分子育种技术在中国地方猪种选育中的应用

分子育种技术在中国地方猪种选育中的应用日期：2012-08-13作者：杨晓琼连林生来源：《上海畜牧兽医通讯》.-2012，（3）.-18-20点击：141在动物基因组测序计划的推动下，猪的育种技术已从常规育种方法过渡到以分子标记辅助选择(Marker-assistedselection，MAS)技术主导的现代分子选育，朝着快速改变基因型的方向发展。我国地方猪种因蕴藏丰富有益功能基因，日益成为培育优庭猪种后代、提高优良性状选择效率的研究重点。1分子育种研究的内容和特点传统育种主要利用表型来推断基因型、估计育种值，时间长、成本高，不能选择基因型纯合的个体。分子标记技术利用RFLP、RAPD、AFLP、EST、SSR、SCAR以及STS、mtD-NA等标记形式，对不同发育时期的个体、器官甚至细胞作检测，直接反映DNA的序列差异，标记位点丰富，遍及整个基因组，多态性高，遗传稳定，不受环境及基因表达与否的限制。分子选育通过寻找影响数量性状的主效基因或紧密连锁的基因标记，定向筛选满足特定需求的基因型，弥补了传统选育准确率低的缺点，大大提高选择的准确性。国外对分子标记基因的研究非常活跃，已在猪19条染色体中发现了丰富的DNA多态性，猪的连锁图谱已有超过5000个标记、放射杂交图谱定位了4000余个标记基因。借助基因图谱和QTL扫描，鉴别出了许多影响经济性状的QTL。2006年猪数据库从93种出版物收集了236个不同性状的1263个基因，2007年有110种出版物确定了1675个基因位点。到2010年4月，猪的QTL数据库PigQTLdb中已记载了5732个QTL座位，涉及日增重、背膘厚度和瘦肉率等558种性状。研究结果显示，分子育种与常规育种相结合，可大幅提高育种效率和进度；加快培育优质、高产、抗病、高效的瘦肉型猪，成为现代遗传育种的研究重点。2我国地方猪种进行分子选育的必要性我国猪种资源丰富，收入联合国粮农组织物种多样性系统的中国猪品种数目为150个，约占世界总数的三分之一。据2004年11月出版的《中国畜禽遗传资源状况》统计，认定的地方猪种有72个，其中34个为国家级畜禽遗传资源保护品种。地方猪种在生长、胴体和肉质等方面具有不同的种质特性和性状差异，大多数品种繁殖力强、肉质鲜美、抗逆性强、肉质参数明显优于国外品种。世界很多著名猪种都有我国地方猪的血统，如公元27～395年古罗马通过引进中国华南猪改良当地猪而育成罗马猪；18世纪(明代)英国通过引进广东猪改良本地猪而育成约克夏和巴克夏；现代美国、法国、英国、日本等国都引进中国猪种，从而培育出了产仔率高和肉质好的优良猪种。中国地方猪种蕴藏着丰富的优秀基因，不含氟烷敏感基因阴性纯合子或频率极低，天然抗病性、抗应激特点与繁殖性能、肉品品质相关基因最受国际关注，也最具民族特色和国际竞争力，是我国养猪业持续发展的坚实基础和潜在优势。我国科学家在上世纪90年代初开始猪的基因组研究，用于探索、利用我国地方猪种遗传资源。吴常信、李宁等(1994)不仅证实了Rothschild等人的研究结果，同时还发现促卵泡素β亚基基因是控制猪产仔数的另-主效基因；1999年利用我国二花脸太湖猪与外国商业猪种约克夏杂交，构建了亚洲最大的资源群，证明了雌激素受体(ESR)基因是一种广泛存在的、控制猪产仔数的主效基因；创造性地建立了多种检测猪高温应激综合征的诊断技术；华中农业大学、华南农业大学等发现MC4R基因对猪的生长和瘦肉率性状有显著影响。随着DNA芯片技术的应用，极大地促进了DNA标记辅助技术的实用化。我国地方猪种研究成果的获得，不仅引起了国际同行的关注，更有效推动了国内家猪的分子选育。从注重提高生长速度、增加胴体瘦肉率等生长和胴体性状选育到关注肉质性状选育，研究范围不断扩大，特别是对产仔数和早期生长基因研究有了突破性进展。通过对重要性状的基因或主效基网进行克隆、测序与定位及功能鉴定，利用不同品种资源的优势互补，已培育出多个中国特色地方猪种的专门化品系和配套系。