基于線粒體COXⅠ基因變異探討國(guó)內(nèi)外豬種的遺傳多樣性及系統(tǒng)進(jìn)化研究

周秀敏，楊永江，畢英杰，任衛(wèi)合，張 麗

(西北民族大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州730030)

基于線粒體COXⅠ基因變異探討國(guó)內(nèi)外豬種的遺傳多樣性及系統(tǒng)進(jìn)化研究

周秀敏，楊永江，畢英杰，任衛(wèi)合，張 麗*

(西北民族大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州730030)

基于mtDNACOXⅠ基因，探討了6個(gè)豬種687個(gè)樣本(大白豬、長(zhǎng)白豬、杜洛克、藏豬、甘肅黑豬和八眉豬)的遺傳多樣性和各豬種間的親緣關(guān)系。對(duì)各豬種樣本mtDNACOXⅠ基因構(gòu)建混合池，并利用直接測(cè)序技術(shù)獲得6個(gè)豬種COXⅠ基因的序列，采用MEGA 6.0分析軟件基于Kimurk雙參數(shù)模型應(yīng)用鄰接法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)。結(jié)果表明，6個(gè)豬種mtDNACOXⅠ基因序列共存在21個(gè)突變位點(diǎn)，其中8個(gè)突變?yōu)楦魅后w特有。長(zhǎng)白豬與杜洛克豬的多態(tài)性較豐富，含有13個(gè)相同位點(diǎn)的突變，核苷酸的轉(zhuǎn)換數(shù)(si)和顛換數(shù)(sv)的比值(R)分別為12和15，序列替換遠(yuǎn)未達(dá)到飽和。而藏豬、黑豬和八眉豬的多態(tài)性較貧乏。系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)和遺傳距離分析顯示，6個(gè)豬種及野豬先聚為一支而后與同屬為偶蹄目的牛、羊聚為一支，3個(gè)地方豬種間遺傳距離較近。外來(lái)豬種引入中國(guó)后主要是用作父本以提高生產(chǎn)速度和瘦肉率等，對(duì)本地豬種未有母系貢獻(xiàn)，線粒體COXⅠ基因可有效區(qū)別6個(gè)豬種的親緣關(guān)系，在一定程度上為中國(guó)地方豬品種的有效保護(hù)和合理利用提供理論依據(jù)。

豬；線粒體細(xì)胞色素C氧化酶Ⅰ亞基；系統(tǒng)地理學(xué)

線粒體DNA(mitochondrial DNA，mtDNA)是存在于細(xì)胞質(zhì)中的共價(jià)閉合環(huán)狀雙鏈DNA分子，是獨(dú)立于細(xì)胞核染色體外的基因組，具有自我復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、編碼等功能，同時(shí)受核DNA控制[1]。與核DNA相比，線粒體DNA具有分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、以母系遺傳方式遺傳、核苷酸歧異度大、進(jìn)化速度快等特點(diǎn)，可以用來(lái)研究種群進(jìn)化關(guān)系和物種鑒定[2]。mtDNA拷貝遠(yuǎn)多于核基因組DNA，核DNA降解時(shí)，仍有可能存在mtDNA。因此利用mtDNA成為判斷物種親緣關(guān)系遠(yuǎn)近最為有力的工具。線粒體DNA輕鏈上編碼基因包括ND6和7個(gè)tRNA基因，重鏈上編碼基因包括NADH-脫氫酶的7個(gè)亞基，細(xì)胞色素b(cytb)，ATP合成酶的兩個(gè)亞基，細(xì)胞色素C氧化酶的3個(gè)亞基(COXⅠ、COXⅡ、COXⅢ)，2個(gè)rRNA以及位于tRNAPro和tRNAPhe之間的一段不編碼任何基因的替代環(huán)區(qū)(D-loop)組成。

