宋志芳 解幼志 刑荷巖 蘆春蓮 曹洪戰(zhàn)

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，河北保定071000）

影響豬肉質(zhì)性狀相關(guān)基因的研究進(jìn)展

宋志芳 解幼志 刑荷巖 蘆春蓮 曹洪戰(zhàn)*

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，河北保定071000）

豬的肉質(zhì)性狀受到遺傳因素和非遺傳因素的影響，包括氟烷基因、酸肉基因等主效基因和候選基因以及運(yùn)輸、營養(yǎng)、屠宰等因素。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，研究證明肉質(zhì)性狀與基因的表達(dá)調(diào)控有關(guān)，且陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了多個(gè)與之相關(guān)的基因。本文主要對(duì)影響豬肉質(zhì)性狀的相關(guān)基因進(jìn)行綜述。

豬；肉質(zhì)性狀；肌內(nèi)脂肪；氟烷基因；瘦素

我國是豬肉的消費(fèi)大國，肉質(zhì)的好壞決定著市場的競爭力。養(yǎng)豬場在提高豬肉產(chǎn)量的同時(shí)，也要改善豬肉品質(zhì)。豬的肉質(zhì)性狀是一種受遺傳和營養(yǎng)、飼養(yǎng)管理、屠宰等多方面影響的復(fù)雜性狀。分子生物學(xué)的發(fā)展促進(jìn)人們利用分子技術(shù)深入研究并得到了與肌內(nèi)脂肪、系水力、肉色、pH值、大理石紋、肌纖維和嫩度等衡量肉質(zhì)相關(guān)指標(biāo)的基因和分子標(biāo)記。這些基因和分子標(biāo)記的發(fā)現(xiàn)為從基因水平調(diào)控肉質(zhì)性狀提供了理論基礎(chǔ)。

1 影響豬肉質(zhì)性狀的主效基因

肉質(zhì)性狀是一個(gè)由多基因控制的復(fù)雜數(shù)量性狀，但也存在主基因效應(yīng)。相對(duì)微效多基因而言，主效基因有巨大的遺傳效應(yīng)，明顯影響肉質(zhì)性狀。已發(fā)現(xiàn)與肉質(zhì)性狀有關(guān)的主效基因有氟烷基因、酸肉基因和一磷酸腺苷激活蛋白激酶γ3亞基基因。

1.1 氟烷基因

氟烷基因是較早發(fā)現(xiàn)的影響肉質(zhì)性狀的主效基因之一，又可稱為豬應(yīng)激綜合征基因，是位于6號(hào)常染色體上不完全顯性的隱性基因[1]，該基因的隱性純合子（halnhaln）雖然使得豬生長速度快、瘦肉率高等，但會(huì)降低豬肉品質(zhì)且產(chǎn)生應(yīng)激性，導(dǎo)致PSE肉和DFD肉的發(fā)生，造成經(jīng)濟(jì)損失?，F(xiàn)已了解了劣質(zhì)肉的發(fā)生機(jī)制，即應(yīng)激豬的受體蛋白氨基酸堿基發(fā)生了替換，使得受體蛋白的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了改變，在應(yīng)激狀態(tài)下，Ca2+非正常地大量釋放，不僅導(dǎo)致電解質(zhì)代謝發(fā)生紊亂，還會(huì)激活和加速糖酵解過程，肌肉持續(xù)收縮，最后肌肉的pH值異常變化。因此檢測氟烷基因基因型，去除氟烷有害基因具有重要的意義。氟烷基因型的檢測方法主要有氟烷檢測法、血液遺傳標(biāo)記法、DNA診斷法、探針檢測法、PCR-RFLP和PCR-SSCP法[2]。后兩種方法快速準(zhǔn)確且費(fèi)用低，得到了廣泛應(yīng)用。

