蔣明 李智 陳斌
(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙 410128)
FUT1基因在豬生產(chǎn)上的研究進(jìn)展
蔣明 李智 陳斌*
(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙 410128)
FUT1基因與豬的繁殖性狀緊密連鎖,并與仔豬斷奶后腹瀉和水腫之間有著密切的關(guān)聯(lián)。本文就FUT1基因的分子結(jié)構(gòu)和多態(tài)性、與豬的產(chǎn)仔性狀和生長(zhǎng)發(fā)育性狀之間的聯(lián)系以及其在抗病育種方面的研究進(jìn)行了綜述。
FUT1基因;大腸桿菌;腹瀉;產(chǎn)仔數(shù);生長(zhǎng)發(fā)育性狀
1.1 FUT1基因的分子結(jié)構(gòu)
FUT1基因位于豬的6號(hào)染色體6qll上[1],其開(kāi)放閱讀框(ORF)全長(zhǎng)1 098 bp。根據(jù) GenBank公布的ECF18R基因序列,F(xiàn)UT1基因的引物序列分別為,上游引物:5'-CTTCAGCCAGGGCTCCTTTAAG-3';下游引物:5'-CTTCCTGAACGTGTATCAAGACC-3',需要擴(kuò)增的片段為421 bp,而且上面有兩個(gè)Hin6I酶切位點(diǎn),分別為M307和M857,酶切后產(chǎn)生87、93和241 bp三個(gè)片段,其中M307為多態(tài)性酶切位點(diǎn),如果第307位的G→A點(diǎn)突變產(chǎn)生A和G兩個(gè)等位基因,就會(huì)使A基因失去一個(gè)Hin6I酶切位點(diǎn),使得87 bp和241 bp合到一起成為328 bp,第857位酶切位點(diǎn)無(wú)多態(tài)性,是Hin6I的固定酶切位點(diǎn),即AA基因型在電泳上顯示為328 bp和93 bp兩條帶,AG基因型為328、241、93和87 bp四條帶,GG基因型為241、93和87 bp三條帶,但是93 bp和87 bp這兩條帶分子量相差不大,所以瓊脂糖凝膠上實(shí)際看到AA和GG純合子均為兩條,AG雜合子為三條帶[2]。建議使用聚丙烯酰胺凝膠電泳,A等位基因?qū)等位基因?yàn)殡[性。該位點(diǎn)G→A點(diǎn)突變導(dǎo)致第103位編碼產(chǎn)物由丙氨酸(Ala)轉(zhuǎn)換為蘇氨酸(Thr),M857位點(diǎn)經(jīng)過(guò)限制性?xún)?nèi)切酶AciI消化后產(chǎn)生兩種基因型,分別為AG和GG,M857處有C/T突變,結(jié)果導(dǎo)致精氨酸變成色氨酸[3]。
1.2 FUT1基因的多態(tài)性
FUT1基因的多態(tài)性是由于基因內(nèi)部發(fā)生一個(gè)點(diǎn)突變而產(chǎn)生一個(gè)酶切位點(diǎn),從FUT1基因的分子結(jié)構(gòu)可知,在該基因的M307位點(diǎn)有個(gè)Hin6I酶切位點(diǎn),但是不同品種的豬在該位點(diǎn)的突變與否和突變頻率卻有著差異。張引紅[2]等研究表明在FUT1基因上,多態(tài)性在大白豬、長(zhǎng)白豬和杜洛克三個(gè)外來(lái)品種均存在,其中以GG型和AG型居多,平均占91.4%,G等位基因在三個(gè)外來(lái)豬種中的頻率平均為0.75,AA型平均占8.6%,說(shuō)明豬群中第307位G→A的頻率并不高。馬身豬、山西黑豬、太原花豬三個(gè)本地豬種的所有檢測(cè)樣品只有GG型,在M307位點(diǎn)上均不存在G→A的突變。