線粒體細(xì)胞色素C氧化酶Ⅰ亞基(mitochondrial cytochrome C oxidase subunit 1，COXⅠ)為獨(dú)立于核基因組以外的線粒體環(huán)狀DNA編碼的呼吸鏈細(xì)胞色素氧化酶，普遍存在于原核生物和真核生物中，它的進(jìn)化速度快，包含從種內(nèi)到種間的遺傳進(jìn)化信息，可用于比較生物體進(jìn)化之間的相互關(guān)系。目前關(guān)于線粒體COXⅠ的研究多見(jiàn)于寄生蟲(chóng)種間和種內(nèi)的遺傳變異[3-5]，而有關(guān)大白豬、長(zhǎng)白豬、杜洛克豬與青海八眉豬、甘肅黑豬、藏豬的研究還未見(jiàn)報(bào)道。本研究以3個(gè)地方豬種和3個(gè)國(guó)外豬種為研究對(duì)象，探討引進(jìn)豬種與我國(guó)地方豬種系統(tǒng)地理學(xué)及起源，為我國(guó)地方豬品種的有效保護(hù)和合理利用提供有價(jià)值的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究選用3個(gè)引進(jìn)豬種(大白豬、長(zhǎng)白豬、杜洛克)和3個(gè)地方豬種(八眉豬、藏豬、甘肅黑豬)共687頭作為試驗(yàn)群體(表1)。于仔豬出生后一周內(nèi)采集耳組織，每頭仔豬剪取耳組織3～5 g，置于裝有75%乙醇的離心管中，-70 ℃冰箱冷凍保存。

1.2 基因組DNA提取和DNA池的構(gòu)建

采用常規(guī)的苯酚-氯仿抽提法[6]進(jìn)行耳組織DNA提取，用1.0%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA 提取效果，經(jīng)紫外分光光度計(jì)檢測(cè)每個(gè)DNA 樣品濃度，加雙蒸水調(diào)整DNA樣品濃度至100 ng·μL-1，各取5 μL構(gòu)建DNA混合池。

1.3 引物設(shè)計(jì)、PCR擴(kuò)增與測(cè)序

根據(jù)GenBank中發(fā)布的野豬線粒體COXⅠ基因序列(GenBank No.: EU333163)，應(yīng)用Primer6.0軟件設(shè)計(jì)1對(duì)特異性引物，用于擴(kuò)增3個(gè)引進(jìn)豬種和3個(gè)地方豬種線粒體COXⅠ基因序列。其引物序列為：F: 5′-GACATTCACCACGGAACT-3′，R: 5′-GAAAGGGTAAGCCATAGAG-3′，引物由杭州金唯智生物科技有限公司合成，擴(kuò)增片段為1 790 bp。PCR擴(kuò)增體系總體積為20 μL：基因組DNA模板0.8 μL，上下游引物各0.4 μL，TaqPCR MasterMix 11.0 μL，ddH2O 7.4 μL。PCR擴(kuò)增程序?yàn)椋?4 ℃增預(yù)變性3 min；94 ℃變性30 s，61 ℃退火40 s，72 ℃延伸30 s，34個(gè)循環(huán)；72 ℃延伸10 min，4 ℃保存；PCR產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)后特異性良好的PCR產(chǎn)物經(jīng)凝膠回收試劑盒(北京天根)純化后送至杭州金唯智生物科技有限公司測(cè)序。測(cè)序結(jié)果用DNAStar、MegAlign和Editseq軟件比對(duì)和拼接獲得豬線粒體COXⅠ基因編碼區(qū)序列。

表1 試驗(yàn)豬群體、樣本數(shù)量及來(lái)源

Table 1 Population， numbers and origin of pig samples

群體Populations樣本數(shù)量Samplenumber采樣地點(diǎn)Collectionplace八眉豬Bameipig222青海省互助縣HuzhuCounty,QinghaiProvince藏豬Zangpig147甘肅省臨夏縣LinxiaCounty,GansuProvince甘肅黑豬Gansublackpig102甘肅省白銀市BaiyinCity,GansuProvince大白豬Largewhite72甘肅臨澤新華豬場(chǎng)GansuLinzeXinhuaPigFarm長(zhǎng)白豬Landrace72甘肅臨澤新華豬場(chǎng)GansuLinzeXinhuaPigFarm杜洛克Duroc72甘肅臨澤新華豬場(chǎng)GansuLinzeXinhuaPigFarm

