与马低氧环境适应性相关的CAT基因上的位点及其应用制造技术

本发明专利技术涉及与马低氧环境适应性相关的

【技术实现步骤摘要】
与马低氧环境适应性相关的CAT基因上的位点及其应用
本专利技术属于基因工程和遗传工程领域，涉及与马低氧环境适应性相关的CAT基因上的位点及其应用，具体的说，涉及与马高CAT酶活性和低H2O2水平显著相关的CAT基因上的位点及其应用。
技术介绍
在古代，马曾经是农业生产、交通运输和军事战争等活动的主要劳动力。随着生产力的发展和科技水平的提高，马的作用逐渐被机器取代，但是在青藏高原高海拔低氧或人迹罕至生产力水平低下的地区，马仍是主要的运输和劳役工具。海拔超过2500m的地区被定义为高原，因为这是动脉血氧饱和度开始下降的海拔(Moore,2017)。高海拔地区极端特殊的环境，包括低温、低湿、强紫外线、强辐射、低气压和低氧，给动植物和人类的生存和繁衍带来了严峻的考验，其中低氧影响最严重。藏马，产于高海拔山区，世居在青藏高原，在高原低氧环境下仍然可以正常进行强体力劳作，甚至藏马可以在高原地区进行毫无障碍的奔跑，参与高原赛马等竞技活动。这说明在负重、奔跑等耗氧量极大的活动方面，马有着独特的高原适应性机制。而家养动物高原适应的研究中，马的研究相对较少。CAT是过氧化氢酶编码基因，CAT基因的分子功能与过氧化氢酶活性、亚铁血红素结合、金属离子结合、NADP结合相关。CAT基因的生物学进程包括有氧呼吸，血红蛋白新陈代谢，过氧化氢分解代谢过程等(Boshartetaletal.，1992)。CAT基因在活性氧簇作用下，能够帮助机体将过多的过氧化氢分解为水和氧气，帮助机体解毒和长寿；在高原适应的缺氧/复氧(H/R)过程中发挥重要作用。在低氧环境中，耐缺氧动物的蛋白质转化率或代谢率普遍降低。极端缺氧耐受在低氧过程中显示了肝脏和心脏中的低氧诱导因子(HIF)蛋白量增加。研究表明(Chandeletaletal.，2000)，HIF是平衡氧稳态和调节低氧反应的核心转录因子，调节下游基因表达(EPO－红细胞生成；VEGF－血管生成；NOS-血管舒张；糖酵解酶；TH-儿茶酚胺合成)，从而有助于维持氧气向组织的供应，并在严重缺氧时提高细胞的存活率。缺氧状态下为维持HIF1α蛋白的稳定性，线粒体复合物III会增加活性氧(ROS)来阻止HIF-1α的脱羟基，从而维持HIF-1α的稳态。ROS是由NADPH氧化酶家族为传导信号而产生的，包括超氧自由基(O2-)、羟自由基(OH-)、过氧化氢(H2O2)。高原环境(低氧和紫外线辐射)可以诱导ROS水平升高(Kordeetal.2011)，也促进了肝脏过氧化物歧化酶(SOD)活性的增加。但ROS的升高会导致机体细胞内大分子的损伤，造成氧化损伤，导致DNA断裂或突变、蛋白质失活、脂质膜过氧化，甚至细胞凋亡。此时，过氧化氢酶在维护机体免受损伤过程中发挥重要作用，可以保护细胞免受氧化损伤，它将过氧化氢还原成氧气和水的过程可有效平衡因低氧环境造成的ROS过高，使ROS含量足够启动HIF-1α下游过程，又不会过高而让机体受到损伤。在低氧恢复过程中，一些耐缺氧物种生存循环的再氧化衍生氧化应激，维持氧化损伤在可控的水平。在探讨PEP1-CAT融合蛋白是否能有效地保护心肌细胞免受缺氧/复氧损伤的氧化应激反应时指出，心肌细胞凋亡是心肌缺血-再灌注损伤的一个重要病理生理事件，再灌注使心肌产生大量的活性氧(Yaoetaletal.，2006)。H/R损伤诱导线粒体产生高水平的ROS，过量的ROS损伤线粒体，打开其通透性转换孔(PTP)，从而诱导线粒体通透性转换(MPT)，导致线粒体去极化和外膜破裂，导致细胞凋亡或死亡。PEP1-CAT通过维持心肌细胞线粒体膜完整性和功能保护H9C2细胞免受H/R诱导的细胞凋亡。迄今为止，尚未将马CAT基因作为马耐高原低氧环境的分子标记的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一个与马低氧环境适应性相关的CAT基因上的位点。本专利技术还有一个目的在于提供上述与马低氧环境适应性相关的CAT基因上的位点的应用，该位点可以作为马低氧耐受和高原适应的分子标记。