近年利用能表达的融合基因、嵌合体、不同动物蛋白基因的DNA互补等技术，通过基因转移进行生长率、增重等重要生产性状改良实践，开展非常规性育种性状(如生产人类药用蛋白)和遗传抗性育种研究。3中国地方猪分子育种研究进展通过定位数量性状位点(QTL)，分析候选基因与生产性状的关联，评估候选基因间的互作和-因多效作用，一些遗传力较低(如繁殖性状)、费用昂贵(如抗病性)、表型值在发育前早期难以测定(如瘦肉率)或限性表现(如产奶量)的候选基因，陆续被发掘、确认(见表1略)，并开始应用于育种实践，有效提高了我国地方猪种在生长发育、胴体、肉质、繁殖和抗病、毛色相关育种的选择效率。通过表1略可以看出，我国对影响猪的经济性状基因研究主要集中在生长、繁殖性状提高与肉质性状改良方面，抗病性基因研究较少，可能与控制抗病性遗传受体基因的寻找和确定困难、疫苗研究费用高及药物治疗实验周期长有关。3.1功能基因多态性与生产性状关联研究3.1.1生长发育及胴体性状相关基因中国地方猪生长发育相关的候选基因研究主要涉及初生重、生长速度以及日增重等，包括FUTl、GHRH、GHR、POUlFl、Mef2、TG、POMC、IGF、MYOG、CETP、GH、MSTN、CCK和Leptin等功能基因。宋成义等(2001)研究了GH基因部分突变位点对生产性能的影响，发现姜曲海猪GH基因ApaI酶切突变位点G4G4基因型个体0～70日龄日增重与70日龄体重极显著高于G3G3/G3G4基因型个体(P0.01)。柳淑芳等(2002)证明FSHβ基因座位在莱芜猪种中与控制猪产仔数的主效基因紧密连锁，优势基因AA纯合子比BB纯合子母猪平均每胎多产仔l.2头。杨仕柳等(2004)对129头湘黄猪Atrn基因进行检测分析，发现BB基因型猪的平均日增重、背膘厚和估测瘦肉率明显优于AB基因型猪。孔路军等(2005)实验发现，瘦肉型猪血清中Ob基因含量显著高于脂肪型猪，Ob基因mRNA表达丰度和kptin浓度呈高度正相关，两者与初产母猪血清FSH、LH和总产仔数成正相关，与初生个体重呈负相关。刘剑锋等(2005)发现中畜黑猪I系H-FABP基因座HH和hh2种基因型间个体170日龄体重差异显著。姚国佳等(2006)对仔猪皮下脂肪Leptin的表达量进行了分析，发现l～56日龄的仔猪leptin表达量呈现先高后低的趋势。赵晓枫等(2007)对金华猪IGF15’调控序列微卫星座位研究发现274bp和286bp等位基因有利于提高初生重，280bp的等位基因有利于第二胎出生窝重的提高。鲁绍雄等(2007)以MYOG基因作为撒坝猪生长性状的候选基因，研究发现4月龄体重和45日龄至6月龄日增重有显著影响，以AB型最高，AA型最低。鞠慧萍(2007)研究苏太猪FuTl基因，发现AG型个体平均繁殖性能均高于GG型个体，且AG型个体的1胎断奶窝重、2胎断奶窝重、3胎总产仔数和6胎断奶窝重显著高于GG型个体。魏麟等(2007)证实湖南黔邵花猪CETP各基因型对生长性状的影响差异显著，对膘厚的影响差异极显著，Aa基因型对初生重、45日龄重、6月龄重、体高、体长等性状的影响较大，AA基因型较小。金甲正等(201l)研究GH基因多态性对三江白猪仔猪初生重的影响，证实AB基因型的仔猪初生重显著高于AA、BB基因型的仔猪，而AA基因型和BB基因型的仔猪之间差异不显著(P0.05)。3.1.2繁殖性状相关基因中国地方猪繁殖性状候选基因的研究，尤其是与猪产仔数性状相关的候选基因研究取得了较大进展，发现大多数基因与猪下丘脑-垂体-卵巢轴分泌的激素及其受体、激活素、抑制素以及早期胚胎发育有关。主要有ESR、FSHβ、OPN、PRLR、RBF4、RARG、NCOAl、MTNRlA、GnRH、GnRHR、LH、LHR、FSHR等基因。