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用EditSeq和MegAlign軟件進(jìn)行序列比對(duì)突變位點(diǎn)。利用序列圖譜分析軟件BioEdit和MWSnap來(lái)測(cè)量各SNPs位點(diǎn)等位基因的峰高，根據(jù)公式Fi=hi/(h1+h2)估算等位基因頻率，其中Fi表示SNP位點(diǎn)某等位基因頻率(i=1，2)，h1和h2分別表示測(cè)序圖上該SNP等位基因1和2的峰高度。用MEGA 6.0分析軟件基于Kimurk雙參數(shù)模型應(yīng)用鄰接法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)，分析結(jié)果探討引進(jìn)豬種與中國(guó)地方豬種系統(tǒng)地理學(xué)及起源。

2 結(jié)果與分析

2.1 豬線粒體COXⅠ基因PCR擴(kuò)增

線粒體COXⅠ基因擴(kuò)增后，經(jīng)1%瓊脂糖凝膠(120 V，20 min)電泳檢測(cè)后均得到一條特異性好、條帶清晰、大小為1 500～2 000 bp的目的片段，且與預(yù)期的目的片段大小一致(圖1)。

2.2 豬線粒體COXⅠ基因測(cè)序峰圖、突變位點(diǎn)篩查及等位基因頻率估算

將大白豬、長(zhǎng)白豬、杜洛克、甘肅黑豬、八眉豬和藏豬線粒體COXⅠ基因與GenBank中野豬COXⅠ基因序列進(jìn)行比對(duì)剪切(圖2—圖7)，分別獲得6個(gè)豬種COXⅠ基因編碼區(qū)序列1 545 bp，共存在21個(gè)突變位點(diǎn)，國(guó)外豬種突變位點(diǎn)(16個(gè))明顯多于國(guó)內(nèi)豬種(5個(gè))，其中c.336A>T、c.433C>T這兩個(gè)突變位點(diǎn)為大白豬、長(zhǎng)白豬、杜洛克所共有(表2、表3)。

M為Marker2000；1-6泳道依次為大白豬、長(zhǎng)白豬、杜洛克、八眉豬、甘肅黑豬、藏豬M represents Marker2000; 1-6 Lane are PCR amplifications of Large white, Landrace, Duroc, Bamei pig, Gansu black pigs and Zang pigs圖1 豬線粒體COX Ⅰ基因PCR擴(kuò)增電泳Fig.1 Detections of PCR products COX Ⅰ gene in pigs

圖2 甘肅黑豬COX Ⅰ基因測(cè)序峰圖Fig.2 COX Ⅰ gene sequence diagram of Gansu black pigs

圖3 八眉豬COX Ⅰ基因測(cè)序峰圖Fig.3 COX Ⅰ gene sequence diagram of Bamei pigs

圖4 藏豬COX Ⅰ基因測(cè)序峰圖Fig.4 COX Ⅰ gene sequence diagram of Zang pigs

圖5 大白豬COX Ⅰ基因測(cè)序峰圖Fig.5 COX Ⅰ gene sequence diagram of Large white

圖6 長(zhǎng)白豬COX Ⅰ基因測(cè)序峰圖Fig.6 COX Ⅰ gene sequence diagram of Landrace

圖7 杜洛克COX Ⅰ基因測(cè)序峰圖Fig.7 COX Ⅰ gene sequence diagram of Duroc

表2 不同品種豬COXⅠ基因突變位點(diǎn)

Table 2 Mutation sites ofCOXⅠ gene in different pig breeds

群體Populations突變位點(diǎn)Mutantsite大白豬Largewhitec.336A>T,c.433C>T,c.519T>C長(zhǎng)白豬Landracec.336A>T,c.363G>A,c.381C>T,c.420A>G,c.433C>T,c.732T>C,c.750G>A,c.858T>C,c.897A>G,c.924C>T,c.1161C>T,c.1248C>T,c.1428T>C杜洛克Durocc.270C>T,c.336A>T,c.363G>A,c.381C>T,c.420A>G,c.433C>T,c.519T>C,c.732T>C,c.750G>A,c.858T>C,c.897A>G,c.924C>T,c.1161C>T,c.1248C>T,c.1428T>C,c.1442A>T甘肅黑豬Gansublackpigsc.709T>C,c.1413T>C八眉豬Bameipigsc.1107T>C,c.1482A>G藏豬Zangpigsc.945C>T

