豬生產(chǎn)性狀相關(guān)SNP位點研究進展

宋春雷 高靈琦

摘 要 單核苷酸多態(tài)性以其自身具有的一些優(yōu)良特性作為一種遺傳標(biāo)記現(xiàn)已被廣泛地應(yīng)用于禽畜等方面的科學(xué)研究中?；诖耍唵谓榻BSNP的特性和常用檢測分型的方法，并以我國主要經(jīng)濟動物-豬為中心，收集近三年國內(nèi)SNP影響豬生長、肉質(zhì)、繁殖等主要經(jīng)濟性狀的相關(guān)研究，從全面的角度分析豬SNP研究的相關(guān)進展，并對SNP的未來發(fā)展進行展望。

關(guān)鍵詞 豬;單核苷酸多態(tài)性（SNP）;生產(chǎn)性狀

中圖分類號：S828 文獻標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.02.076

在經(jīng)濟動物的遺傳育種過程中，科研工作者們致力于使用一些可靠的遺傳標(biāo)記（Genetic Maker）來提高選擇效率與效能，提高經(jīng)濟效益，其中單核苷酸多態(tài)性（Single Nucleotide Polymorphism，SNP）現(xiàn)在已成為理想的遺傳標(biāo)記之一。SNP是指在基因組上由單個核苷酸變異引起的DNA序列多態(tài)性，包括單個堿基的轉(zhuǎn)換或顛換等形式，且其中最少出現(xiàn)一種等位基因的頻率不小于1%。

我國是豬養(yǎng)殖大國，豬肉也是國民日常消費的主要肉類之一，2015年和2016年我國生豬存欄量分別為4.51億頭和4.35億頭。面對如此大的市場，只要對豬某一個重要性狀進行改良就可能帶來巨大的經(jīng)濟效益。檢測、鑒定影響重要性狀的SNPs并標(biāo)記應(yīng)用于育種養(yǎng)殖中，可以加快遺傳選育進度，提高經(jīng)濟效益?；诖?，就SNP主要的檢測、功能活性研究方法以及在影響豬重要性狀上的研究進展進行綜述。

1 SNP的研究內(nèi)容

1.1 SNP的特性

SNP自身所具備的一些優(yōu)良特性使得其在遺傳分析中成為一類能夠廣泛應(yīng)用的遺傳標(biāo)記，能夠更加清晰地剖分研究復(fù)雜的數(shù)量性狀、遺傳疾病，構(gòu)建第三代遺傳圖譜。

SNP的優(yōu)良特性有以下4點。1）SNP位點的豐富性。SNP數(shù)量眾多且分布廣泛，幾乎遍布整個基因組，DNA序列中任意一個核苷酸都可能發(fā)生變異。據(jù)估計，基因組中每1 000個核苷酸就有1個SNP。2）SNP適于快速、規(guī)?；Y查。組成DNA的堿基雖然有4種，但因為導(dǎo)致SNP的通常只有兩種堿基，所以這是一種二態(tài)的標(biāo)記，即二等位基因。由于SNP的二態(tài)性，非此即彼，在進行基因篩選時往往只需要進行+/-分析，而不用分析片段的長度，這就利于發(fā)展快速的規(guī)?；詣踊夹g(shù)篩選。3）SNP等位基因頻率易于估計。由于SNP的二態(tài)性，在任何種群中其等位基因的頻率都是可以估計的。4）SNP突變率低、遺傳穩(wěn)定性高。SNP是由基因組上單核苷酸變異引起的，每代每堿基突變率約為2×18-8。尤其是處于編碼區(qū)的SNP（cSNP）是高度穩(wěn)定的，相比較微衛(wèi)星等重復(fù)序列的多態(tài)性標(biāo)記，其遺傳穩(wěn)定性更高。

