豬肉質(zhì)性狀基因遺傳標(biāo)記的研究進展

邢艷君，馮　松，于菊霞，彭建國，李星武，陳軍海

（1.舞鋼市動物衛(wèi)生監(jiān)督所，河南 舞鋼　462500；2.舞鋼市畜禽改良站；3.西平縣畜牧局）

豬肉質(zhì)性狀基因遺傳標(biāo)記的研究進展

邢艷君1，馮松2，于菊霞3，彭建國2，李星武2，陳軍海2

（1.舞鋼市動物衛(wèi)生監(jiān)督所，河南 舞鋼462500；2.舞鋼市畜禽改良站；3.西平縣畜牧局）

隨著人民生活水平的提高，消費者對于食品品質(zhì)認(rèn)識的提高促使肉品加工業(yè)更加重視肉品的質(zhì)量。分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展也讓研究者認(rèn)識到基于DNA標(biāo)識的選育是最有效的選育手段。如果發(fā)現(xiàn)某一DNA標(biāo)記和目標(biāo)性狀有聯(lián)系就可以對年幼的動物進行基因型研究而不必等到屠宰時，并且可以敲除對性狀有害的基因，改良品種性狀。因此，肉質(zhì)性狀相關(guān)基因的研究顯得尤為重要。近年來，采用分子生物學(xué)技術(shù)對影響豬肉質(zhì)性狀的主效基因、候選基因及QTL定位已取得迅猛發(fā)展，下面就有關(guān)豬肉質(zhì)性狀基因及QTL定位的研究進展作扼要概述。

1　豬肉質(zhì)性狀的主效基因

1.1豬氟烷基因

氟烷基因（HAL）也稱為應(yīng)激基因、鈣釋放槽基因或斯里蘭卡肉桂堿受體基因。名詞“氟烷基因”的應(yīng)用來自使用氟烷麻醉氣體測試豬的一種特征性反應(yīng)，有些肌肉極其豐滿的豬發(fā)生這種反應(yīng)，反應(yīng)的表現(xiàn)為肌肉強直，體溫升高。氟烷反應(yīng)豬的基因是隱性純合個體，在應(yīng)激情況下易產(chǎn)生應(yīng)激綜合征（PSS），形成灰白水樣的劣質(zhì)肉。目前已經(jīng)建立了PCRRFLP和PCR-SSCP方法檢測氟烷基因，并有基因診斷盒上市，用于豬的育種實踐。

1.2豬酸肉基因

酸肉基因（RendementNapole）是影響肉質(zhì)的另一主效基因。迄今為止，這個基因僅見于純漢普夏或漢普夏品系中。RN基因有2個等位基因，不利等位基因RN-是正常等位基因rn+的完全顯性，該基因定位于15q2.4—2.5區(qū)間內(nèi)，其顯性等位基因有增加肌糖原含量，降低腌制和烹飪火腿產(chǎn)量的效益，并引起豬肉酸化。

1.3單磷酸腺苷蛋白激酶γ3亞基基因

AMP-activated Protein Kinase3基因是近年來被發(fā)現(xiàn)的一個影響豬肉pH值、肉色及系水力的主效基因，有多個突變位點，AMPK是一種能被腺苷一磷酸（AMP）激活的蛋白激酶，被激活的AMPK主要通過改變機體內(nèi)脂類和糖類代謝，使其朝著抑制ATP消耗、促進ATP生成的方向進行，從而保持體內(nèi)能量平衡。AMPK是由α、β和γ三個亞基構(gòu)成的異源三聚體。α為催化亞基，有α1和α2兩種同工型。β和γ為調(diào)節(jié)亞基，β亞基有β1和β2兩種同工型，γ亞基有γ1、γ2和γ3三種同工型。其中PRKAA1和PRKAA2分別編碼α1和α2亞基；PRKABl和PRKAB2分別編碼β1和β2亞基；PRKAG1、PRKAG2和PRKAG3分別編碼γ1、γ2和γ3亞基。PRKAG3是近年來確定的一個影響肉質(zhì)pH值、肉色及系水力的主效基因。

2　豬肉質(zhì)性狀的主要候選基因

豬肉質(zhì)性狀的主要候選基因通常是一些已知其生物學(xué)功能和核苷酸序列的基因，它們參與肉質(zhì)性狀發(fā)育過程。這些基因可能是結(jié)構(gòu)基因、調(diào)節(jié)基因，或在生化代謝途徑中影響肉質(zhì)性狀表達(dá)的基因。