為了順應(yīng)市場需求，瘦肉型豬的飼養(yǎng)規(guī)模逐漸增大。但瘦肉型豬中的氟烷基因頻率高，屠宰后產(chǎn)生劣質(zhì)肉，降低豬肉品質(zhì)?？衫糜N手段合理利用氟烷基因，既能提高生長速度和瘦肉率，又能避免劣質(zhì)肉的發(fā)生。首先采用優(yōu)化提純方法培育抗應(yīng)激的母豬（可選地方品種），再利用生長速度快和瘦肉率高的國外品種進(jìn)行雜交[3]，結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn)，獲得品種優(yōu)良的后代。

1.2 酸肉基因 （RN基因）

RN基因也是影響豬肉質(zhì)性狀的主效基因，只在漢普夏豬中發(fā)現(xiàn)該基因的存在，定位于15號(hào)染色體上。1990年RN-/rn+基因被證實(shí)存在[4]。大量研究表明RN基因?qū)θ赓|(zhì)的影響顯著。比如該基因的不利等位基因RN-可使肌糖原含量明顯增加[5]；產(chǎn)生較多乳酸，使pH值下降；肌肉的系水力下降；但剪切力小、嫩度大和香味較濃等?？梢奟N基因的存在對(duì)肉質(zhì)的影響并不都是不利的。導(dǎo)致RN-表型遺傳突變的原因還未知，而且RN基因的定位和連鎖位點(diǎn)的研究存在不一致。RN基因和氟烷基因的互作效應(yīng)加強(qiáng)了對(duì)肉質(zhì)性狀的不利影響，使肉質(zhì)更差。分子生物學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了RN基因的精確定位、遺傳研究和突變機(jī)制等的研究，以期充分利用RN基因的優(yōu)勢基因型，淘汰不利基因型，達(dá)到提高瘦肉型豬肉質(zhì)的目的。

1.3 一磷酸腺苷激活蛋白激酶 γ3亞基基因（PRKAG3基因）

有研究證明PRKAG3基因的多態(tài)性與酸肉發(fā)生有關(guān)，其基因研究也來源于RN基因，已確定是影響豬肉pH值、系水力、肉色等肉質(zhì)性狀的主效基因，且存在多個(gè)突變位點(diǎn)[6]。Milan等[7]發(fā)現(xiàn)PRKAG3基因的R200Q突變能夠解釋RN-性狀的顯著差異，其在漢普夏豬種中有很大的變異。Ciobanu等[8]分析了巴夏克與約克夏雜交3個(gè)世代的PRKAG3基因序列，發(fā)現(xiàn)了T30N、G52S和I199V 3個(gè)錯(cuò)義突變，能降低肌肉糖原含量，改善pH值、嫩度、系水力和滴水損失等肉質(zhì)性狀，是肉質(zhì)性狀的有利突變，而且這3個(gè)有利突變基因也廣泛存在于商品豬中，有更大的開發(fā)利用價(jià)值。RPKAG3基因的發(fā)現(xiàn)與染色體定位、結(jié)構(gòu)與活性調(diào)節(jié)、在骨骼肌中的特異性表達(dá)、對(duì)糖代謝和脂代謝等營養(yǎng)代謝的調(diào)節(jié)作用已經(jīng)有了相關(guān)的研究。

2 影響豬肉質(zhì)性狀的候選基因

除主效基因之外，與肉質(zhì)相關(guān)的主要候選基因也相繼被發(fā)掘。

2.1 瘦素基因

Zhang等[9]在進(jìn)行肥胖基因的克隆和定性研究中發(fā)現(xiàn)了瘦素基因，其能誘導(dǎo)體重下降，在肝臟、下丘腦和肺臟中的表達(dá)量較高。瘦素基因的研究有利于了解優(yōu)良肉質(zhì)性狀形成的分子機(jī)制。于太永[10]研究了豬的骨骼肌成肌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)瘦素基因可能調(diào)控豬骨骼肌肉嫩度的變化。瘦素基因受體LEPR基因定位在豬的6號(hào)染色體，是一種脂肪細(xì)胞分泌因子，調(diào)控豬脂肪沉積和代謝過程；同時(shí)可以借助脂肪代謝關(guān)鍵酶調(diào)節(jié)肌內(nèi)脂肪含量，進(jìn)而影響肌肉品質(zhì)。

