CBR1基因及其不同拷贝类型调控猪繁殖性能的分子机制

Molecular mechanism clarification of porcine reproductive performances is essential for utilizing excellent germplasm characteristics of Chinese indigenous swine and breeding new strains effectively. Our research team resequenced the genome sequence of Wuzhishan pig with the cooperation of Beijing Genomics Institute(Shenzhen),and assembled it by de-novo technique, the results showed that there were 4 copies of pig CBR1 gene and 3 of which contain complete open reading frame while the other one is a pseudogene. CBR1 also has multiple copies in mouse and other multiparous animals, but only one copy in human and bovine and other uniparous species. Previsous research found that, CBR1 gene was involved in the transformation of PGE2 to PGF2α in the stage of pregnancy, but the molecular mechanisms of CBR1 gene and its different copy forms on porcine reproductive performances are still unknown. This project was designed to study the structure and function of CBR1 gene and its copy forms in Wuzhishan pig and Taihu pig breeds with the methods of functional genomics, cell biology, bioinformatics and etc.. Interactions of CBR1 gene with up-down stream genes in reproduction will be analyzed and the molecular mechanisms of CBR1 gene on porcine reproductive performances will be revealled, which will set new molecular basis for porcine breeding.

解析猪繁殖性状形成的分子机制，是有效开发利用中国地方猪种质特性和培育优良新品种的关键。本课题组前期与深圳华大基因研究院合作对五指山猪的基因组进行重测序，通过De-novo组装发现：猪羰基还原酶1(CBR1)基因具有4个拷贝，其中3个拷贝具有完整的开放阅读框，另一个为假基因。该基因在小鼠等多胎物种中也同样具有多个拷贝，但在人和牛等单胎物种中却仅有一个拷贝。经分析发现该基因参与PGE2向PGF2α的转变，在动物的妊娠阶段发挥重要作用，但其调控猪繁殖性状的分子机制仍有待揭示，尤其是其多个不同拷贝类型的功能仍未见研究报道。本项目拟对五指山猪和太湖猪的CBR1基因及其不同拷贝类型的结构和功能进行研究，综合功能基因组学、细胞生物学、生物信息学等研究思路和方法，分析该基因与繁殖相关通路中上下游基因的互作关系，揭示CBR1基因调控猪繁殖性能的分子机制，为猪的育种提供新的分子基础。

猪繁殖性状一直是动物遗传育种领域关注的重点，提高繁殖性能是猪育种的重要目标。本研究基于前期五指山猪重测序结果，克隆获得了猪CBR1基因3个拷贝形式的基因序列，其CDS全长分别为870 bp，870 bp和846 bp。对猪CBR1基因的不同拷贝形式的CDS序列进行比对发现，其3个拷贝的序列同源性达到87%以上，与其它物种的CBR1基因序列的相似度也达到81%以上，说明该基因在物种进化过程中相对保守。基于重测序结果，针对3个不同拷贝形式的外显子区域设计了9对引物，对5个中外母猪群体进行SNP位点检测，结果发现，V2外显子1-67 bp处CT突变，V2上游10 bp处的AC，V2内含子1-76 bp的GT突变，V3外显子3-357 bp处的CT突变及V3外显子3-373 bp的AT突变可能是影响母猪经产仔数的关键SNP位点。本研究成功构建了猪CBR1基因3个不同拷贝形式的真核表达载体，分别转染小鼠卵巢颗粒细胞，并利用血清饥饿法诱导细胞凋亡，结果显示，3个转染组之间细胞凋亡率差异不显著，说明3个拷贝的基因功能相近。本项目的实施为解析调控猪繁殖性能的分子机制提供了一定的基础。