羅家琴[4]等研究了大白豬、長(zhǎng)白豬和杜洛克豬群FUT1基因的多態(tài)性,結(jié)果表明AA、AG和GG三個(gè)基因型在杜洛克豬群中都被檢測(cè)到了,而長(zhǎng)白豬和大白豬群中只檢測(cè)到了AG與GG兩種基因型,EFC18抗性AA基因型沒(méi)有被檢測(cè)到,而且該位點(diǎn)在這些品種的豬群均處于Hardy-Weinberg遺傳平衡,其中杜洛克具有中度遺傳多態(tài)性,而另外兩個(gè)遺傳多態(tài)性比較低,同時(shí)也發(fā)現(xiàn)該位點(diǎn)的雜合度比較低,純和度比較高。施啟順[3]等通過(guò)研究大圍子、大白、長(zhǎng)白、杜洛克、寧鄉(xiāng)和沙子嶺等六個(gè)品種的豬在ECR18R基因座上的遺傳變異,大圍子、寧鄉(xiāng)和沙子嶺豬三個(gè)地方豬種的基因型全為GG純合子型,G等位基因的頻率為1.0,無(wú)多態(tài)性,而三個(gè)外來(lái)豬種均表現(xiàn)多態(tài),存在遺傳變異,且三個(gè)外來(lái)豬種的G等位基因頻率相當(dāng)高,平均為0.76,AA抗性型個(gè)體平均為6%,突變頻率并不高。而朱弘焱[5]等研究東北民豬中的荷包豬、大白豬、長(zhǎng)白
豬、杜洛克、大白×長(zhǎng)白豬,卻檢測(cè)到國(guó)內(nèi)地方豬種荷包豬A等位基因,且A的頻率基本相同,且均高于國(guó)外的豬種。王大力[6]等對(duì)軍牧1號(hào)FUT1基因M307核苷酸G/A突變位點(diǎn)的多態(tài)性進(jìn)行分析,結(jié)果表明FUT1基因在該位點(diǎn)存在三種基因型,分布趨勢(shì)為AG>AA>GG,等位基因A的頻率為0.6048,同樣也發(fā)現(xiàn)FUT1基因在M307位點(diǎn)上呈Hardy-Weinberg平衡狀態(tài)。
2.1 FUT1基因?qū)ωi產(chǎn)仔性狀的影響
FUT1基因所在染色體區(qū)域附近已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)與豬的產(chǎn)仔性狀相關(guān),且與豬6號(hào)染色體上一個(gè)影響繁殖性狀的QTL緊密連鎖,因此FUT1基因也被視為豬產(chǎn)仔的一個(gè)候選基因。包文斌[7]等采用了PCR-RFLP方法分析了杜洛克FUT1基因的多態(tài)性,結(jié)果表明AG和GG基因型的個(gè)體1~5胎次的產(chǎn)仔數(shù)均低于純合子AA基因型,且AA基因型個(gè)體第1胎和第4胎的產(chǎn)仔數(shù)均值顯著高于AG和GG基因型(<0.05),對(duì)產(chǎn)仔性能而言,AA基因型是豬生產(chǎn)過(guò)程中的有益基因型。韓明[8]以提取的杜洛克、長(zhǎng)白、大白和槐豬等豬種血液為樣本,研究FUT1對(duì)其產(chǎn)仔性能的影響,探討利用標(biāo)記輔助選擇方法提高豬窩產(chǎn)仔數(shù)的可行性,結(jié)果表明除了杜洛克aa個(gè)體母豬產(chǎn)仔數(shù)明顯高于AA(<0.05)外,其他個(gè)體受其影響不顯著,在長(zhǎng)白豬、槐豬中,AA型產(chǎn)仔數(shù)大于Aa和aa,但差異不顯著,在大白中Aa為產(chǎn)仔數(shù)優(yōu)勢(shì)基因,差異性也不顯著。孫鵬翔[9]等通過(guò)分析蘇太豬的基因型和產(chǎn)仔性能的關(guān)系表明,AG型個(gè)體平均生產(chǎn)性能高于GG型個(gè)體,且AG個(gè)體的3胎總產(chǎn)仔數(shù)顯著高于GG型個(gè)體(<0.05),對(duì)一些生產(chǎn)性狀而言,AG型則是有益基因型。