VRTN 基因在商品豬群中的遺傳效應及其在不同來源種豬群中的頻率

孫曉梅，于 鴿，魯慧文，朱生巍，陳紅興，黃 濤＊，高若男，和軍飛，孫義姍，謝 蘇

（石河子大學動物科技學院，新疆 石河子 832000）

人們于20世紀中期，觀察到家畜的脊椎數目有發生變異的現象。至今發現具有多脊椎性狀的家畜包括豬、羊和牛[1]。野豬及中國大部分地方豬種的脊椎總數為一般為19～20根；西方商業豬種對于脊椎數相關的體長、胴體長等性狀進行了高強度的人工選擇，使得西方商業豬種脊椎總數達到21～23根，其中胸椎數為14～16根，腰椎為5～7根[2-3]。

遺傳因素是影響豬脊椎數目的主導原因，并且多脊椎性狀是遺傳力[4]（0.6～0.74）很高的重要經濟性狀，因為它與豬的體型、胴體長度和產肉量有關。脊椎數偏多的個體相對一般個體體型長、產肉性能高；據估計，多一根脊椎骨可以使胴體長度增加約為40 mm，體重增加約4～8 kg[5]。

脊椎動物的脊椎骨形成于胚胎發育早期，其形成過程復雜，受多個基因的調控，具體調控機制還未明確，因此諸多候選基因需要不斷地去探索和發現。目前，遺傳研究表明[4]調控豬肋骨數變異的關鍵因素是VRTN基因的遺傳多態性，研究商品豬的VRTN基因與肋骨數性狀的關聯性及不同品種豬的VRTN基因遺傳效應，可為豬產肉性能的提高提供重要的分子依據和理論基礎，具有重要的實踐意義[6]。通過選育胸腰椎數較多的專門化培育品系，在生豬養殖上具有重大的經濟價值和意義。

Nakano等[7]研究表明，VRTN基因可作為一種有效的選擇標記，用于獲得具有高胸椎數和長度相關性狀的豬，而不會對肉類生產性狀產生不利影響。閆德超[8]通過對718頭法系和324頭美系大白豬VRTN基因ins291位點進行研究，確定VRTN基因是影響豬脊椎數變異的基因，同時也是使豬只體長和乳頭數增加以及提高生長速率的有利等位基因。

我國養豬界習慣把從某國引入的種豬稱為某系種豬，例如美系、加系、丹系、法系等。本研究以天康畜牧有限公司商品豬和8個不同品系的種公豬為研究對象，通過檢測VRTN基因多態性，驗證VRTN基因在天康豬群中的遺傳效應，比較不同來源種豬的多脊椎基因頻率，以期為天康種豬的選育提供理論依據，加快多肋基因的品系及品種選育，提高豬的產肉性能以及養殖效益。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 樣品的采集及表型測定

本實驗所需的283頭種公豬和230頭商品豬來自新疆天康畜牧公司，種公豬和商品豬分別采用相同的生產流程和營養標準。

商品豬樣品采集及表型測定：試驗所需的商品豬樣品均來自新疆天康食品公司屠宰場，對230份商品豬胴體數清肋骨數，采集肌肉樣品提取DNA。

種公豬樣品采集：選擇體況良好的283頭存欄種公豬采集耳組織樣品提取DNA，記錄個體和品種信息。

1.1.2 主要實驗儀器和試劑

主要實驗儀器和試劑見表1。

表1主要實驗儀器和試劑

表1 主要實驗儀器和試劑

1.2 實驗方法

1.2.1 基因組DNA 的提取

取豬組織樣品各0.1 g在1.5 mL EP離心管中，在保證無相互污染的情況下，用手術剪將樣品充分剪碎。按照TIANGEN公司組織基因組DNA提取試劑盒說明書，提取實驗豬耳組織和肌肉組織樣品基因組DNA。基因組DNA提取后，利用 NanoDrop2000超微量分光光度計檢測DNA 的純度和濃度，稀釋至100 ng/μL左右用于PC擴增，-20℃冰箱保存備用。

1.2.2 PCR 擴增

依據文獻[9]中研究的影響豬肋骨數性狀的V R T N 基因g.20311_20312 ins291位點，設計引物。用2%瓊脂糖凝膠對擴增產物電泳分離，依據條帶大小對商品豬和種公豬不同個體VRTN基因ins291位點進行分型判定。

