家犬与灰狼SHANK3和GRIK5基因的SNP多态性研究

论文摘要

人类文明的进程给家养动物的驯化带来良好的契机,尤其是与人类关系亲近的家犬。在强烈的人工选择作用下,家犬和野生近缘种灰狼在外形、行为及性情方面都表现出了具大的差异,家犬在近两百年形成了四百多个外形和性情各异的品种,这些变化在基因组上都有体现。基于全基因组单核苷酸多态性（Single-Nucleotide Polymorphism,SNP）阵列研究发现,家犬在驯化的过程中群体遗传模式发生了很大的改变,连锁不平衡（Linkage Disequilibrium,LD）区段变长、遗传多样度减少、有害突变增加、遗传病的发病率明显增高等,随着时间的推移,同一物种的不同群体会出现等位基因频率的差异。家犬和人类共享生存环境,在多方面表现出趋同进化现象,已经被作为研究表型尤其是疾病的模式生物、神经发育和精神疾病的研究模型。相比小鼠、斑马鱼等模式动物,家犬的神经系统与人类更相似,参与实验时,与人类的状态更接近,可以更好地与人类交流、给与反馈。在本文中,对家犬和灰狼单SNP位点FST值计算,并结合文献检索,选取FST值最高的5%的单点SNP所在的基因SHANK3和GRIK5进行基因多态性研究。SHANK3可以通过自身不同的结构域与细胞膜及细胞质内的多种蛋白质相互作用而形成支架;GRIK;在L-谷氨酸在中枢神经系统的许多突触中起着兴奋性神经递质的作用。我们选择基因SHANK3、GRIK兄中FST值最高的五个位点进行研究,分别是SHANK3基因的四个位点,Chr10:16622120、Chr10:16624015、Chr10:16625169和Chr10:16629468,以及GRIK5基因的一个位点Chr1:1 12315095进行研究。注释结果显示五个位点都位于内含子区,调控元件预测显示它们都在神经发育、神经细胞的表达迁移以及分化相关的调控因子上。通过DNA测序及分析,发现这五个位点灰狼的SNP基因型频率存在多态性,家犬的基本接近固定,两者之间存在显著差异（P<0.01）;杂合率的计算显示,家犬的杂合率约在0-0.095,灰狼的杂合率约在0.09-0.283之间,遗传多样度差异提示灰狼到家犬的驯化过程中,这两个基因受到选择。分群计算SNP基因型频率结果显示灰狼在Chr1:112315095位点欧洲群体与其他四个群体间存在差异显著性,北美与云贵川、北亚群体间也存在显著差异,Chr:16622120位点的中东群体与欧洲、北亚群体之间存在显著差异,在Chr10:16624015及Chr10:16625169的中东群体与北亚、欧洲群体间存在显著差异;在Chr10:16629468北亚群体与云贵川、北美、和中东群体间,北美与云贵川、欧洲两个群体间,欧洲与中东群体间均存在显著差异。家犬的SHANK3基因的四个位点上,土狗、品种犬温顺型、品种犬攻击型之间没有显著差异;在GRIK5基因的112315095位点上,土狗和温顺型品种犬相较于攻击型品种犬的SNP基因型频率存在显著差异,推测在A-G的固定过程中,可能是家犬被选择后的一个变化,基因型G可能使家犬变得更温顺,更好的与人亲近,而基因型A在攻击型犬种中频率较高,可能与家犬的攻击性相关。本研究对家犬的精神状态和疾病的分子层面做了一个初探,实验结果还需进一步完善,未来会扩大样本进行研究以减少样品量小带来的偏差;还可以对家犬的极端样本之间进行比较来研究不同性情家犬之间的基因型多态性;对整个候选基因的所有SNP、单倍型、LD连锁不平衡进行研究来确定影响家犬精神状态的真正受选择位点和基因型,以便从更深层面对不同家犬的SNP进行研究。确定这两个基因在家犬和灰狼的精神状态上的作用,从而更深入的探究家犬精神状态和疾病,以更好的服务于人类精神疾病研究,有望设计成疾病研究模式动物,为疾病的治疗、药物的研究提供见解。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 家犬驯化综述
•   1.1 家犬起源与驯化概况
•   1.2 家犬驯化过程产生基因层面的改变
•   1.3 家犬驯化产生的驯化综合征
• 第二章 家犬与灰狼SHANK3、GRIK5基因SNP多态性研究
•   2.1 研究背景
•     2.1.1 SHANK3基因研究概述
•     2.1.2 GRIK5基因研究概述
•   2.2 材料与方法
•     2.2.1 候选基因的选择
•     2.2.2 差异位点的筛选及注释
•     2.2.3 调控元件预测
•     2.2.4 使用下载数据计算SNP基因型频率
•     2.2.5 样本分布图绘制
•     2.2.6 引物设计、保存及稀释
•     2.2.7 基因位点的PCR扩增实验
•     2.2.8 PCR产物的检测及回收
•     2.2.9 PCR产物测序
•     2.2.10 数据处理及分析
•     2.2.11 SNP基因型频率及杂合率的计算
•   2.3 结果与讨论
•     2.3.1 候选基因选择
•     2.3.2 差异位点的筛选及注释
•     2.3.3 调控元件预测
•     2.3.4 下载数据计算的SNP基因型频率
•     2.3.5 样品分布
•     2.3.6 引物设计、稀释、保存
•     2.3.7 FTA卡进行PCR实验及产物测序
•     2.3.8 扩大样品后的SNP基因型频率
•     2.3.9 家犬和灰狼的杂合率计算
•     2.3.10 计算分群后的SNP基因型频率
•   2.4 讨论
• 第三章 总结及展望
• 参考文献
• 附图及附表
• 硕士期间科研成果及获奖情况
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 尹爱瑞

导师: 王璐,罗静,张亚平

关键词: 驯化综合征,选择,基因型频率

来源: 云南大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,生物学

单位: 云南大学

分类号: Q953

总页数: 75

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