表3 等位基因頻率估算

Table 3 Estimation of allele frequency

突變位點(diǎn)Mutantsite杜洛克Duroc突變前頻率Beforemutation突變后頻率Aftermutation長(zhǎng)白豬Landrace突變前頻率Beforemutation突變后頻率Aftermutation大白豬Largewhite突變前頻率Beforemutation突變后頻率Aftermutationc.336A>T0.73810.26190.75000.25000.88460.1154c.433C>T0.71050.28950.76060.23940.91300.0870c.519T>C0.72460.27540.83330.1667c.363G>A0.56180.43820.63720.3628c.381C>T0.70270.29730.73450.2655c.420A>G0.80200.19800.82760.1724c.732T>C0.62960.37040.63910.3609c.750G>A0.71430.28570.70590.2941c.858T>C0.30230.69770.27500.7250c.897A>G0.25260.74740.25000.7500c.924C>T0.83120.16880.80700.1930c.1161C>T0.25000.75000.31580.6842c.1248C>T0.35850.64150.37210.6279c.1428T>C0.23080.76920.73530.2647

2.4 系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)的構(gòu)建

將從GenBank檢索到的人、牛、綿羊、雞、鼠序列與本試驗(yàn)6條序列一同應(yīng)用MEGA6.0進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析(圖8)。系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)中長(zhǎng)白豬及杜洛克親緣關(guān)系較近，先聚為一支，再與大白豬、八眉豬、藏豬、黑豬及野豬(EU333163.1)聚為一支，而后與同屬為偶蹄目的牛(HQ025805.1)、綿羊(KT148968)聚為一支。鼠(AC-000022.2)、人(KC292251.1)、雞(KP244335.1)各為一支，這與動(dòng)物分類(lèi)學(xué)基本一致。三個(gè)地方豬種間遺傳距離較近，藏豬與甘肅黑豬的遺傳距離為0.005，八眉豬與藏豬、甘肅黑豬間的遺傳距離為0.004(表4)。

圖8 應(yīng)用鄰接法(NJ)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)Fig.8 Phylogenetic tree constructed by using neighbor joining method (NJ)

表4 遺傳距離

Table 4 Genetic distance

名稱(chēng)Name藏豬Zangpig甘肅黑豬Gansublackpig杜洛克Duroc長(zhǎng)白豬Landrace八眉豬Bameipigs大白豬Largewhite雞Gallusgallus牛Bostaurus人Homosapiens綿羊Ovisaries鼠Rattusnorvegicus甘肅黑豬Gansublackpig0.005杜洛克Duroc0.0220.022長(zhǎng)白豬Landrace0.0180.0180.004八眉豬Bameipig0.0040.0040.0200.017大白豬Largewhite0.0060.0060.0160.0140.005雞Gallusgallus1.0461.0411.0861.0801.0411.052牛Bostaurus0.5750.5730.5880.5840.5730.5720.885人Homosapiens0.7590.7600.7330.7660.7600.7571.0040.688綿羊Ovisaries0.5050.5040.5080.5070.5040.5060.9630.3130.748鼠Rattusnorvegicus0.7100.7050.6980.6990.6980.6890.9700.7060.7580.660野豬Susscrofa0.0020.0020.0190.0160.0010.0041.0410.5730.7570.5040.702

