边鸡MSTN基因对肌肉生长的遗传效应及其分子机制研究

MSTN gene which functions as a negative regulator of skeletal muscle is playing an important role in the skeletal muscle growth process. In order to improve the growth speed of the national protected chicken breed Bian chicken, we will use the mutation G2283A of the MSTN gene which was found in our former research to construct fast (AA) and slow (GG) growth speed Bian chicken populations. By slaughtering test, we will analyse the genetic effect of the MSTN gene on muscle growth. Preparing tissue slice of the Bian chicken, we will compare the character of muscle fiber between the two populations. The expression differences of the MSTN and the related genes that have effects on mucle growth (MyoD, Myf5, MyoG and Smad3) will be analysed by real-time fluorescence quantitative PCR between the two populations. Cultivating Bian chicken skeletal muscle satellite cell in vitro, we will analyse the effects on skeletal muscle satellite cell proliferation, as well as the expression patterns of the MyoD, Myf5, MyoG and Smad3 genes by interfering and overexpression of the MSTN gene. Synthesizing the above research results is help to clarify the molecular mechanism about the genetic effect of the MSTN gene on skeletal muscle growth. The identified molecular marker (G2283A) can be used to construct fast speed Bian chicken (AA), and the body weight of 16 weeks can be increased about 10% compared with the slow growth speed chicken (GG). These results is help to promote the industrialization process in a great degree in the Bian chicken.

MSTN基因作为肌肉生长的负调控因子，在骨骼肌生长过程中扮演着重要的角色。本研究针对国家级保护品种边鸡生长速度缓慢的缺点，利用本课题组研究发现的MSTN基因G2283A位点，建立慢长型（GG）和快长型（AA）边鸡群体。通过屠宰测定，分析MSTN基因对肌肉生长的遗传效应；制作边鸡组织切片，分析两个群体肌纤维特性的差异；采用荧光定量PCR技术，分析MSTN以及肌肉生长相关基因（MyoD、Myf5、MyoG和Smad3）在两个群体中的表达差异；培养边鸡的骨骼肌细胞，分析干扰和过表达MSTN基因对细胞增殖以及对MyoD、Myf5、MyoG及Smad3基因表达的影响。综合上述研究结果，将有助于阐明MSTN基因对边鸡肌肉生长产生遗传效应的分子机制，将鉴定的分子标记（G2283A）应用于边鸡育种建立快长型品系(AA)，16周龄体重可比慢长型（GG）提高约10%，对边鸡的产业化发展具有极大的推动作用。

MSTN基因作为肌肉生长的负调控因子，在骨骼肌生长过程中扮演着重要的角色。本项目在第7世代边鸡核心群中检测前期发现的对边鸡生长性状具有显著影响的MSTN基因G2283A突变，发现该世代AA型母鸡在8-14周龄时体重显著的高于GG型，在6-16周龄时极显著的高于AG型，公鸡3种基因型间差异不显著，但AA型公鸡在6-16周龄时的体重最高。以检测的公母鸡为基础群，通过标记辅助选择建立了慢长系（GG）和快长系（AA），在16周龄时，快长系母鸡比慢长系母鸡体重高出14.00%，快长系公鸡比慢长系公鸡体重高出12.48%。.16周龄屠宰测定结果表明快长系的活重、屠体重、全净膛重、半净膛重、胸肌重、腿肌重和胸肌率都极显著的高于慢长系。快长系腿肌和胸肌的肌纤维密度显著的低于慢长系，而肌纤维直径显著的高于慢长系。快长系胸腿肌中MSTN和Myf5基因的表达量显著的低于慢长系，而慢长系MyoG的表达量显著低于快长系，慢长系Smad3的表达量仅在胸肌中显著低于快长系；MyoD的表达量在快慢品系间无显著差异。此外研究发现MyoG基因外显子3和Myf5基因外显子1处的突变对边鸡和京海黄鸡的生长性状均具有显著的影响。.针对MSTN基因构建了4个慢病毒干扰载体，其中LV3-G4干扰载体的干扰效果效率最高。利用LV3-G4干扰载体干扰鸡骨骼肌成纤维细胞72h后，MyoD、Myf5、MyoG及Smad3基因的表达均显著上调。用构建的MSTN基因慢病毒过表达载体侵染鸡骨骼肌成纤维细胞72h后，MyoD和MyoG基因的表达显著下调，Myf5基因表达显著上调，而Smad3基因的表达未受显著影响。细胞增殖实验表明，干扰MSTN基因显著影响了细胞的增殖，而过表达MSTN基因对细胞的增殖无显著的影响。.通过本项目的实施，阐明了MSTN基因的G2283A位点通过影响胸腿肌中MSTN基因的表达而发挥其功能，Myf5、MyoG及Smad3基因也是影响边鸡生长性状的重要候选基因。通过干扰和过表达实验首次获得了鸡骨骼肌成纤维细胞中MSTN对MyoD、Myf5、MyoG及Smad3基因的调控关系。此外，将MSTN基因G2283A位点用于边鸡生长性状的标记辅助选择，成功建立了快慢品系（目前快慢品系已繁育到第3世代），为边鸡生长性状遗传机理等方面的研究提供了宝贵的试验素材。