2.1激素敏感脂肪酶基因

激素敏感脂肪酶（HSL）能將甘油三酯水解成甘油和脂肪酸以滿足動物體的需要，是甘油三酯合成和分解的限速酶。豬HSL基因的全長序列有11kb，含有9個外顯子，基因全長已被克隆和測序。

2.2酯蛋白脂肪酶基因

酯蛋白脂肪酶（LPL）基因是催化與蛋白質(zhì)相連的甘油三脂水解作用的酶，它可將血液中乳糜粒和極低密度酯蛋白所攜帶的甘油三脂分解成甘油和脂肪酸，向脂肪組織提供合成甘油三脂所需的原材料，以供各組織儲存和利用。鑒于LPL在動物脂肪代謝中的關(guān)鍵作用，豬的LPL基因可以看成是影響豬脂肪沉積的重要候選基因之一。

2.3MyoD基因家族

哺乳動物體肌纖維在胚胎形成過程中受到MyoD基因家族的調(diào)控。MyoD基因家族包括四種結(jié)構(gòu)上相關(guān)的基因：MyoDI，肌細(xì)胞生成素（MYOG），myf-5和myf-6。這些基因編碼螺旋環(huán)-螺旋（bHLH）蛋白，通過調(diào)解肌肉分化階段特異蛋白的表達(dá)來參與肌細(xì)胞決定和分化，其中myf-5和MyoDI在成肌細(xì)胞增殖過程中表達(dá)，MYOD在未分化末期表達(dá)。

2.4鈣蛋白酶抑制蛋白基因

鈣蛋白酶抑制蛋白（CAST）基因是一種特定的、內(nèi)源性的、需鈣激活的蛋白酶抑制劑，需鈣蛋白酶的蛋白水解系統(tǒng)在細(xì)胞內(nèi)普遍存在，并參與大量生長和代謝過程，在豬中，已發(fā)現(xiàn)該基因產(chǎn)物參與肌肉生產(chǎn)過程中蛋白質(zhì)更新機制。而對于其他肉用家畜，已發(fā)現(xiàn)這個基因顯著影響肉的嫩度。

2.5黑素皮質(zhì)素受體基因

黑素皮質(zhì)素受體（MCRs）家族共有5個受體（MC1R—MC5R），其中MC3R是一個神經(jīng)受體，其主要功能是調(diào)節(jié)采食和能量平衡，MC4R基因是與人類顯性遺傳疾病肥胖相關(guān)的靶基因，該基因沒有內(nèi)含子，在哺乳動物的表達(dá)部位是下丘腦、淋巴系統(tǒng)、后腦、腦干、脊髓、肌肉、皮質(zhì)，主要作用是控制食欲、體質(zhì)量、能量代謝。豬的MC4R基因的錯義突變，屬一個氨基酸改變編碼的錯義突變，可引起膘厚、體質(zhì)量和采食量顯著變化。

2.6肌生成抑制蛋白基因

肌生成抑制蛋白基因（Myostatin）是轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）超家族的新成員。TGF-β由許多編碼分泌性因子的基因組成，包括TGF-β、活化素（activin）、抑制素（inhibins）、骨形成蛋白（BMPs）、繆勒氏管抑制物（MIS）等，主要在調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育和維持組織穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮重要作用，肌生成抑制蛋白基因是骨骼肌生長的負(fù)調(diào)控因子。

2.7ACSL基因

ACSL基因為編碼長鏈脂酰CoA合成酶（long-chain acyl-CoA synthetase）的基因，長鏈脂酰CoA合成酶屬于多基因家族編碼的酶。一些研究發(fā)現(xiàn)，ACSL對豬體內(nèi)脂肪代謝具有調(diào)節(jié)作用。豬ACSL4基因多態(tài)性與生長速度和油酸含量存在相關(guān)性。杜長大商品豬ACSL4基因多態(tài)性與6個肉質(zhì)性狀存在相關(guān)性，其中GG基因型個體的IMF極顯著地高于AA基因型個體（P＜0.01）。