鞠慧萍[10]研究蘇太豬FUT1基因多態(tài)性與其繁殖性能的關(guān)聯(lián)性,結(jié)果表明,蘇太湖豬FUT1基因第307位點(diǎn)AG基因型的個(gè)體繁殖性能均高于GG基因型的個(gè)體,在初產(chǎn)胎次中,AG基因型與GG基因型個(gè)體的斷奶仔豬數(shù)差異顯著( <0.05),在經(jīng)產(chǎn)胎次中,AG基因型個(gè)體與GG基因型個(gè)體的總產(chǎn)仔數(shù)差異顯著。張新銀[11]等研究大長(zhǎng)雜交母豬的FUT1基因與產(chǎn)仔數(shù)的關(guān)系,結(jié)果表明FUT1基因的不同基因型對(duì)豬產(chǎn)仔總數(shù)和產(chǎn)活仔總數(shù)無(wú)顯著影響(>0.05)。不難看出,F(xiàn)UT1基因?qū)ωi產(chǎn)仔性狀存在較大的影響,但其影響程度因品種或品系的不同而有所差異。
2.2 FUT1基因?qū)ωi生長(zhǎng)發(fā)育性狀的影響
較多的研究表明FUT1基因第307位點(diǎn)的多態(tài)性與豬的生長(zhǎng)性狀有著一定的聯(lián)系,能夠在不同程度上影響豬的日增重、肉質(zhì)品質(zhì)、肌肉系水力、膘厚等生長(zhǎng)性狀的發(fā)育。葉蘭[12]等對(duì)蘇太豬FUT1第307位點(diǎn)的多態(tài)性與其部分生長(zhǎng)發(fā)育性能進(jìn)行研究,表明總體上蘇太湖豬AA基因型的個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育速度快于AG和GG基因型的個(gè)體,其中基因型為AA,體重為60 kg的個(gè)體體長(zhǎng)顯著高于體重為相同狀況下的AG和GG基因型個(gè)體( <0.05),在斷奶重方面,AA型個(gè)體顯著高于GG基因型個(gè)體,同時(shí)體高和后軀寬也顯著高于AG基因型個(gè)體。白春艷[13]等研究腹瀉和FUT1基因型對(duì)仔豬斷奶后增重的影響,挑選了同一天出生的雜交仔豬,分析每頭豬的FUT1第307位點(diǎn)的基因型,探討它們之間的關(guān)系,結(jié)果表明,F(xiàn)UT1的基因型不影響腹瀉天數(shù)和平均日增重,腹瀉天數(shù)同時(shí)對(duì)平均日增重也無(wú)顯著差異,但性別間卻有著顯著差異。何小平[14]等檢測(cè)了通城、鄂西黑、英國(guó)大白、瑞典長(zhǎng)白純種豬和大長(zhǎng)通、長(zhǎng)大通三元雜種豬FUT1基因型M307的多態(tài)性,并對(duì)FUT1基因型與部分胴體性狀、免疫性狀、肉質(zhì)性狀和生長(zhǎng)性狀進(jìn)行了關(guān)聯(lián)分析,結(jié)果表明在肉脂率上,AG和GG基因型個(gè)體均高于AA基因個(gè)體,而在眼肌面積、腿臀肉骨率和紅細(xì)胞數(shù)上,AA型個(gè)體高于AG和GG基因型個(gè)體,豬肉失水率方面,AA基因型豬低于GG基因型豬,且板油率高于AG基因型豬,其中差異均為顯著水平( <0.05)。姜?jiǎng)灼絒15]等分析了139頭雜種豬(大白豬和梅山豬)的8個(gè)胴體性狀和14個(gè)肉質(zhì)性狀,得知在豬三個(gè)部位的肌肉,AA基因型個(gè)體分別在pH值、肌肉系水力、肉色值方面均高于AG型的個(gè)體,其最后肋骨膘厚和倒數(shù)三四肋骨膘厚分別比后者低4.26 mm和3.96 mm,瘦肉率高于3.31%,且上述的差異均處于顯著差異( <0.05),即AA基因型在對(duì)肉質(zhì)和胴體性狀的遺傳效應(yīng)方面具有正效應(yīng)。
2.3 FUT1基因在豬抗病育種方面的研究
