豬FUT1基因的多態性及與性狀關聯的研究進展

張 艷，葉佳欣，俞向前，葉承榮，朱建國，2*

（1.上海交通大學農業與生物學院獸醫生物技術重點實驗室，上海 200240；2上海市浦東新區動物疫病預防控制中心，上海 201299）

隨著人類對動物性食品安全要求的不斷提高，以及現代化養豬生產的需要， 抗病育種已經成為世界豬育種研究的熱點內容之一。a-1巖藻糖轉移酶基因FUTl是控制大腸桿菌F18(Enterotoxigenic Escherichiacoli F18，ECFl8)侵染豬小腸的受體蛋白表達的候選基因，與仔豬水腫病、腹瀉等疾病相關，對動物健康造成很大的影響。FUTl基因是迄今為止找到的為數不多的抗性基因或抗性標記之一，若要在抗病育種中應用該基因，需要進行包括抗性和生產性能在內的全面遺傳評價。FUT1基因不僅與斷奶仔豬腹瀉和仔豬水腫病有很大關系，相關研究表明其與產仔數，斷奶仔豬日增重，肉質和胴體等性狀也有一定聯系。對FUT1的深入研究，不僅可以發現中國地方種豬的資源優勢，同時也可以為今后的標記輔助育種及培育新的抗病豬品系提供一定的科學依據。

1 FUT1 簡介

腸毒素大腸桿菌F18是引起仔豬斷奶后水腫和腹瀉病的主要病原菌。ECFl8通過其黏附素黏附于仔豬小腸黏膜上皮細胞刷狀緣，產生類腸毒素，通過滲透，引發組織胺的釋放，導致血管壁損傷，水分大量滲出而引起水腫和腹瀉病。4～12周齡仔豬因此病原菌感染的發病率為30%～40%，發病仔豬死亡率為40%，有時甚至高達90%，這在養豬業中造成了極大的經濟損失。ECF18 能否致病取決于小腸黏膜上皮細胞刷狀緣有無受體。F18 受體基因定位于豬6號染色體上， 并與血型抑制因子S 和氟烷基因連鎖[1]。研究表明， 該受體基因一側的α-1巖藻糖轉移酶(α1- fucosytransferase， FUT1) 基因可作為對F18 介導的黏附受體蛋白的 候 選 基 因[2]。FUT1 基 因 M857 序列測定表明M857 處存在C/T 突變[3]。FUT1 基 因 第 307 位 存 在 G-A 點突 變 ， AA 基 因 型 為ECF18 抗 性豬，GG 基因型為易感豬， 等位基因G對A是顯性[4]。可將FUTl作為ETECF18R的候選基因，通過標記輔助選擇，實現抗病育種。

2 FUT1類基因的多態性

研究結果表明 具有FUT1類基因不同基因型的豬對斷奶仔豬水腫病和腹瀉病抵抗能力有差異，對豬生產性能，胴體肉質等有不同程度的影響， 因此了解不同豬的FUT1類基因分型， 尋找不同類型與疾病抗性能力，生產性能等之間的關系， 將對豬的抗病育種產生重大的指導意義。目前對FUT1基因遺傳變異的分型研究大多采用PCR- RFLP方法，研究的突變位點為M307和857位點。

晏學明[5]采用PCR- RFLP方法對國外杜洛克豬、長白豬、大白豬、漢普夏豬和皮特蘭豬5個瘦肉型豬種檢測，擴增FUTl基因片段長度為421 bp，在其開放閱讀框的307 bp處存在一個點突變，即G突變成A。PER產物經限制性內切酶Hin6I酶切后，產生AA、AG和GG 3種基因型，其分布頻率分別 為 ：0.028，0.244和 0.728。 等 位基因A和G的基因頻率分別為0.15和0.85。在不同品種豬中易感AG和GG型均占絕對優勢(97.2%)，而抗性AA型僅為2.8%。檢測結果表明，這些豬種在FUT1基因開放閱讀框的307座位均存在不同程度的多態性。