1.2 SNP的檢測分型方法

1.2.1 對未知SNP進行分析

對未知SNP進行分析，即找尋未知的SNP或確定某一未知SNP與某遺傳病或性狀的關(guān)系。檢測未知SNP可以使用多種方法，如溫度梯度凝膠電泳（TGGE）、變性梯度凝膠電泳（DGGE）、單鏈構(gòu)象多態(tài)性（SSCP）、限制性片段長度多態(tài)性（RFLP）和隨機擴增多態(tài)性DNA（RAPD）等，但這些方法只能發(fā)現(xiàn)含有SNP的DNA鏈，不能確知突變的位置和堿基類別，要想做到這一點，必須對那些含有SNP的DNA鏈進行測序，即基因測序技術(shù)。

1.2.2 對已知SNP進行分析

對已知SNP進行分析，即對不同群體SNP遺傳多樣性檢測或在臨床上對已知致病基因的遺傳病進行基因診斷。篩查已知SNP的方法有等位基因特異寡核苷酸片段分析（ASO）、突變錯配擴增檢驗（MAMA）和基因芯片技術(shù)（genechips）等。

1.3 豬SNP多態(tài)性分析

SNP是指在基因組上由單個核苷酸變異引起的DNA序列多態(tài)性，DNA序列直接影響氨基酸密碼子的轉(zhuǎn)錄，從而影響分子水平上蛋白質(zhì)的翻譯。陳月嬋等[1]就豬基因單核甘酸多態(tài)性進行了大量的研究分析，運用了PCR-SSCP檢測方法對豬的多個基因進行了檢測分析，檢測出大量的多態(tài)位點和位點突變造成的編碼氨基酸的變化，結(jié)果如表1所示。

2 豬重要性狀SNP的研究

目前，可以通過QTL作圖對基因進行性狀連鎖分析，還可以對候選基因利用各種方法與單核苷酸變異的位點進行關(guān)聯(lián)分析。如果找到了與目的性狀有關(guān)的SNP位點，便可通過芯片篩選個體，并進行優(yōu)缺點分析，最后通過雜交、回交等改良品種。

需注意的是雖然研究的SNP與豬的重要性狀存在關(guān)聯(lián)性，但在不同品種的豬群中，具體效益可能會有所不同。

2.1 生長性狀和飼料利用SNP

生長性狀也稱肥育性狀，是中等遺傳力性狀，也是豬生產(chǎn)中復(fù)雜且重要的經(jīng)濟性狀。在生長性狀中以生長速度和飼料利用率為最重要。

飼料成本決定了養(yǎng)殖成本，飼料利用效率的提高可以大大節(jié)約養(yǎng)殖成本。剩余采食量（Residual feed intake，RFI）是禽畜實際采食量與預(yù)期采食量的差值，也是衡量飼料轉(zhuǎn)化率（Feed conversion ration，F(xiàn)CR）的指標(biāo)之一。隨著電子自動喂料技術(shù)的發(fā)明和普及，使平均日采食量（Average daily feed intake，ADFI）和平均日增重（Average daily gain，ADG）得以準(zhǔn)確測定?；谝陨蠗l件，蒲蕾等[2]對杜洛克豬的MAP3K5基因和HMGA1基因進行了研究實驗。1）利用Illumina SNP60芯片對豬的全基因組進行分型，得到的結(jié)果和軟件基因庫中記錄的MAP3K5基因的SNP位置進行比對確定了4個SNPs位點，通過實驗數(shù)據(jù)收集發(fā)現(xiàn)4個SNPs位點中，Sscl：30769583 A>C、Sscl：30962276 G>A、Sscl：30781169 A>G位點與RFI性狀呈顯著相關(guān)，Sscl：30940839 A>G位點的突變與FCR性狀呈顯著相關(guān)。MAP3K5基因可能是通過改變豬體內(nèi)的激素調(diào)節(jié)、生長因子等，來實現(xiàn)對RFI、FCR這些性狀的調(diào)控。這4個SNPs位點可記錄作為分子標(biāo)記。2）通過對大白豬和民豬群體的重測數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)了HMGA1基因的2個SNPs位點。并采用質(zhì)譜分型技術(shù)對杜洛克豬群體進行這2個SNPs位點的基因分型。收集統(tǒng)計相關(guān)數(shù)據(jù)后得出HMGA1基因g.-543 T>C和g.1356 C>T位點突變可以使杜洛克豬在不影響ADG的同時降低同期間內(nèi)的ADFI，即同日齡個體體重更重，同體重個體日齡更短。尤其g.1356 C>T位點突變還可以使杜洛克豬有更薄的背膘厚和更低的RFI。這2個SNPs位點可記錄作為分子標(biāo)記，為豬遺傳育種提供輔助參考。如表2所示，為影響生長性狀和飼料利用的SNPs位點。