3 討論

本研究對(duì)6個(gè)豬種687個(gè)樣本mtDNACOXⅠ基因構(gòu)建DNA混合池，并利用直接測(cè)序技術(shù)獲得6個(gè)豬種COXⅠ基因的序列。DNA混合池是指將具有某一共同特征群體的部分個(gè)體DNA提取后經(jīng)過(guò)定量和稀釋成一定濃度后，按比例或等量混合構(gòu)成一個(gè)池。這種混合DNA樣品的某些多態(tài)性位點(diǎn)經(jīng)過(guò)PCR擴(kuò)增后，其產(chǎn)物經(jīng)過(guò)電泳、測(cè)序等方法繪制等位基因型和估算等位基因頻率，確定該位點(diǎn)與性狀的相關(guān)性[7]。利用DNA混合池和測(cè)序技術(shù)可以快速對(duì)未知SNPs或已知SNPs等位基因頻率進(jìn)行篩查，大幅度縮短了實(shí)驗(yàn)周期，顯著減少了基因組DNA的消耗。但是利用這種方法進(jìn)行基因頻率估算也存在一定的偏差。DNA 池進(jìn)行直接測(cè)序時(shí)所要求的等位基因頻率最低10%[8]。利用測(cè)序峰高比值估算頻率不超過(guò)10%的等位基因時(shí)，準(zhǔn)確度則會(huì)相對(duì)較低，本研究中僅大白豬c.433C>T突變后頻率低于10%(8.70%)，數(shù)據(jù)總體可靠。同時(shí)，需保證DNA定量的精確性，并且在測(cè)序反應(yīng)中對(duì)背景信號(hào)應(yīng)做適當(dāng)?shù)男Ｕ嬖诘谋尘靶盘?hào)會(huì)對(duì)等位基因相應(yīng)峰高的測(cè)量產(chǎn)生一定的干擾，影響估算結(jié)果[8]。

目前，線粒體DNA分析已成為研究動(dòng)物起源的有力手段[9-12]，即使親源關(guān)系比較近的種屬也可以被區(qū)分開(kāi)來(lái)[13]。Larson等[10]分析了世界范圍內(nèi)的686個(gè)野豬和家豬個(gè)體的 D-Loop區(qū)序列，認(rèn)為家豬的起源在歐亞大陸，有多個(gè)獨(dú)立的馴化中心。Jin等[14]分析了主要來(lái)自四川和西藏高原的513個(gè)豬樣本線粒體DNA高變區(qū)序列和1 394條亞洲家豬、野豬序列信息，得出分布于長(zhǎng)江上游地區(qū)的家豬由原地馴化而來(lái)。范麗麗等[15]以豬線粒體Cybt基因序列為靶位點(diǎn)設(shè)計(jì)引物和探針，進(jìn)行熒光定量PCR擴(kuò)增，建立豬源性成分快速且準(zhǔn)確的檢測(cè)方法。

脊椎動(dòng)物線粒體 DNA的不同區(qū)域的進(jìn)化速率不同，D-loop 區(qū)的進(jìn)化速度最快，而COXⅠ、ND4 和Cytb基因進(jìn)化速度適中。細(xì)胞色素C氧化酶(COXⅠ)作為線粒體呼吸鏈終端的一個(gè)成員，其作用是把呼吸底物的電子經(jīng)過(guò)細(xì)胞色素系統(tǒng)直接傳遞給分子態(tài)氧。COXⅠ 已被廣泛用于分析絳蟲(chóng)、靈長(zhǎng)類(lèi)[16]及鱸形目魚(yú)類(lèi)[17]等分子進(jìn)化規(guī)律及親緣關(guān)系的系統(tǒng)發(fā)育規(guī)律。陳詠霞等[18]分析了中國(guó)鯛科6屬12種魚(yú)類(lèi)的COXⅠ基因序列，得出中國(guó)棘鯛屬是一個(gè)有共同祖先的單系群，屬內(nèi)存在兩個(gè)平行進(jìn)化的分支，且兩分支的種間關(guān)系具有明顯的分化。張順等[19]分析16 種彈涂魚(yú)的82 個(gè)體的COXⅠ基因序列，認(rèn)為彈涂魚(yú)屬出現(xiàn)明顯分化大約發(fā)生于漸新世末期至中新世早期(23.61～15.65 Ma)。白鵬霞等[20]對(duì)采自牦牛體內(nèi)的捻轉(zhuǎn)血矛線蟲(chóng)線粒體COXⅠ基因部分序列進(jìn)行分析，在基因和蛋白兩個(gè)層面間接印證了毛圓科內(nèi)不同屬線蟲(chóng)在形態(tài)和生活史方面有較多相似和不同之處。