包文斌[6]采用PCR一RFLP方法對國外品種杜洛克豬FUT1基因多態性進行分析，結果發現：杜洛克豬FUT1基因開放閱讀框307位點經Hin6 I酶切后，檢測到從AA、AG和GG 3種基因型，從基因型的頻率為0.157，A基因的頻率為0.353。王大力[7]等采用PCR—RFLP方法對經20年培育品種軍牧l號白豬FUTl基因M307核苷酸G/A突變位點的多態性進行分析。結果表明，軍牧1號白豬FUTl基因M307位點存在3種基因型，分布趨勢為AG＞AA＞GG，等位基因A的頻率為0.604 8，為優勢等位基因。X2適合性檢驗結果表明，軍牧l號白豬FUTl基因在M307位點上呈Hardy-Weinberg平衡狀態。

施啟順等[8]和晏學明等[9]分別對FUT1基因的多態性進行了研究，均認為國內地方豬種不含有AA基因型個體，而且除臨高豬和鄂西黑豬外，所有地方豬種均未發現AG基因型個體，呈現極端偏態分布。外來豬種的FUT1基因中M307位點具有多態性，存在AA、AG和GG 3種基因型。以上對國外品種和國內培育品種的研究均支持施啟順等和晏學明等的結論。國內對地方種豬的部分研究也支持其結論。

劉文舉[10]等研究表明中國地方豬種監利豬和大監豬FUTl基因型只有一種BB型（其他文獻為GG型），均沒有檢測到突變，具有國內品種抗應激的特性以及對大腸桿菌敏感的特點。這與施啟順等和晏學明等結論相同。吳圣龍等[11]利用PCR-RFLP 方法檢測了1個野豬以及20個中外家豬豬種(群)共696個個體在FUT1基因開放閱讀框架的857核苷酸位點的遺傳變異， 結果表明： 在所有豬種中， 均未檢測到抗性的AA型純合子，在外來豬種杜洛克和約克夏、國內豬種臨高豬和雜交豬種中檢測到AG型雜合子，外來豬種中的皮特蘭、長白豬以及除臨高豬外的所有國內豬種和野豬均表現為極端的單態分布，只有易感的GG 基因型。研究結果提示，中國地方豬種不具備抵抗F18大腸桿菌的遺傳基礎，與外來豬種確實存在差異。其結論支持施啟順等和晏學明等。

但部分研究與施啟順等和晏學明等結論相悖。包文斌[12]2006年課題組利用FUTl基因標記對地方豬種蘇太豬核心群全面測基因型，結果在643頭蘇太豬母豬和17頭蘇太豬公豬中分別檢測到65頭和3頭AG基因型個體；這與施啟順等和晏學明等研究結論所有地方豬種均未發現AG基因型個體相悖。且包文斌課題組通過適當選種選配，組建了蘇太豬抗F18大腸桿菌病育種基礎群，共計576頭。采用PCR—RFLP方法對蘇太豬抗F18大腸桿菌病育種基礎群FUTl基因M307多態性進行分析。結果表明，基礎群中576個個體FUTl基因M307位點經Hin6 I酶切后，產生AA、AG和GG 3種基因型，基因型頻率分別為0.235、0.609和0.156，抗性基因A為優勢等位基因，頻率為0.540；群體顯著偏離了Hardy-Weinberg平衡狀態(P＜0.01) 。朱弘焱[13]等對東北荷包豬采用PCR-RFLP技術檢測，用Hin6 I限制性內切酶對擴增片段進行酶切.檢測到GG、AG和AA 3種基因型。頻率各有不同，具有多態性。國內地方豬種荷包豬檢測出A等位基因，且A的頻率基本相同，且均高于國外豬種，這一結果與施啟順等和晏學明等國內地方豬種不含有AA基因型個體的結論截然相反。荷包豬中GG基因型為優勢基因型，AA基因型數量相對較少，這與其他研究者的結果類似。

