豬基因組核苷酸多態性研究與應用

黃宣凱，唐玲玲，宋　巖，王佳輝，張寶榮，高圣玥

(黑龍江省畜牧研究所，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

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豬基因組核苷酸多態性研究與應用

黃宣凱，唐玲玲，宋巖，王佳輝，張寶榮，高圣玥

(黑龍江省畜牧研究所，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

摘要：基因組核苷酸多態性廣泛應用于構建遺傳連鎖圖譜與基因定位、標記輔助選擇、遺傳多樣性評估及性別鑒定等研究。隨著豬基因組計劃的實施，豬基因組核苷酸多態性已廣泛應用于豬育種領域。現對基因組核苷酸在豬育種研究中的應用作一綜述。

關鍵詞：豬；基因組；核苷酸；多態性

20世紀80年代以來，隨著分子生物學及分子遺傳學的發展，出現了許多DNA標記技術，并在各種動物的基因定位、遺傳圖譜構建等方面得到廣泛應用。尤其是2000年人類基因組DNA測序的完成和基因組框架的建立，大大推動了豬基因組計劃的研究進展，隨著豬基因組項目的實施，豬基因組DNA標記也成為研究熱點之一。現主要綜述了近年分子標記的類型、特點及其在豬育種中的應用。文中主要綜述了以上DNA多態性在豬育種中的研究與應用。

1核苷酸多態性的類型和特點

生物基因組DNA序列由編碼基因和非編碼基因的兩部分序列構成。DNA序列中某特定位點的突變頻率高于1% 稱為核苷酸多態。DNA多態性包括串聯重復的數目多態性、單核苷酸多態性、小片斷插入/缺失多態性和拷貝數目變異等類型。串聯重復的數目多態性又可分為小衛星多態性和微衛星多態性。目前豬育種中研究較為深入的是單核苷酸多態性(SNP)和微衛星多態性。

單核苷酸多態性指在基因組水平上由單個核苷酸變異引起的DNA序列多態性，包括單堿基的轉換、顛換以及單堿基的插入或缺失等。基因組非編碼DNA序列中比例很高的重復序列包括散在重復和串聯重復，串聯重復又叫做衛星DNA，重復長度少于13個堿基對的重復數目多態性為微衛星多態性。微衛星DNA多態性是20世紀90年代初發展起來的很有應用價值的新型分子遺傳標記。微衛星多態性在動物育種中應用廣泛，數目多、多態性高且穩定，可通過PCR擴增和電泳方法分型，目前這種分型已經實現自動化高通量。豬的遺傳圖譜已經利用微衛星標記逐漸構建起來，并且定位了與經濟性狀有關一些的基因。

2核苷酸多態性在豬育種中的研究與應用

2.1遺傳基因連鎖圖譜的構建與基因定位

基因定位就是確定基因在染色體上的位置，將基因在染色體上的相對位置和距離描繪出來的圖稱為連鎖遺傳圖。豬遺傳連鎖圖譜是豬育種、種質資源等許多研究的理論基礎。美國豬基因組研究計劃已在豬的連鎖圖譜上構建近3000個標記，其中大多是微衛星標記。蘇玉虹等構建了豬1號染色體(圖1)和3號染色體圖譜，奠定了數量性狀基因定位的基礎[1]。基因組中SNP在分布豐富，可發生在編碼區和非編碼區。姜運良等通過對具有“雙肌臀”表型的豬品種肌肉生長抑制基因3個不同位點的SNP分析，發現5’控制區和內含子1區SNP可以作為豬瘦肉率QTL定位的分子標記[2]。

圖1　豬1號染色體遺傳連鎖圖譜

2.2標記輔助選擇

標記輔助選擇(MAS)是通過對遺傳標記的選擇，間接實現對控制某性狀的QTL的選擇，從而達到對該性狀進行選擇的目的，或者通過遺傳標記來預測個體基因型值或育種值。通過分子標記輔助選擇可以將與繁殖、生長、酮體和肉質生產性能、抗病性等豬的一些功能基因定位或QTL定位在染色體或連鎖群中，提高選擇強度和準確性，從而縮短世代間隔，加快遺傳進展。豬的12號染色體因與生長性狀緊密相關的生長激素位于其上而備受關注。

姜運良等檢測豬肌肉生長抑制素基因發現剔除5’調控區的SNP基因座對豬生長后期平均日增重影響顯著[2]。Tomas等檢測豬PRLR基因的第10號外顯子時發現了6個SNP，其與豬的排卵率和仔豬存活力相關[3]；Jiang等檢測ob基因時發現4個SNP位點，3469處的多態位點與豬背膘厚性狀具有相關性[4]。劉源等對萊蕪豬、杜洛克和大白豬等群體的調控豬脂肪沉積的ob基因SNP進行了單鏈構象多態性檢測[5]。李建華等檢測了豬CACNA2D1基因的SNP，該基因可以作為主效基因用于對豬的肉質性狀進行分子標記輔助選擇[6]。Fujii等發現氟烷敏感基因的主要候選基因RYRⅠ基因存在18個SNP，其中第1843位突變是導致豬應激敏感綜合征的原因[7]。Meijerink等研究發現豬FUT1基因的第307位突變影響豬腸毒素大腸桿菌F18受體的表達。Skinner等研究發現豬CYP2E1基因啟動子的1個SNP位點與豬糞臭素的沉積顯著相關。[8]