本研究獲得豬線粒體COXⅠ基因編碼序列1 545 bp，共存在21個(gè)突變位點(diǎn)，有8個(gè)突變?yōu)楦魅后w特有。楊俊靜等[21]發(fā)現(xiàn)民豬的COXⅠ基因序列與其他豬種相比，存在18個(gè)核苷酸突變。本研究的國(guó)內(nèi)豬種無(wú)相同突變位點(diǎn)，國(guó)外豬種中杜洛克和長(zhǎng)白豬有13個(gè)相同突變位點(diǎn)，其中杜洛克和大白豬有3個(gè)相同突變位點(diǎn)，大白豬和長(zhǎng)白豬有2個(gè)相同突變位點(diǎn)。我國(guó)引入國(guó)外豬種與本地豬種雜交獲得雜種優(yōu)勢(shì)，改善肉質(zhì)，使其更加符合市場(chǎng)需求的同時(shí)也致使國(guó)外豬種相同堿基突變較多。近年來(lái)，利用峰高比值估算等位基因頻率的方法已被廣泛應(yīng)用，李敬瑞等[22]利用測(cè)序圖中SNPs等位基因峰高的比值估算可樂(lè)豬、白香豬和大約克這3個(gè)豬品種等位基因的頻率。崔建勛等[23]利用測(cè)序圖中SNP等位基因峰高的比值估算各雞品種等位基因的頻率，其中大部分位點(diǎn)等位基因頻率的估算結(jié)果分別被PCR-RFLP/PCR-SSCP所驗(yàn)證。本研究中利用峰高比值估算各等位基因頻率，根據(jù)堿基突變前后頻率可以將國(guó)外豬種相同部分突變分為3類(lèi)。c.858T>C、c.897A>G、c.1161C>T、c.1248C>T為一類(lèi)，突變后頻率高于突變前頻率；c.336A>T、c.433C>T、c.519T>C、c.363G>A、c.381C>T、c.420A>G、c.732T>C、c.750G>A、c.924C>T為一類(lèi)，突變后頻率低于突變前頻率，其中，杜洛克群體中c.363G>A突變前后頻率較接近，突變前頻率為0.5618，突變后頻率為0.4382；c.1428T>C單為一類(lèi)，杜洛克群體中突變后頻率高于突變前頻率，而長(zhǎng)白豬群體中突變后頻率低于突變前頻率。國(guó)內(nèi)豬種核苷酸序列位點(diǎn)變異表現(xiàn)為堿基T→C、C→T、A→G，核苷酸的替代僅為轉(zhuǎn)換；國(guó)外豬種14個(gè)相同核苷酸序列位點(diǎn)變異表現(xiàn)為堿基A→T、C→T、T→C、G→A、A→G的轉(zhuǎn)變，且核苷酸的替代主要以轉(zhuǎn)換為主。錢(qián)建新等[24]對(duì)青海牦牛樣品的線粒體COXⅠ基因部分序列進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)11個(gè)核苷酸序列位點(diǎn)變異，主要表現(xiàn)為堿基G→T、T→G、A→T 和 T→A 的轉(zhuǎn)變，核苷酸的替代同樣主要以轉(zhuǎn)換為主。轉(zhuǎn)換數(shù)(si)和顛換數(shù)(sv)的比值(R)可以用來(lái)估計(jì)序列替換的飽和程度。大白豬R值為2，長(zhǎng)白豬R值為12，杜洛克R值為15，黃原[25]認(rèn)為，如果R>2，說(shuō)明序列替換遠(yuǎn)未達(dá)到飽和，而隨著分歧時(shí)間的增加，R會(huì)降低，說(shuō)明序列中多重替換數(shù)增加。