國內豬種檢測到AA型基因，原因很可能與品種有關，另外與地區差異也有很大關系。我國地方豬種為地方特色品種，與其他地區豬種很少有基因交流。國外豬種AA抗性基因檢出頻率較高，可能因為AA抗性基因有可能起源于西方豬種。而國內地方豬種是否沒有AA型抗性基因，除臨高豬和鄂西黑豬外，所有地方豬種均未發現AG基因型個體，國內外研究學者結論多不統一，具體結論有待進一步研究確認。

3 FUT1類基因的關聯分析

3.1 FUT1類基因與產仔性能的關聯分析

作為仔豬斷奶后水腫病和腹瀉病的抗性基因型，AA基因型的產仔性能以及其他重要的經濟性狀究竟如何，是利用其為素材進行抗性配套系的培育中需要關注的問題。許多研究表明FUT1類基因M307位點的多態性對產仔數存在顯著影響。何小平等[14]對豬FUTl基因M307位點的多態性與產仔性狀進行了關聯性分析，AA與GG產仔數差異顯著，AA與AG、AG與GG產仔數差異不顯著。3種基因型豬產仔數均值依次為AA＞AG＞GG。朱弘焱[15]等研究表明荷包豬FUT1基因M307位點的AA基因型個體每個胎次的總產仔數，均高于AG和GG基因型個體，且AA基因型個體第3胎和第4胎的總產仔數顯著高于AC和GG基因型的個體(P＜0.05)。從基因型對產仔性能而言是有益基因型。

3.2 FUT1類基因與胴體，肉質，仔豬日增重等的關聯分析

分子標記輔助選擇為動物的遺傳育種帶來了新的活力，但任何一個標記應用價值的確定都要綜合多方面的分析，包括標記基因型對目標性狀的影響，還有對其他相關性狀的影響等。最理想的分子標記是其某個基因型或等位基因對多個經濟性狀都有利，或對部分性狀有利而對其他無影響。相關學者除了對FUT1基因在進行多態性分析外，對其與胴體，體重，肉質等相關性狀也進行了關聯分析。

研究表明FUT1 基因型與豬達上市體重日齡無明顯差異， 但AG 基因型豬的試驗期平均日增重明顯高于GG基因型( P=0.024) 。AA基因型豬肌肉的pH、肌肉系水力、肉色和瘦肉率等均比AG基因型豬的高，而眼肌寬、眼肌面積和膘厚則顯著低于后者(P＜0.05)。其他肉質和胴體性狀在FUTl基因型間沒有顯著差異(P＞0.05)。這表明，豬AA基因型對于肉質和胴體性狀而言是有益基因型[16]。

3.3 FUT1類基因與部分免疫指標的關聯分析

白細胞是機體免疫不可缺少的重要成分。與免疫器官和組織中的許多細胞如巨噬細胞、肥大細胞、成纖維細胞等存在緊密聯系，參與機體細胞免疫。在正常生理狀態下，白細胞總數反映機體綜合的免疫反應能力，屬于一般抗病力特征性狀。研究表明AA基因型個體的血紅蛋白(HGB)和白細胞計數(WTBC)顯著高于AG和GG型個體(P＜0.05)，AG和GG型個體間差異不顯著(P＞0.05)。眾多的研究證實，異嗜性粒細胞與淋巴細胞比率(H/L)是細胞介導免疫的重要性狀之一，可以作為應激反應和抗逆性的準確生理指示指標[17-18]。當機體受到外界刺激時(如病原體入侵，熱刺激等)，淋巴細胞和單核細胞在血液中的含量會下降，異嗜性粒細胞增加，因此H/L的值升高[19-20]。相關研究表明，AA基因型個體的H/L比率明顯低于AG和GG基因型個體，這表明AA基因型個體抗應激和抗逆性強，在相同的應激條件下，緩解應激引起的特異性和非特異性反應的能力比AG和GG基因型個體強。