引物由新疆昆泰銳生物技術有限公司合成。引物序列見表2，PCR 反應體系：2×Taq MasterMix（7.5 μL）、ddH2O（6.2 μL）、PCR上、下游引物（10 μM，0.4 μL）及DNA 模板（100 ng/μL，0.5 μL）混合總體積為15 μL。PCR 反應程序：預變性（95 ℃，5 min）、變性（95 ℃，30 s）、 退 火（60 ℃，30 s）、 延伸（72 ℃，30 s）、終延伸（72 ℃，5 min）、保存（-4 ℃，60 min）。

1.2.3 基因多態性檢測

對PCR擴增后產物用2%的瓊脂糖凝膠進行電泳檢測，置于凝膠電泳成像分析系統中拍照。基因型檢測VRTN基因影響胸椎數是通過一段291 bp的序列插入造成，瓊脂糖電泳檢測PCR產物呈現出多態性。

表2 引物序列

1.3 數據的統計與分析

用EXCEL對基因頻率和基因型頻率進行原始數據整理，同時計算群體遺傳多態性參數,包括多態信息含量（PIC）、有效等位基因數（Ne）、遺傳雜合度（He）。并使用Hardy—Weinberg平衡性檢驗。

運用IBM SPSS Statistics 19軟件的一般線性模型（General Linear Model）對基因型效應進行分析，將不同基因型作為標記效應，從而建立固定模型對不同基因型之間的肋骨對數（平均值±標準差）進行F檢驗和多重比較。基因型效應與肋骨對數相關分析模型：

Yij＝ u＋Markeri＋eij

其中：Yij 為群體中個體的肋骨數表型記錄值，u為群體的肋骨數表型平均值，Markeri為候選基因的基因型的標記效應，eij為隨機誤差。

2 結果與分析

2.1 VRTN 基因PCR 產物擴增結果及基因判型

圖1 VRTN 基因PCR 擴增產物檢測及基因型判斷結果

用2% 的瓊脂糖凝膠電泳對VRTN 基因 PCR 擴增產物進行檢測，結果如圖1所示。當插入突變為411 bp目的片段的基因型為QQ型，僅含有120 bp的目的片段的基因型為qq型，分型為兩條帶既有411 bp又含有120 bp片段的基因型為Qq型。經檢測后可知，在商品豬和種公豬群體中 VRTN 基因目的片段的3種基因型均存在。

2.2 VRTN 基因多態性對商品豬肋骨對數的影響

在天康杜長大三元雜交商品豬群體中，個體肋骨對數呈現 QQ型＞Qq型＞qq型的趨勢，且VRTN基因ins291位點處為QQ型個體的平均肋骨對數比qq型個體平均肋骨對數多1.23對，如表3所示，QQ型個體的肋骨對數極顯著高于Qq型個體的肋骨對數（P ＜0.01），極顯著高于qq型個體的肋骨對數（P＜0.01）；Qq個體的肋骨對數極顯著高于qq型的肋骨對數（P＜0.01）。

由商品豬肋骨對數與基因型數量關系可知（如表4），14對肋骨數的商品豬共有92頭，qq基因型數量最多，占59.8%；15對肋骨數的商品豬共有103頭，基因型數量最多的是Qq型，占61.2%；而在16對肋骨數的35頭商品豬中，不存在qq基因型，QQ型數量最多，占77.1%，說明肋骨對數與VRTN基因ins291位點處的插入突變相關。可以推斷VRTN基因ins291位點因為存在插入突變（QQ基因型），所以會使肋骨對數有增加的趨勢，則Q為肋骨對數變異的有利等位基因。經χ2檢驗，商品豬群體的χ2＜χ20.05（2）=5.99，表明該群體處于Hardy—Weinberg平衡狀態。

2.3 不同品種種豬VRTN 基因型分布

長白種豬中，A系長白QQ為優勢基因型（如表5所示），而B系長白的優勢基因型Qq（0.49）。等位基因Q基因頻率為A系長白＞B系長白。因為Q為有利突變基因，且長白豬一般作為二元母豬的父系，故可選擇A系長白作為種豬對后代進行育種改良，可以增加后代群體中的多肋基因頻率。

