分子與數值之交會 畜產遺傳研究室簡介                             2005.03.08

The Interlinking of Molecule and Data – An Introduction to Animal Production and Genetics Lab

台大畜產系 姜延年

http://ms.ansc.ntu.edu.tw/ntuas/teacher/teach_ynjiang.htm

 

    國立台灣大學畜產學系畜產遺傳研究室除延續以往研究領域外,目前著重於小鼠乳腺退化功能性基因之選殖、山羊乳腺上皮不朽化細胞株之建立、山羊乳腺上皮細胞caveolin基因選殖與定性分析、小耳豬親源研究、乳牛生產性狀之遺傳參數估算等項,謹分述如下。

    乳腺經常作為研究調控細胞週期機制、分化、乳汁合成與細胞凋亡之極佳模型。促進乳腺發育之生長因子如生乳素、催產素、stat5與cyclin D1之相關研究報告極多,但參與退化調控相關之基因更值得探究。以抑制PCR-篩選cDNA 扣除法選殖小鼠乳腺退化期中可高度表現,但在泌乳期卻屬低度表現之基因,總計篩得2,000個基因,再經表現差異之點吸漬法篩選到1,000個具表現差異之基因。經DNA定序後,選擇分析當中50個基因。其中,gelsolin為一業經證實能調控乳腺發育之基因。該等基因於乳腺退化期之功能及貢獻則待更進一步之探討。

    產製基因轉殖動物試驗中,常遭遇目標基因不表現或表現蛋白質產物缺乏生物活性,此問題亟待克服。擬利用已建立之山羊乳腺上皮細胞株,將目標基因架構於酪蛋白啟動子下,經胞外基質與內泌素誘導,令目標基因表現蛋白質。惟體外培養之細胞通常培養代數有限,勢必設法延長其生命週期,始可作為良好之研究工具。利用表現外源性人類端粒?於山羊乳腺細胞中,以期延長細胞生命週期,達成不朽,供作基因轉殖動物試驗之前哨站。

    雌性哺乳動物乳腺發育歷經生長、分化、泌乳及退化數個時期。Caveolin為細胞膜caveolae構造之主要膜蛋白,caveolae富含膽固醇及諸多生長因子,且caveolin經證實為許多細胞生長訊息之負調控因子。由caveolin-1基因剔除鼠研究顯示,該基因具分娩前抑制casein合成之功能。為瞭解山羊caveolin功能,先自初級培養山羊乳腺上皮細胞中選殖caveolin-1基因。經基因序列比對後,其與人類、牛、大鼠及小鼠相似度分別為98、99、91及90%,且CMEC與人類A-431細胞中內源性caveolin分子量皆約為22-24 kDa。因CMEC生長曲線圖顯示,休止期與對數期之caveolin-1表現量有所差異,推測其在不同生長時期表現量差異可能經由啟動子甲基化之調控。該啟動子上之遺傳標記可作為後續研究表現強度與產乳量之關係。

    小耳豬係蘭嶼島原生豬種,曾於1975及1980年引進至台灣本島,供建立保種族群與開發利用此特有品種之用。截至目前,尚未以分子生物技術確定其與其他豬種間之親源關係;而粒線體DNA (mtDNA)序列常作為物種間及品種間親源分析之依據,乃因其具母方遺傳、單倍體、無基因重組等特性,且mtDNA之D-loop區為已知具高度變異性之序列。經分析兩處小耳豬保種豬群之mtDNA之D-loop區,顯示其含有兩段其他豬種所沒有之重複序列,遺傳距離分析結果則顯示小耳豬較接近江海型之梅山豬。

    乳牛群性能改良(dairy herd improvement, DHI)計畫以乳量性能檢定與管理記錄收集、保存與分析為主要工作項目,期能逐代改良乳牛性能。DHI酪農可以獲得牛乳品質檢驗與性能檢定報表,以作為改進性能選育與飼養管理之重要依據,故DHI計畫係兼具牛群育種改良與提昇經營效率之功能性計畫。台灣DHI始於1977年;根據DHI資料庫顯示,2003年計有290戶酪農(佔全國40.6%),21,640頭泌乳牛參加測乳檢定(佔全國泌乳牛總頭數36.4%)。1981至2003年間,每戶檢定頭數由9.4頭增加至74.6頭,個別牛隻305-2X-ME乳量自1981年之5,308±46.4 kg增加至2003年之7,064±19.2 kg,乳脂量亦從168±2 kg增加至226±1 kg,代表生乳品質之體細胞數則由1991年之60.5±1.8 ×104/mL下降至2003年之33.5± 0.7 ×104/mL。推行28年之DHI計畫已累積相當龐大之資料量,刻正進行該資料庫之資料整理及篩選,預計兩年內完成重要生產性狀遺傳參數之估算。

    綜合上述,本研究室係利用分子生物學技術,進行泌乳機制調控與種原多樣性之研究,亦從事經濟動物之數量遺傳學研究工作。竭誠歡迎喜愛分子與數值分析之研究同好與我們同行。