4 討論

仔豬腹瀉和水腫病是一種重要的傳染病，此病從出生到斷奶這一階段的死亡率高達11.5%～29.5%。該病主要是由腸毒素型大腸桿菌的特定抗原F18的不同血清型引起的。而FUTI基因可作為F18介導的黏附呈敏感性或抗性遺傳性狀的一個候選基因。考慮到該基因既與仔豬的腹瀉和水腫病相關，同時還是一個影響母豬繁殖性狀的候選基因。在豬抗F18大腸桿菌病育種基礎群中提高FUTl基因M307位點A等位基因的頻率不僅可以提高豬群對F18大腸桿菌的抗性，對于免疫應答能力和一般抗病力也是有利的。盡管近年來養豬生產中營養條件和環境條件已得到大大改善， 但是在這種情況下， 全國豬水腫病的發病率仍然呈逐年上升趨勢。在生產實踐中可以通過控制誘發豬水腫病發生的諸多因素， 使之在一定程度上降低F18大腸桿菌病的發生率， 但提高抗性基因A的基因頻率仍然十分必要，這可以從遺傳基礎上降低豬水腫病的發病率。中國地方豬種中已發現的在M307位點存在多態性的海南臨高豬，鄂西黑豬和東北荷包豬的品種資源保存具有非常重要的意義。對FUT1基因分析，為后續的分子標記輔助選擇/育種提供一定的理論依據。

然而大部分研究學者對FUT1基因多態性的研究結論并不相同，有的甚至完全相反。爭論焦點主要在中國地方豬種中是否存在AA抗病基因型，及除了臨高豬，鄂西黑豬之外是否還有其他中國地方豬種存在AG基因型。對于FUT1基因多態性在中國地方豬種中是否存在，還有待深入研究。M307位點的突變引起的不同基因型間的生產性能，除了豬肌肉的pH、肌肉系水力、肉色、瘦肉率、眼肌寬、眼肌面積、膘厚和斷奶窩重等有關系外，是否對其他性狀有一定影響有待考證。M857位點的多態性與性狀的關聯分析目前還未見報道，是否還存在其他與經濟性狀相關多態位點，尚待迸一步研究。

國內近10個省份ETEC F18大腸桿菌病(主要誘發仔豬水腫病)的流行病學調查結果表明，外來豬種和含外血的雜種豬發病率高于國內地方品種豬，似乎與中國地方豬種不具備抵抗ETEC F18大腸桿菌的遺傳基礎這一事實不符。吳圣龍[5]等初步推測，豬種的生長速度與ETEC F18大腸桿菌病的發生具有密切的關系，研究的結果提示有必要對中國地方豬種所具備的上述遺傳抗性做更深入的研究，尋找、定位其相應的抗性基因。

對M857 位點克隆和測序的結果發 現 ， 該位 點 存在 C/T 突 變 ， 突 變的結果導致氨基酸由精氨酸變為色氨酸， Meijerink 等在國外豬種中發現該位點突變為A/G， 氨基酸改變為精氨酸到谷氨酸， 研究的結果并不一致。中國豬種和國外豬種抗病性狀的遺傳基礎可能存在差異。該位點的變異是否在中國豬種中具有普遍性， 還有待進一步驗證。

[1] Edwin Meijerink，Stefan Neuenschwander， Ruedi Fries， et al.A DNA polymorphism influencing α(1，2) fucosyltransferase activity of the pig FUT1 enzyme determines susceptibility of small intestinal epithelium to Escherichia coli F18 adhesion[J].Immunogenetics，2000，52(1-2) ： 129-136.

[2] Meijerink E， Fries R， Vogeli P， et al.Two α(1，2) fucosyltransferase genes on porcine Chromosome 6q11 are closely linked to the blood group inhibitor (S) and Escherichia coli F18 receptor( ECF18R) loci [J].Mamm Genome， 1997， 8(10) ：736- 741.