2.8編碼腺苷-磷酸脫氨酶基因

編碼腺苷-磷酸脫氨酶基因（AMPD）是一個與風(fēng)味有關(guān)的候選基因。AMPD是嘌呤代謝過程中的一種重要酶，對肉質(zhì)性狀和風(fēng)味都起到重要作用。AMPD基因主要在骨骼肌中高水平表達(dá)，與肌肉中肌苷酸代謝有關(guān)，一些研究發(fā)現(xiàn)，AMPD是影響豬肉品質(zhì)的候選基因，還與豬的胴體性狀有關(guān)。

3　基因遺傳標(biāo)記的研究與應(yīng)用策略

3.1候選基因分析

候選基因分析是指根據(jù)在那些研究得較全面和深入的物種中已發(fā)現(xiàn)的基因信息，尋找與之同源的基因作為候選基因，或通過分析與DNA序列相應(yīng)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)來推測其功能，從而選取候選基因，研究這些基因在生理上或生長發(fā)育過程中能得以表現(xiàn)的性狀差異與DNA差異之間的關(guān)系。實際上就是尋找與數(shù)量性狀有關(guān)的主基因座位并用之于選種，而這些與數(shù)量性狀直接有關(guān)的基因就是候選基因。目前，候選基因法是頗有吸引力的，因為它可以很快尋找到與QTL連鎖的標(biāo)記，而QTL本身就是對性狀表達(dá)有直接作用的功能基因座位。

3.2標(biāo)記輔助選擇

豬的肉質(zhì)性狀為復(fù)合性狀，包括肉色、pH值、系水力、肌內(nèi)脂肪、嫩度、多汁性和風(fēng)味等。這些性狀在度量過程中一定程度上存在著系統(tǒng)誤差，而且在活體上無法直接度量，這就意味著必須使用昂貴的同胞測驗才有助于開展育種工作。從這個意義上講，用DNA標(biāo)記進行輔助選擇，對肉質(zhì)改良是非常有意義的。研究表明，豬的肉質(zhì)性狀的遺傳力為中等至高，顯然，這些性狀被許多基因所控制，但一些基因可能起主要作用，即主基因效應(yīng)。利用主效基因的遺傳標(biāo)記進行輔助選擇能提高選擇的準(zhǔn)確性、縮短世代間隔、增加選擇差等，可望加速這些性狀的遺傳進展。

3.3標(biāo)記輔助滲入

標(biāo)記輔助滲入就是在QTL檢測和定位的基礎(chǔ)上，把特定的主基因或數(shù)量性狀基因位點的等位基因在遺傳標(biāo)記的輔助下，從一個品種滲入到另一個品種，再用較優(yōu)良的那個品種進行反復(fù)回交，直到該主基因或數(shù)量性狀的等位基因達(dá)到一定頻率的過程。基因滲入途徑就是利用帶有被滲等位基因的供體群體與受體群體進行多代回交，繼而進行橫交使目的基因純合，在回交和橫交固定的過程中，都是根據(jù)標(biāo)記的信息來選擇那些攜帶有導(dǎo)入基因的個體進行交配，從而使導(dǎo)入基因的效率大大提高。標(biāo)記輔助滲入方案的效率可用終端群體中被滲入基因的頻率和有益經(jīng)濟性狀的遺傳進展來判斷。

4　結(jié)語與展望

隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的不斷發(fā)展，人們已經(jīng)開始利用DNA標(biāo)記對肉質(zhì)性狀進行輔助選擇。但豬的肉質(zhì)性狀為復(fù)合性狀，并且受很多因素的影響，在肉質(zhì)性狀的研究中還存在一些問題，如肉質(zhì)評定標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、肉質(zhì)評定指標(biāo)還不完善等。因此，我們應(yīng)當(dāng)繼續(xù)研究肉質(zhì)的遺傳特性及評定方法，尋找評價肉質(zhì)的關(guān)鍵性狀及其主效基因，探測其QTL的遺傳效應(yīng)；制定出完善的旨在肉質(zhì)改良與肉量提高的MAS和MAI育種方案。用DNA標(biāo)記進行輔助選擇，對肉質(zhì)改良是非常有意義的。候選基因分析對于研究數(shù)量性狀位點（QTL）是頗具吸引力的，候選基因分析及MAS、MAI在豬育種方法上的應(yīng)用是一個飛躍，是數(shù)量遺傳學(xué)與分子生物學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，具有無限生命力。我們有理由相信，常規(guī)選擇與現(xiàn)代生物技術(shù)相結(jié)合是培育品質(zhì)優(yōu)良、生產(chǎn)性能良好的新品系豬的必由之路。□