为实现上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的：所述的与马低氧环境适应性相关的CAT基因上的位点，该位点位于CAT基因外显子10上第34bp处A→G突变和67bp处C→A突变；所述CAT基因外显子10的核苷酸序列如SEQIDNO:1所示，所述CAT基因外显子10的氨基酸序列如SEQIDNO:2所示；该位点与马高CAT酶活性极显著相关(P＜0.01)和低H2O2水平显著相关(P＜0.05)，且第34bp处等位基因G为马高CAT酶活性优势等位基因，第67bp处等位基因A为马低H2O2水平优势等位基因。所述的马低氧耐受和高原适应的分子标记，是利用上文所述的与马低氧环境适应性相关的CAT基因上的位点作为检测马低氧环境适应性的分子标记。所述的分子标记在检测马低氧耐受和高原适应能力、选育耐高原低氧环境的马中的应用，以及在制备检测马低氧环境适应性的试剂盒中的应用。所述的检测马低氧环境适应性的方法，包括如下步骤：以待测马的全基因组DNA为模板，采用特异性引物进行PCR扩增，根据基因分型所得到的图谱，得到待测样品的基因型；若第34bp处为GG基因型且第67bp处为AA基因型，则待测马的低氧耐受和高原适应能力较好，判定为低氧耐受优势型。进一步优选，特异引物序列如下：CAT1-F-H：CGTGGGTTCTGTGACTCCAT1-R-H：CTCCTGCCCAGATTCTT。进一步优选，所述PCR扩增反应条件如下：95℃预变性5min；94℃变性40s，59.5℃退火45s，72℃延伸1min，35个循环；72℃后延伸8min。进一步优选，所述基因分型是通过Sanger测序检测平台完成的。所述检测马低氧环境适应性的方法在马的选育中的应用。本专利技术的有益效果：本专利技术给出了与马高CAT酶活性和低H2O2水平相关的CAT基因第410号氨基酸(Agt→Ggt，Ser→Gly，丝氨酸→甘氨酸)和第421号氨基酸(Cgt→Agt，Arg→Ser，精氨酸→丝氨酸)发生了突变，该位点位于CAT基因外显子10上第34bp处A→G突变和67bp处C→A突变。通过基因型与CAT酶活性和H2O2水平指标进行关联分析可知，该位点与马高CAT酶活性极显著相关(P＜0.01)和低H2O2水平显著相关(P＜0.05)，且第34bp处等位基因G为马高CAT酶活性优势等位基因，第67bp处等位基因A为马低H2O2水平优势等位基因。本专利技术与马高CAT酶活性和低H2O2水平相关的CAT基因上的位点可作为分子标记，用于检测马低氧耐受和高原适应能力、选育耐高原低氧环境的马品种，以及制备检测马低氧环境适应性的试剂盒。附图说明图1为500mvs4500m单点FST图；其中；横坐标为染色体号，纵坐标为海拔500m与4500m马群体的FST值。结果显示，全基因组最高FST值注释的基因是12号染色体上的CAT基因。图2为MEMEA结果top1％阈值以上的Manha本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.与马低氧环境适应性相关的

【技术特征摘要】
1.与马低氧环境适应性相关的CAT基因上的位点，其特征在于：所述位点位于CAT基因外显子10上第34bp处A→G突变和67bp处C→A突变；所述CAT基因外显子10的核苷酸序列如SEQIDNO:1所示，所述CAT基因外显子10的氨基酸序列如SEQIDNO:2所示；
该位点与马高CAT酶活性极显著相关（P＜0.01）和低H2O2水平显著相关（P＜0.05），且第34bp处等位基因G为马高CAT酶活性优势等位基因，第67bp处等位基因A为马低H2O2水平优势等位基因。


2.一种用于检测马低氧环境适应性的分子标记，其特征在于：利用如权利要求1所述的与马低氧环境适应性相关的CAT基因上的位点作为检测马低氧环境适应性的分子标记。


3.权利要求2所述的分子标记在检测马高原适应能力、选育耐高原低氧环境的马中的应用。


4.权利要求2所述的分子标记在制备检测马低氧环境适应性的试剂盒中的应用。


5.一种检测马低氧环境适应性的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔小艳，朱莉，董新星，杨舒黎，苟潇，张晓燕，滕欢，
申请(专利权)人：云南农业大学，
类型：发明
国别省市：云南;53