大白種豬中，A系大白、B系大白的優勢基因型分別為qq（0.60）和Qq（0.58）（如表5所示），等位基因Q基因頻率為A系大白＞B系大白。兩個品系大白豬有利基因Q頻率都大于0.5，在后期選擇可以選A系大白作為二元母豬母本。

杜洛克種豬有4個不同品系，除B系杜洛克以Qq（0.58）為優勢基因型（如表5所示），AC系杜洛克、BC系杜洛克及C系杜洛克都是以QQ為優勢基因型。有利等位基因Q頻率為：BC系杜洛克＞C系杜洛克＞AC系杜洛克＞B系杜洛克。可見BC系杜洛克作為終端父本種畜具有較大的優勢。

3 討論

VRTN是一種蛋白編碼基因，具有特異性DNA序列結合位點及轉座酶活性。在人的不同組織或細胞中，VRTN基因的表達量不同，但差異不顯著；在小鼠的巨紅細胞祖細胞、胚胎干細胞系V26-2-P16和胰腺中高量表達，但在其他組織或細胞中基因的表達豐度幾乎無差別，均較低。對斑馬魚的研究表明，VRTN基因是一個核內定位的轉錄抑制因子，是一種新的在斑馬魚卵細胞植物極定位的母源因子，VRTN與bmp2b調控序列結合，并作為阻遏物抑制其合子轉錄。在受精后迅速地向動物極移動，獨立調節bmp2b基因在背腹軸的表達，確保bmp2基因在背腹軸正常的濃度梯度，從而使胚胎背腹軸發育正常[10]。

表3 VRTN 基因ins291 處多態性與商品豬肋骨數關聯分析

表4 商品豬肋骨數與基因型數量關系

表5 不同豬品種VRTN 基因型頻率及等位基因頻率分布

范寅等[11]對來自白色杜洛克與二花臉雜交F2代、蘇太豬、二花臉與通城豬雜交這三個群體進行全基因組關聯分析，發現VRTN基因的g.20311_20312ins291位點與肋骨對數表型關聯極顯著。張慧[12]通過對609頭杜長大三元雜交豬進行試驗，確定g.19034A＞C及g.20311_20312ins291是功能性突變位點，符合因果突變的特性，并且這兩個位點對VRTN的表達具有加性遺傳效應。吳一塵等[13]對蘇淮豬VRTN基因ins 291位點進行多態性分析，研究表明蘇淮豬群體存在高脊椎數等位基因。陳偉等[14]對大白豬群體進行研究，從而推斷VRTN基因中SINE插入多態也許與豬瘦肉率和生長速度有關聯，可能會使豬生長速度和眼肌面積降低，并不影響產仔數。可見VRTN基因ins291位點突變會使豬肋骨對數產生增加效應，具有加性遺傳效應。

李娜等[15]研究松遼黑豬VRTN基因多態性與肋骨對數關聯分析發現112 bp突變位點插入一個約289 bp突變與肋骨對數變異具有關聯。沈瑞玲等[16]研究棗莊黑蓋豬群體中VRTN基因ins291突變位點缺失型為優勢基因型。歐陽子璇[17]研究表明SSC7上的VRTN基因NV123 ins 291位點對杜長大三元雜交豬的胸椎數影響極顯著。張文克[18]通過對松遼黑豬和杜長大三元雜交豬進行肋骨對數表型值相關分析，發現VRTN基因112 bp位點插入的突變與肋骨對數表型變異存在關聯性。這與本研究的VRTN基因ins291 bp位點處極顯著影響商品豬杜長大三元雜交豬群體個體肋骨對數（P＜0.01），并且呈現QQ型＞Qq型＞qq型趨勢，QQ個體肋骨對數比qq型多1.24對以上，結果相符。

本研究在不同品系種豬中發現，長白種豬群中有利等位基因Q基因頻率為A系＞B系；大白種豬群中有利等位基因Q基因頻率為A系＞B系；有利等位基因Q頻率為：杜洛克種豬群中BC系＞C系＞AC＞B系。以QQ為優勢基因的A系長白、A系大白、BC系杜洛克和C系杜洛克種豬可用于生產多肋商品豬。