長(zhǎng)白豬原產(chǎn)于丹麥，大白豬原產(chǎn)于英國(guó)約克郡，杜洛克原產(chǎn)于英國(guó)。藏豬、甘肅黑豬和八眉豬均產(chǎn)于我國(guó)西北地區(qū)，其生長(zhǎng)環(huán)境相似，遺傳距離近，多態(tài)性極其貧乏，作為地方豬種種質(zhì)資源得到了較好的保護(hù)。相比之下，長(zhǎng)白豬和杜洛克線粒體COXⅠ基因具有豐富的多態(tài)性，可能是因?yàn)樽鳛橐M(jìn)豬種，為提高其適應(yīng)性和生產(chǎn)能力與地方豬種雜交所致，這也導(dǎo)致了長(zhǎng)白豬和杜洛克遺傳距離近，僅為0.004。Watanabe等[26]分析了亞洲和歐洲豬的mtDNA限制性圖譜，表明大白豬同時(shí)具有歐亞兩大豬群的母性血統(tǒng)起源，本研究中大白豬與中國(guó)地方豬種間遺傳距離小于杜洛克和長(zhǎng)白豬在一定程度上與其符合，該豬場(chǎng)為獲得較好的經(jīng)濟(jì)利益，根據(jù)自身的需要展開(kāi)選育，使其適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境和市場(chǎng)需求。同時(shí)，線粒體DNA的基因結(jié)構(gòu)全部是外顯子，沒(méi)有內(nèi)含子，不同品種間表現(xiàn)出的堿基突變很可能影響蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，從而影響其功能，該基因具有作為遺傳標(biāo)記的潛在可能。本研究表明，線粒體COXⅠ基因可有效區(qū)別6個(gè)豬種的親緣關(guān)系，在一定程度上為我國(guó)地方豬品種的有效保護(hù)和合理利用提供理論依據(jù)。

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(責(zé)任編輯 張 韻)

Genetic diversity and phylogenetic relationship among domestic and foreign pig breeds based on mtDNACOXⅠ gene

ZHOU Xiumin， YANG Yongjiang， BI Yingjie， REN Weihe， ZHANG Li*

(CollegeofLifeScienceandEngineering，NorthwestUniversityforNationalities，Lanzhou730030，China)

Based on the mitochondrial DNACOXⅠ (mtDNACOXⅠ) gene， the genetic diversity and phylogenetic relationships of 6 pig breeds (Large White pig， Landrace pig， Duroc pig， Zang pig， Gansu black pig and Bamei pig) were studied. The mtDNACOXⅠ gene sequences obtained from 6 pig breeds were sequenced and analyzed. Besides， we constructed phylogenetic tree by using MEGA 6.0 analysis software and neighbor joining method based on Kimurk two parameter models. The results showed that there were 21 mutations in sequences ofCOXⅠ (1 545 bp)， including 8 group specific mutations. Landrace pig and Duroc pig were abundant in polymorphism (13 same mutation sites)， and the ratios (R) of nucleotides’ conversion number (si) and transition number (sv) were 12 and 15， which proved sequence substitutions were far from saturation. While the polymorphisms of Zang pigs， Gansu black pigs and Bamei pigs were poor. The introduced pigs were used as sire， not dam， to improve the growth performance and lean meat percentage of the domestic pig breeds. The mtDNACOXⅠ gene can effectively distinguish the relationship between six pig breeds. This study can provide theoretical basis for the effective protection and rational utilization of pig breeds in our country.

pig; mitochondrial cytochrome C oxidase subunit Ⅰ; phylogeography

10.3969/j.issn.1004-1524.2017.08.07

2017-05-14

西北民族大學(xué)國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201710742088)

周秀敏(1996—)，女，江蘇鹽城人，本科生，動(dòng)物科學(xué)專(zhuān)業(yè)。E-mail: 1029007641@qq.com

*通信作者，張麗，E-mail: zhangli2008@aliyun.com

S828

A

1004-1524(2017)08-1271-10

周秀敏，楊永江，畢英杰，等. 基于線粒體COXⅠ基因變異探討國(guó)內(nèi)外豬種的遺傳多樣性及系統(tǒng)進(jìn)化研究[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2017，29(8)： 1271-1280.