从1993年开始，我国科学家研究发现了我国特有地方品种二花脸太湖猪(世界上产仔数最高的品种)存在着产仔数主效基因，并精细确定了FSHβ基因是控制猪产仔数的主效基因，FSHβ基因BB型母猪较AA型母猪总产仔数平均每胎可多产出1.5～2.0头，而活产仔数平均每胎则多产出1.0～l.5头。杜立新等(2002)对中国优良地方猪种莱芜猪等FSHβ序列分析证明，FSHβ基因座位存莱芜猪种中与控制猪产仔数的主效基因紧密连锁，优势基因AA纯合子比BB纯合子母猪平均每胎多产仔1.2头。欧阳克蕙等(2004)采用开放式群体继代选育法和分子生物技术结合选育大约克夏母系，在其核心群内淘汰了氟烷敏感基因，头胎产仔数增加0.88头，产活仔数增加0.80头，公母猪达100kg体重时日龄分别缩短17.14d和14.62d。李永辉(2005)对NCOAl基因与猪产仔性状的相关及序列分析，发现NCOA1基因对产仔性状有显著影响，A等位基因为优势有利基因。刘卫东等(2006)证实FSHβ基因B等位基因和ESR基因A等位基因具有增加总产仔数和产活仔数的效应，其加性效应分别为1.515和1.325。刘蝉娟(2007)对莱芜黑猪等猪种进行ESR和FSHβ基因多态性分析，发现ESR基因在引进猪种中以AA型出现频率高，地方猪种以BB型频率高；FSHβ基因在引进猪种的基因型中以BB型出现频率高，地方猪种AA型出现频率高。张浩等(2007)对藏猪ESR、FSHβ和PRLR3个繁殖性状主效基因位点的基因型多态性研究表明，优势基因型分别为BB型、AB型和AA型。管峰等(2007)分析猪Prepro-orexin基因第62位多态性位点在二花脸、香猪、淮猪和姜曲海猪4个品种中的多样性与不同基因型对二花脸猪产仔数的影响，发现各等位基因频率和基因型频率在不同品种间存在显著差异。张冰等(2007)对陆川猪leptin基因进行单核苷酸多态性(SNPs)检测，发现了2个SNPs位点在第3469碱基处发生T→C突变和3714碱基处发生T→G突变，其中T3714GSNP对陆川猪产仔数影响显著(P0.05)。刘轩等(2010)通过分析76头藏猪单基因和多基因合并对繁殖性状的影响，发现FSHβ、ESR和PRLR基因不同基因型繁殖性状差异显著，多基因聚合效应高于单基因效应。王国栋(2010)利用微阵列技术筛选大白猪和二花脸猪经产母猪排卵差异表达基因，发现EarI多态位点与所有胎次的总产仔数(TNB)、产活仔数(NBA)显著相关，基因加性效应差异显著。3.1.3肉品质性状相关基因肉质品质好是我国地方猪种突出的优良特性之一，也是我国地方猪分子育种选择的一个重点。与肉质品质相关的基因主要有：CAST、HSL、LPL、CAPN、FABP、MYOD、Hal、RN、MC4R、DGATl等基因。方美英等(1999)发现我国地方品种猪不含Hal与RN基因或频率极低，地方猪种除枫泾猪带有0.100氟烷基因频率外，在其他猪种均未发现。吴桢方(1998)研究发现HSL和LPL基因可以作为猪背膘厚选择的分子标记。孙博兴等(2000)将常规选择指数法与应激敏感基因型选择法相结合，应用于军牧l号白猪四、五世代核心群的选种中，使应激敏感基因频率下降了12%。雷明刚等。(2001)分析了猪HSL基因外显子1区多态性，发现不同品种猪间存在多态性，通城猪和清平猪AA和AG两种基因型等位基因A、G的频率分别是9l.67%、8.33%和89.83%、10.7%。刘桂兰等(2002)采用PCR、RFLP技术发现MC4R基因型频率在不同品种群体中的分布不同，MC4R基因与猪胸腰椎间膘厚、臀部膘厚、平均背膘、眼肌宽度、眼肌面积、皮率呈显著性相关。刘桂兰等(2003)分析了影响猪瘦肉量的IGF2基因第8内含子部分片段酶切位点，发现B位点酶切未突变个体均比酶切突变的个体背膘薄18.28%，肥肉率低22.43%，瘦肉率高8.71%；A位点具有相同的影响趋势。姜勋平等(2005)用PCR-RFLP方法检测139头杂交猪FUTl基因型间肉质和胴体性状差异，发现AA基因型猪3个部位肌肉pH值均比AG基因型的高，肌肉系水力、肉色值、瘦肉率显著高于AG猪(P0