2.3群體親緣關系分析

物種親緣關系的遠近程度與DNA序列的差異有關。微衛星的指紋圖譜能充分反映基因組的特征。微衛星DNA具有高度的個體專一性和多態性，其等位基因頻率可以用來分析同源概率、親緣關系和群居結構等問題。牛榮等在廣西巴馬小型豬和貴州小型香豬的群體35個微衛星遺傳檢測中，發現兩個品系遺傳穩定且有較近的親緣關系[9]。許曉立等用微衛星探針得到了9個家豬品種的DNA指紋圖，計算每個群體的遺傳距離指數和相似系數，根據各品種之間的遺傳距離指數繪制品種間親緣關系樹狀聚類圖[10]。SNP遺傳穩定性高，更適合用來分析群體親緣關系，但其在豬群體親緣關系方面的應用報道較少。

2.4遺傳多樣性的研究

遺傳多樣性的研究方法包括形態學標記、細胞學標記、生化標記以及現在廣泛應用的SNP分子標記。微衛星可反映個體及群體間的遺傳相似程度，可以用來預測品種間的雜種優勢。Kacirek等利用18個微衛星研究了約克夏豬等3個品種的遺傳差異。徐曉玲等發現豬CMYA3基因第9外顯子上一個SNP位點的T-C堿基替換，產生了Bsh1236I的酶切位點[11]。王文君等研究發現不同品種間GH基因的-119到+486 bp的片段區域上存在著多態性[12]。

3小結

基因組核苷酸多態性目前已逐漸應用于豬育種領域，單核苷酸多態性與微衛星多態性是基因組中普遍存在的分子標記，這些分子標記的深入研究對豬育種工作的開展具有重要作用，展望其有更為廣泛的應用前景。

參考文獻：

[1] 蘇玉虹，熊遠著，張勤，等．豬1、3號染色體微衛星位點多態性及遺傳連鎖圖譜的構建[J]．遺傳學報，2002，29(1)：16-20．

[2] 姜運良，李寧，吳常信，等．不同品種豬肌肉生長抑制素基因單核苷酸多態性分析[J]．遺傳學報．2001，28(9)：840-845．

[3] Tomas A，Casellas J，Ramirez O，et al．High amino acid variation in the intracellular domain of the pig prolactin receptor(PRLR)and its relation to ovulation rate and piglet survival traits[J]．Journal of Animal Science，2006，84(8)：1991-1998．

[4] Zhi-hua Jiang，John P G．Genetic Polymorphisms in the leptin gene and their association with fatness in four pig breeds [J]．Mammalian Genome，1999，10(2)：191-193．

[5] 劉源，姜運良，武英，等．豬ob基因5’調控區多態性及其與背膘厚的關系[A]．禽遺傳標記研討會第十次全國畜禽遺傳標記研討會論文集[C]．北京：中國畜牧獸醫學會，2006，298-303．

[6] 李建華，楊明生，徐寧迎．豬CACNA2D1基因3’UTR單核苷酸多態性與肉質性狀的效應研究[J]．華北農學報，2007，22(4)：76-79．

[7] Fujii J，Otsu K，Zorzto F，et al．Identification of a mutation in porcine ryanodine receptor associated with malignant hyperthermia[J]．Science，1991，253(5018)：448-451．

[8] Skinner T M，Doran E，McGivan J D，et al．Cloning and mapping of the porcine cytochrome-p450 2E1 gene and its association with skatole levels in the domestic pig[J]．Animal Genetics，2005，36(5)：417-422．

[9] 牛榮，商海濤，黃中波，等．貴州小型香豬和廣西巴馬小型豬微衛星位點的遺傳學分析[J]．四川動物，2002，21(4)：227-228．

[10] 徐曉立，楊建軍，許宗運．用微衛星探針的DNA指紋技術分析9個家豬群體的遺傳結構[J]．塔里木農墾大學學報，2002，14(4)：5-8．

[11] 許曉玲，樊斌，朱猛進，等．不同豬種CMYA3基因PCR-RFLP多態性及與部分經濟性狀的關聯分析[J].動物生物技術通報，2006，10(1)：236-239．

[12] 王文君，陳克飛，任軍，等．生長激素基因(GH2)多態性與豬部分生產性能的關系[J]．遺傳學報，2002，29(2)：111-114．

收稿日期:2015-12-16

作者簡介：黃宣凱(1987-)，男，碩士，研究實習員，研究方向為動物遺傳育種與繁殖。

通訊作者：高圣玥(1978-)，男， 碩士，副研究員，研究方向為動物遺傳育種與繁殖。

doi:10.19369/j.cnki.2095-9737.2016.07.004

中圖分類號：S828.2

文獻標識碼：A

文章編號：2095-9737(2016)07-0006-02