起着重要的作用,因此研究Agouti基因的编码区对研究动物的毛色变异具有重要作用。本研究选用GenBank中已提交物种的Agouti基因的编码区序列,利用比较基因组学和生物信息学方法研究了该基因编码区的变异,以期探明该基因在不同种间及种内遗传分化,进而为动物毛色变异研究以及动物育种工作提供基础资料。1.材料和方法1.1序列来源从NCBI网站的GenBank中下载山羊、绵羊、牛、髯羊、野猪、马、犬、狒狒、黑猩猩、人、兔、家猫、鼠和猕猴等14个物种的77条Agouti基因序列(表1)。表1不同物种的Agouti基因序列来源Table1ThesourceofsequencesforAgoutigeneindifferentspecies物种(Species)序列数(Samplesize)序列号(Accessnumber)髯羊(Ammotraguslervia)1EU420031山羊(Caprahircus)3EF587236,EU037983,GU076166绵羊(Ovisaries)9EU057181,EU420022,EU420024,EU420025,EU420026,EU420027,EU420029,EU420030,NM_001134303牛(Bostaurus)5AH013175,NM_206843,X99691,X99692,XM_001790188野猪(Susscrofa)11AJ427478,AJ634673,AY308996,AY308997,AY308998,AY916525,GQ373180,NM_001001648,NM_001011646,NM_001011647,NM_001011648马(Equuscaballus)1NM_001164017犬(Canislupus)1NM_001007263狒狒(Papioanubis)1NM_001164331黑猩猩(Pantroglodytes)4AB236870,AB236869,NM_001135627,AB236871人(Homosapiens)4BC104238,BC104239,L37019,NM_001672兔(Oryctolaguscuniculus)1NM_001122939家猫(Feliscatus)2AY237394,NM_001009190鼠(Peromyscus)10EU020066,EU020067,EU020068,GQ340867,GQ340875,GQ340877,GQ340896,L06451,NM_015770,NM_052979猕猴(Macacaradiata)23AB236875,AB236877,AB236881,AB236876,AB299213,AB299214,AB236873,AB236874,AB299207,AB299208,AB299209,AB299210,AB299211,AB299212,AB299215,AB299217,AB299218,AB299219,AB299220,AB236872,AB236878,AB236879,AB2368801.2分析方法先利用BioEdit软件对77个不同序列的Agouti基因编码区进行比对分析,选取完整编码区序列(长度为435bp)进行比较后,利用DanSP4.20软件对其进行遗传多样性分析,生成单倍型,并计算遗传距离。再利用MEGA4.0软件的UPGMA方法进行聚类分析,构建聚类图。2.结果与分析2.1不同物种Agouti基因核苷酸多样性2.1.1多态位点在所分析的共有片段为435bp的77条序列中,发现93个多态位点,百分率为21.38%,其中单一多态位点16个,百分率为3.69%;简约多态位点77个,百分率为17.70%。不同物种内的多态位点数也各不相同,髯羊、山羊、绵羊、牛、野猪、马、犬、狒狒、黑猩猩、人、兔、猫、鼠和猕猴的多态位点数分别为2、9、6、8、38、48、53、54、59、63、41、94、99(表2),百分率分别为0.46%、2.07%、1.38%、1.84%、8.74%、11.03%、12.18%、12.41%、13.56%、14.48%、9.42%、21.61%、22.76%,其中鼠和猕猴的Agouti基因核苷酸变异较大,说明鼠和猕猴的Agouti基因多态性都比较丰富。表2不同物种Agouti基因序列多态信息Table2PolymorphicinformationofAgoutigeneindifferentspecies物种(Species)多态位点数(S)突变总数(Eta)单一多态位点(SP)简约多态位点(PIP)髯羊(Ammotraguslervia)2220山羊(Caprahircus)9990绵羊(Ovisaries)6651牛(Bostaurus)8880野猪(Susscrofa)3838380马(Equuscaballus)4848480犬(Canislupus)4848480狒狒(Papioanubis)5353530黑猩猩(Pantroglodytes)5455540人(Homosapiens)5959590兔(Oryctolaguscuniculus)6363630家猫(Feliscatus)4141410鼠(Peromyscus)941043955猕猴(Macacaradiata)991126039S,多态位点数;Eta,突变总数;SP,单一多态位点;PIP,简约多态位点S,numberofpolymorphicsites;Eta,totalnumberofmutations;SP,Singletonvariablesites;PIP,parsimonyinformativesites2.1.2单倍型及其多样性根据序列比对,在77条Agouti基因序列中发现30种单倍型。各物种的单倍型多样性大小不一(表3),该基因单倍型多样性表明种群间Agouti基因遗传变异丰富。平均核苷酸差异数(k)为22.5368,核苷酸多样性为0.1391。其中鼠的平均核苷酸差异数和核苷酸多样性最高,其次是山羊和猕猴,其他单倍型数都为1,表明鼠的Agouti基因存在较丰富的遗传多样性。表3不同物种Agouti基因的单倍型多样性Table3HaplotypediversityofAgoutigeneindifferentspecies物种Species序列N单倍型数Np单倍型多样性Hd平均核苷酸差异数目K核苷酸多样性π山羊(Caprahircus)320.66676.00000.0370绵羊(Ovisaries)920.22220.88890.0055牛(Bostaurus)510.00000.00000.0000野猪(Susscrofa)1120.18180.18180.0011黑猩猩(Pantroglodytes)410.00000.00000.0000人(Homosapiens)410.00000.00000.0000家猫(Feliscatus)210.00000.00000.0000鼠(Peromyscus)1070.933315.28890.0944猕猴(Macacaradiata)23130.93685.92890.0366N,序列数;Np,单倍型数;Hd单倍型多样性;K,平均核苷酸差异数目;π,核苷酸多样性N,Numberofsequences;Np,No.ofhaplotype;Hd,Haplotypediversity;K,averagenumberofnucleotidedifferences;π,Nucleotidediversity2.1.3物种间核苷酸歧异度、净遗传距离和遗传分化各种群间核苷酸歧异度(Dxy)在0.0124~0.2447之间,净遗传距离在0.0069~0.1929之间,遗传分化在0.0337~1.0000之间(表4),不同物种间核苷酸歧异度、净遗传距离和遗传分化的变化范围都很大,其中人和黑猩猩以及绵羊和山羊间的核苷酸歧异度、净遗传距离均最小,说明人与黑猩猩的亲缘关系、绵羊和山羊的亲缘关系较近,其中鼠与其它物种间的核苷酸歧
本文标题:不同物种Agouti基因编码区生物信息学分析
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