2.2 繁殖性狀SNP

豬繁殖性狀包括母豬的窩產(chǎn)仔數(shù)、初生活仔數(shù)、仔豬初生重、乳頭數(shù)、泌乳力、斷奶時育成仔豬數(shù)、斷奶窩重等。公豬的繁殖性狀主要包括精液的質(zhì)量、精子的活力、精液的產(chǎn)量、公豬性欲以及公豬使用年限。

查安東等[3]在IL6基因內(nèi)檢測到1個SNP位點g.1704674 C>T，并通過PCR-RFLP檢測其分型。統(tǒng)計結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在杜洛克豬種g.1704674 C>T位點與射精量呈顯著相關(guān)（P<0.05），T等位基因為優(yōu)勢等位基因;而在大白豬中，g.1704674 C>T位點與精子密度呈顯著相關(guān)（P<0.05），說明SNP對公豬繁殖性狀有一定影響。Tetzlaff等[4]研究發(fā)現(xiàn)了在LEF-1基因中有2個SNPs（g.1351 T>C、g.1666 A>C）與豬乳頭數(shù)顯著相關(guān)，而后Xu等[5]在該基因上再次檢測到新的突變位點（g.99514 A>G、g.119846 C>T），關(guān)聯(lián)分析后發(fā)現(xiàn)均與豬乳頭數(shù)顯著相關(guān)。胡閃耀等[6]就此展開研究，以美系大白豬為研究對象，發(fā)現(xiàn)僅g. 99514 A>G位點與豬乳頭數(shù)顯著相關(guān)，而另一位點的相關(guān)性并沒有達到顯著水平，對乳頭數(shù)變異沒有影響推測，可能只是連鎖性的標(biāo)記。劉碧霞等[7]研究發(fā)現(xiàn)，大白母豬LIF基因上C6988T位點的CT基因型和C4950G位點的GC基因型為繁殖性狀的增效基因型，2個SNPs對繁殖性狀的影響呈現(xiàn)了明顯的協(xié)同效應(yīng)，即這2個SNPs與母豬產(chǎn)仔數(shù)等繁殖性狀有顯著關(guān)聯(lián)。高天[8]等在嘉興黑豬ESR2、FSHβ和PRLR基因中篩選并確定了8個SNPs，并與母豬的繁殖性狀展開了關(guān)聯(lián)分析，分析發(fā)現(xiàn)ESR2基因中的A221G位點和PRLR基因中的A13901T位點均與個體繁殖性狀呈顯著關(guān)聯(lián)，而其余位點并未發(fā)現(xiàn)有顯著關(guān)聯(lián)。如表3所示，為影響繁殖性狀的SNPs位點

2.3 肉質(zhì)性狀SNP

肉質(zhì)的優(yōu)劣是通過許多肉質(zhì)指標(biāo)來判定的，常見的有pH、肉色、系水力、大理石紋、肌肉脂肪含量和公豬膻味等指標(biāo)。我國種豬遺傳評估方案中的肉質(zhì)性狀有：肌肉pH、肉色、滴水損失和大理石紋。

