家鸡苦味受体基因家族的功能研究

In nature, bitter generally means toxic, bitter taste identification as a defense mechanism that can effectively help animals to avoid intake of toxic substances, plays a very important role in the process of animal's long-term evolution. Different animals have different living environment and feeding preference, causing the differentiation ability of recognizing bitter compounds in the long-term evolution. Bitter taste recognition is the result of bitter substances and bitter taste receptors combination, so study bitter taste receptor coding genes become the molecular basis of bitter identification. It is unclear how birds recognize bitter substances. Our previous study showed that compared with the human (25 Tas2rs) chicken only have three bitter taste receptor (Tas2r) functional genes, indicated that chickens may be have different bitter taste ability from human beings. Chicken only have three bitter taste receptor genes, one of orthologous gene in human can recognize 11 kinds of ligands, whether these three bitter taste receptors in chicken are able to identify a lot of the bitter compounds remains further study. In this study, we will use chicken as the research object to explore its bitter taste receptor gene family’s function. The study may provide a foundation for choosing the best suitable foods material for poultry appetite, and develop a new method for the study of mechanism how birds identify toxic substances and seek advantages and avoid disadvantages.

在自然界，苦味一般都意味着有毒，苦味识别作为一种防御机制，能有效的帮助动物避免摄入有毒物质，在动物的长期的进化过程中起着非常重要的作用。不同动物生存环境和取食偏好不同，导致它们苦味识别能力在长期进化中产生了分化。鸟类对苦味物质的识别功能目前还不清楚，我们先前的研究表明：与人类（25）相比家鸡只有3个苦味受体（Tas2r）功能基因，说明家鸡在感受苦味和识别苦味物质的能力可能不同于人类。家鸡的3个苦味受体基因中，其中只有一个与人直系同源，该基因在人中能识别11种配体，另外两个苦味受体基因为家鸡所特有；家鸡的3个苦味受体基因是否能识别很多的苦味物质目前还没有相关报道。本研究拟以家鸡为研究对象，采用连锁分析、行为实验和体外功能验证体系等方法，探讨其苦味受体基因家族的功能，从而为家禽育种中选择适合家禽胃口的最佳饲粮原料奠定基础，以及为研究鸟类识别有毒物质和避害趋利的机制提供参考、理论依据和新思路。

项目的背景：在自然界，苦味一般都意味着有毒，苦味识别作为一种防御机制，能有效的帮助动物避免摄入有毒物质，在动物的长期的进化过程中起着非常重要的作用。研究表明，苦味受体（Tas2r）的感受器，例如人 Tas2r38 是与 G 蛋白味导素耦合来得到人类所尝出苦味能力的，他们除了通过尝出不同的苦味配体之外，还通过感受器本身的形态（表面、单体）来获得这种尝出苦味的能力。鸟类对苦味物质的识别功能目前还不清楚，我们先前的研究表明：与人类（25 个）相比鸡只有 3 个苦味受体（Tas2r）功能基因，说明鸡在感受苦味和的能力可能不同于人类。鸡只有 3 个苦味受体基因，其中只有一个与人直系同源的基因在人中只能识别 11 种配体，另外两个苦味受体基因为鸡所特有，而鸡的 3 个苦味受体基因是否能识别很多的苦味物质目前还没有相关报道。主要研究内容：本研究以鸡为研究对象，采用连锁分析、行为实验和体外功能验证体系等方法，探讨其苦味受体基因家族的功能。重要结果和关键数据：（1）遗传多样性研究表明家鸡苦味受体基因Tas2r1，Tas2r2，Tas2r3分别有13，3，8个SNP位点；（2）对家鸡三个苦味受体基因功能研究表明，在识别苦味物质的过程当中，苦味受体基因家族中的Tas2r3基因起着主导的作用；（3）在进一步对Tas2r3基因的识别功能进行研究表明，0.1mM、10-3mM樟脑，10-3mM马来酸氯苯那敏，10-3mM红霉素，10-3mM奎宁，0.1mM、10-3mM小白菊内酯等苦味物质对成功表达Tas2r3-1（藏鸡单倍型1）基因的HEK-293T细胞系刺激之后PLCβ2、ITPR3基因的表达量显著高于空白对照组；而0.1mM樟脑对成功表达Tas2r3-2基因（低海拔鸡单倍型2）的HEK-293T细胞系刺激之后PLCβ2、ITPR3基因的表达量显著高于空白对照组；表明藏鸡相对于低海拔鸡来说对苦味的敏感程度强于低海拔鸡。科学意义：本课题首次研究了鸡苦味受体基因的功能，为研究动物特别是鸟类识别有毒物质和避害趋利的机制提供参考、理论依据及其新思路。