馬運動功能基因組初探

顧京晶

（湖南農(nóng)業(yè)大學動物科學技術(shù)學院，湖南 長沙 410128）

馬運動功能基因組初探

顧京晶

（湖南農(nóng)業(yè)大學動物科學技術(shù)學院，湖南 長沙 410128）

馬不僅是重要的全球經(jīng)濟動物，而且是國際研究生物運動性能的熱點模式生物。作者將就馬的品種馴化、純血馬（賽馬）的特點、以及純血馬的運動功能基因研究進展加以探討。

馬；純血馬；運動功能基因組

中國自古以來就是養(yǎng)馬大國，截止2013年底，據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計，我國馬匹存欄量現(xiàn)為633萬匹，位居世界第三位。在我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展史上，馬不僅僅提供了奶和肉，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中還是必不可缺的畜力。現(xiàn)今我國的馬產(chǎn)業(yè)正處于由傳統(tǒng)馬業(yè)向現(xiàn)代馬業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期。與側(cè)重于役用的傳統(tǒng)馬業(yè)不同，現(xiàn)代馬業(yè)主要以賽馬、馬術(shù)運動、體育休閑、培育運動馬匹等非役用功能為主。

1 馴化馬匹品種的形成

研究認為馬大約于6000多年前在歐亞草原上被馴化，伴隨著人類的活動逐漸擴散至世界的很多地方。有的適合拖行重物（蘇維埃重挽馬）；有的適合長途奔跑（阿拉伯馬，蒙古馬）；有寵物馬如設特蘭等；還有適合不同賽事的運動馬匹：盛裝舞步賽，障礙賽，綜合三項賽，以及以速度與力量見長的賽馬。賽馬品種中最廣泛應用的馬為純血馬。

2 現(xiàn)代馬產(chǎn)業(yè)中最重要的馬種-純血馬

純血馬原產(chǎn)地為英國，經(jīng)過育馬者人為選育，現(xiàn)今的純血馬的直系父親都可追溯到三匹種公馬，被稱為純血馬父系的三大祖先。他們分別是巴利土耳其、達利阿拉伯與古多芬阿拉伯，近年來的研究發(fā)現(xiàn)全世界約有95%的純血馬源自達利阿拉伯的血統(tǒng)。每一匹純血馬自從誕生后都有自己的身份證，并且需要進行嚴格的DNA親緣檢測以后，才可以登記在馬血統(tǒng)紀錄總簿上，只有經(jīng)過驗明正身的純血馬才具有參加比賽的資格。1791年，英國整理出版發(fā)行了馬血統(tǒng)紀錄總簿第一版，純血馬詳細而且完善的譜系登記已經(jīng)持續(xù)了300余年。純血馬成為人類培養(yǎng)的動物中譜系資料最為完善的品種，為科學研究提供了極好的素材。

3 純血馬的生理特點

純血馬是速度賽馬中使用的唯一品種。他以中短距離速度快而稱霸世界，創(chuàng)造和保持著5000m以內(nèi)各種距離速力的世界紀錄。純血馬擁有獨特的運動生理上特點。純血馬平均體重大約為0.5t，最高時速為64km/h，最大心跳240次/min。擁有約占體重55%的肌肉重量，其他非運動型馬種肌肉重量只占體重的40%。大容量的肺活量，高濃度的血液中紅血球含量，強勁的心臟收縮率使得氧氣可以被大量而且高效的運送至肌肉組織中進行有氧代謝。

4 基于純血馬在運動基因組學上的研究進展

在對于運動馬匹的長期人工選擇中，會受到環(huán)境，營養(yǎng)，訓練，管理等因素協(xié)調(diào)影響，但大約有35%～55%的運動潛質(zhì)是可以遺傳的。2009年Gu等人首次發(fā)現(xiàn)在純血馬基因組中存在與運動性狀相關(guān)的表現(xiàn)強烈選擇信號的區(qū)域。隨后，發(fā)現(xiàn)以下候選基因：肌肉生長抑制素、細胞色素C氧化酶亞基4，2亞基、丙酮酸脫氫酶激酶同工酶4中的SNPs標記在純血馬中同運動能力顯著相關(guān)，同時利用全基因組關(guān)聯(lián)分析，確定了MSTN基因1號內(nèi)含子中一個突變，同純血馬的最佳賽程長度為極顯著相關(guān)。隨后，系列研究發(fā)現(xiàn)MSTN中基因間區(qū)域和上游區(qū)域存在的另外一些SNPs標記和結(jié)構(gòu)變異也同賽馬的運動性能相關(guān)。在后續(xù)研究中，2012年碧翠絲等人發(fā)現(xiàn)“MSTN-速度基因”這一突變可追溯至17世紀一匹母馬產(chǎn)生的新突變上。2013年皮特森將馬運動性能這一復雜性狀定位于馬8號，17號及14號染色體區(qū)區(qū)間上。對馬運動基因的系統(tǒng)研究表明：在馬這一系列運動性能候選區(qū)間中，同運動性能顯著相關(guān)的SNP標記位點均為基因間SNPs，即位于基因組非編碼區(qū)域內(nèi)的遺傳標記。

綜上所述，為了滿足人們的不同需要，馴化馬匹逐漸形成了不同的品種。其中純血馬被主要用作速度賽馬。自純血馬這一品種形成的300多年來，育馬人一直以馬的譜系進行選育，這種選育方法對提高純血馬速度的進展十分緩慢，成效不明顯。由此，近期的一系列對純血馬運動性能的研究，初步揭示了純血馬在運動功能基因組上的特點。這些研究為定向選育純血馬提供了科學的有力支撐，同時對賽馬產(chǎn)業(yè)將會產(chǎn)生巨大推動作用。

[1]韓國才.馬的起源馴化、種質(zhì)資源與產(chǎn)業(yè)模式[J].生物學通報，2014，2：1-3.

[2]Gu,J.et al.（2009）.A genome scan for positive selection in thoroughbred horses[J].PLoS One，4，e5767.

10．3969/J.ISSN．1671-6027．2015．10.035