[3] 吳圣龍，包文斌， 鞠慧萍，等. 豬a1-巖藻糖轉移酶基因(FUT1)M857位點遺傳變異 分析 [J]. 遺傳 ，2007， 29(9)：1071-1076.

[4] Vogeli P，Bertschinger H U，Stamm M，et al.Genes specifying receptors for F18 fimbriated Escherichia coli，causing oedema disease and postweaning diarrhoea in pigs，map to chromosome 6.Anim Genet，1996，27(5)：321-328.

[5] 晏學明， 郭源梅， 丁能水， 等. 不同品種豬α1-巖藻糖轉移酶基因遺傳變異初析 [J]. 中國畜牧雜志 ，2004， 40(3)： 8-10.

[6] 包文斌，吳圣龍，曹晶晶，等.杜洛克FUTl基因多態性及其與產仔性能的關聯分析[J].中國畜牧雜志，2009，45(3)：5-7.

[7] 王大力，王秀娜，黃大鵬，等.軍牧1號白豬FUTl基因M307位點多態性研究 [J].養豬 ，2009(1)：25-26.

[8] 施啟順，黃生強，柳小春，等.不同豬種E.coli F18受體基因的多態性[J].遺傳學報，2003，30(3)：221-224.

[9] 晏學明，任軍，等.豬al-巖藻糖轉移酶基因(FUTI)在26個中外豬種中的遺傳變異研究 [J].遺傳學報，2003，30(9)：830-834.

[10] 劉文舉，何年華，左本武，等.監利豬和大監豬五個基因的多態性研究[J]. 養豬 ， 2008(3)：25-29.

[11] 吳圣龍，葉蘭，潘章源，等.蘇太豬FUTl基因M307位點多態性及其對部分免疫指標的遺傳效應分析[J].畜牧獸醫學報 ，2010，41(10)：1219-1224.

[12] 朱弘焱，趙頌，趙微，等.東北荷包豬FUT1基因多態性及其與產仔性能的關聯分析[J].安徽農業科學，2010，38(1)：88-90.

[13] 張引紅，周忠孝，曹果清.FUT1基因多態性及其與產仔性狀的關聯性研究[J].遺傳，2007，29(1)：52-56.

[14] 何小平，彭勇波，樊斌，等.豬a一1巖藻糖轉移酶基因多態性檢測及與性狀關聯的研究[J].養豬，2006(3)：26-28.

[15] 姜勛平，劉永剛，熊遠著，等.豬FUT1基因對肉質和胴體性狀的影響[J]. 遺傳，2005，27(4)：566-570.

[16] Gross W G，Siegel H S.Evaluation of the heter—phil／ lymphocyte ratio as a measure of stress in chick—en[J].Avian Dis，1983，27(4)：972-977.

[17] Kassab A K，Elaiwi H H，Al—murranI W K，et a1.Heterophil／lymphoeyte ratio under high and low temperature stress as a selection criterion for immune response against Newcastle antigen in chick—en[J].IPA，ofAgricRes，2000，10(2)：184-187.

[18] STEVENSON J R，TAYLOR R. Effects of glu—cocorticoid and antiglucocorticoid hormones on leuko—cyte numbers and functions[J].Immunology，1988，10：1-6.

[19] HE Wei-Ming，JIANG Yan-Fen，LUO Wen-Huan，et al.P a t h o g e n i c d i a g n o s i s a n d epidemiologicalinvestigation on edema disease of pigs.Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica，2001，10(4)：1-5.

[20] Vogeli P，Meijerink E，Fries R.A molecular teat for the detection of E.Eoli FI 8 receptors：a breakthrough in the struggle against edema disease and postweaning diarrhea in swine[J].Scheiz Arch Tierheikd，1997，（139）：479-484.