喬木等[9]通過測序，發(fā)現(xiàn)豬RTL1基因中存在1個SNP位點，利用PCR-Fnu4H I-RFLP方法在9個豬種中進行了分型，并在360頭大×梅F2代群體中進行了性狀關(guān)聯(lián)分析。結(jié)果表明，在肉質(zhì)性狀方面該位點與背最長肌pH、股二頭肌肌肉肉色值呈顯著相關(guān)（P<0.01），與背最長肌系水力、背最長肌肌肉色值呈極顯著相關(guān)（P<0.05）。楊華等[10]采用PCR-Msp I-RFLP方法對IGFBP2基因的g.171 C>T位點進行分型，關(guān)聯(lián)分析得出g.171 C>T位點與肉質(zhì)性狀顯著相關(guān)。張越等[11]研究了H-FABP基因?qū)θ赓|(zhì)性狀的影響，通過測序確定了2個SNPs位點，命名為SNP1和SNP2，研究顯示SNP1對肉質(zhì)性狀沒有顯著影響，SNP2僅與谷氨酸含量顯著關(guān)聯(lián)，谷氨酸作為影響豬肉的主要鮮味物質(zhì)之一，對肉質(zhì)性狀有影響，可作為參考位點進行深入研究。如表4所示，為影響肉質(zhì)性狀的SNPs位點。

2.4 胴體性狀SNP

胴體性狀是一種高遺傳力性狀，豬的胴體性狀主要有背膘厚度、胴體長度、眼肌面積、腿臀比例和胴體瘦肉率等。

喬木等[9]研究的RTL1基因，同一個SNP位點，檢測出的AA、AG、GG這3個分型中，AA基因型個體的內(nèi)脂率、平均背膘厚、肩部膘厚等顯著高于GG基因型，參考不同豬種中基因型的分布規(guī)律，國內(nèi)豬種中A等位基因占比明顯高于國外豬種，因而具有較高的肥肉率，該SNP位點突變具有促進脂肪沉積的效應(yīng)，可作為改善豬胴體性狀的分子標(biāo)記。楊華等[10]研究的IGFBP2基因的g.171 C>T位點，關(guān)聯(lián)分析也得出g.171 C>T位點與胴體性狀顯著相關(guān)。如表5所示，為影響胴體性狀的SNPs位點。

3 SNP存在的問題與展望

SNPs研究現(xiàn)在正處于發(fā)展之中，雖然其具有很好的前景，但目前仍存在以下4點問題。

1）SNPs改變了基因原來的結(jié)構(gòu)和連鎖率，主要表現(xiàn)為生物對外界反應(yīng)的不適應(yīng)。所以，隨著SNP的增加，可能會相應(yīng)導(dǎo)致致命性疾病的增加。

2）雖然目前已經(jīng)有了幾個公開的SNP數(shù)據(jù)庫，但由于一些商業(yè)利益的考慮，不是所有的科研工作者都可以自由詳盡地利用SNP數(shù)據(jù)庫，勢必將阻礙SNP信息的獲取與利用。

3）目前雖然有大量檢測SNP的方法，且已經(jīng)建立了高度自動化和高通量的SNP檢測分型技術(shù)，但大都價格昂貴，速度較慢，這限制了其在科學(xué)研究中的應(yīng)用，所以迫切需要有低成本、高生產(chǎn)率的新方法涌現(xiàn)。

4）SNP命名問題。SNP的命名是很混亂的，從本文的信息整理就可以看出來，不同的研究者采用不同的記錄方法，目前沒有一個統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的命名方法，不同的組織機構(gòu)命名不一樣，并且各自為政，堅持自己的命名方法，由于不同SNP由不同實驗室測定，現(xiàn)在至少存在6種不同的命名系統(tǒng)。這為后人學(xué)習(xí)以及科研成果統(tǒng)計造成了很大的障礙。

4 結(jié)語

雖然目前SNP的應(yīng)用還存在一些不足，但依然存在很大的潛力。可以預(yù)期，SNP的應(yīng)用將促進分子標(biāo)記技術(shù)與其他生物技術(shù)的結(jié)合，大大加速傳統(tǒng)育種技術(shù)的革新，隨著分子生物技術(shù)的提高，SNP的應(yīng)用前景將更加廣泛。

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（責(zé)任編輯：趙中正）