仔豬斷奶前后,腹瀉和水腫病是由腸毒素型大腸桿菌(ETEC)的特定抗原F18黏附在豬的小腸黏膜上皮細(xì)胞刷狀緣并在上面產(chǎn)生腸毒素引起的一種傳染病。大腸桿菌進(jìn)入豬腸道以后,依靠其菌毛在敏感豬腸上皮細(xì)胞刷狀緣黏附,產(chǎn)生類(lèi)腸毒素,通過(guò)滲透、引起組織胺的釋放,導(dǎo)致血管壁損傷,水分大量滲出而引起水腫和腹瀉病,是大腸桿菌F抗原致病的原因之一,小腸黏膜上皮細(xì)胞刷狀緣有無(wú)受體是F18是否致病取決因素,Vogeli等試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)2α-(1、2)巖藻轉(zhuǎn)移酶基因(FUT1)可當(dāng)做F18介導(dǎo)的黏附呈敏感性或抗性與
否的遺傳性狀的一個(gè)候選基因。有研究表明常染色體上的一對(duì)等位基因控制著腸道受體的有無(wú),呈完全顯隱性關(guān)系,隱性純合子無(wú)受體,對(duì)大腸桿菌有抗性,而雜合子和顯性純合子有受體[16]。吳圣龍[17]等分析個(gè)體M307位點(diǎn)基因的多態(tài)性與仔豬小腸上皮與F18ab菌毛的野生型大腸桿菌、表達(dá)F18ac菌毛含fed操縱子全基因的重組大腸桿菌和表達(dá)F18ab菌毛Fed亞單位的重組大腸桿菌的黏附與否,結(jié)果表明基因型為AG和GG的30~35日齡斷奶仔豬的小腸上皮均和上面的大腸桿菌有很好的黏附能力。而且同樣在蘇太湖豬身上也發(fā)現(xiàn)FUT1基因,在該位點(diǎn)的GG和AG型對(duì)上述三種大腸桿菌有黏附能力,而AG型個(gè)體小腸上皮則不能黏附[18]。即AA基因型的豬表現(xiàn)為抗性,呈隱性遺傳,GG型豬表現(xiàn)為敏感,呈顯性遺傳。羅艷茹[19]的研究表明,對(duì)于F18ab,小腸對(duì)其的黏附與否比例與FUT1基因抗性或敏感的比例相符合,而在F18ac方面與前者卻不一樣,黏附型卻在此處表現(xiàn)為非黏附,與FUT1基因型卻不完全一致,但在統(tǒng)計(jì)學(xué)上相關(guān)( <0.05)。Sargent[20]等研究表明,中國(guó)地方豬種只有GG型檢測(cè)到與F18的易感性有關(guān),歐洲品種中杜洛克和大白豬的AA基因型耐F18,在自然環(huán)境下,GG和AG基因型的豬在感染過(guò)程中有相當(dāng)大的危險(xiǎn),F(xiàn)UT1突變型(AA)能夠增加對(duì)疾病的抵抗力,是有利的基因型。
綜上所述,F(xiàn)UT1基因能夠影響到豬的小腸上皮對(duì)大腸桿菌菌毛受體的表達(dá)與否以及產(chǎn)仔和生長(zhǎng)發(fā)育性能,但FUT1基因?qū)ωi產(chǎn)仔和生長(zhǎng)發(fā)育性能影響的作用機(jī)制還有待進(jìn)一步的研究。隨著生物技術(shù)的發(fā)展,各類(lèi)DNA分子技術(shù)和PCR技術(shù)的靈活運(yùn)用以及豬的育種、抗病基因分子標(biāo)記新途徑的開(kāi)辟,在對(duì)FUT1基因不斷探索和研究的基礎(chǔ)上,將會(huì)為培育產(chǎn)仔性能和生長(zhǎng)性能較佳且抗大腸桿菌的品系或品種提供有力的素材。
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S813.3
A
1673-4645(2013)11-0044-03
國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)資金資助(CARS-36)
2013-10-10
作者介紹:蔣明(1990-),男,湖南郴州人,碩士研究生,研究方向?yàn)閯?dòng)物遺傳育種,E-mail:jiangming598@126.com*