2.2 脂肪酸結(jié)合蛋白基因 （FABP）

脂肪酸結(jié)合蛋白基因（FABP）是一種細(xì)胞內(nèi)小分子蛋白質(zhì)，能夠發(fā)生酯化反應(yīng)，減少脂肪酸堆積。FABP在不同組織中表達(dá)具有不同的類型，在哺乳動(dòng)物中，只有心臟脂肪酸結(jié)合蛋白（H-FABP） （可在心臟、乳腺和骨骼肌中表達(dá)）和脂肪細(xì)胞型脂肪酸結(jié)合蛋白（A-FABP） （只在脂肪細(xì)胞中表達(dá)）與肌內(nèi)脂肪（IMF）有關(guān)。Gerbens等[11]研究了H-FABP基因多態(tài)性對(duì)IMF的影響，發(fā)現(xiàn)其對(duì)IMF含量的影響顯著且作用于脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)過程。同時(shí)還證明了A-FABP基因的表達(dá)水平與IMF含量有關(guān)。通過對(duì)FABP基因的表達(dá)調(diào)控研究表明長鏈脂肪酸能調(diào)控FABP基因的表達(dá)。

2.3 MyoD基因家族

肌肉內(nèi)肌纖維的含量是一個(gè)研究熱點(diǎn)，肌纖維數(shù)量和直徑影響著豬肉嫩度和風(fēng)味。如果肌纖維的直徑大，會(huì)降低肌肉的嫩度；反之，肌纖維越細(xì)，肌肉密度越大，肉質(zhì)越嫩[12]。MyoD基因家族是決定肌纖維數(shù)目的遺傳基礎(chǔ)，包括MyoDⅠ（肌分化基因）、MYOG、mfy-5、mfy-6基因和肌肉調(diào)節(jié)因子（MRF4）。它們在肌發(fā)生過程的不同時(shí)期表達(dá)（MyoD和myf5先表達(dá)，MYOG和MRF4后表達(dá)），且位于不同的染色體上，發(fā)揮著不同的生物學(xué)功能。其中MyoDⅠ基因?qū)∪獾漠a(chǎn)生具有重要作用，AA基因型對(duì)肌內(nèi)脂肪含量的影響顯著[13]。已經(jīng)研究了MyoD家族成員的基因結(jié)構(gòu)、功能和表達(dá)調(diào)控機(jī)制，關(guān)鍵是如何真正利用好這些候選基因，改善豬肉品質(zhì)。

2.4 脂肪細(xì)胞分化和決定因子-1（ADD1）

ADD1基因被定位在豬的12號(hào)染色體上，已克隆出來部分mRNA和DNA序列，該基因的體內(nèi)和體外表達(dá)水平與脂肪細(xì)胞分化過程有關(guān)。李長龍[14]采用PCRSSCP和直接測序法研究了ADD1基因多態(tài)性與梅山豬、蘇太豬、杜×長×大雜交肉豬和PIC豬等不同豬種肉質(zhì)性狀的影響，結(jié)果表明ADD1基因的基因型頻率存在差異，且該基因與肌內(nèi)脂肪含量有明顯的連鎖效應(yīng)。

3 與肉質(zhì)性狀相關(guān)的其他候選基因

PLIN1基因被定位在豬的7號(hào)染色體上，其編碼脂滴包被蛋白，對(duì)脂肪分解有雙向調(diào)控作用。已有研究表明PLIN1基因多態(tài)性與肉牛和雞的背膘厚和嫩度等肉質(zhì)性狀有關(guān)。有關(guān)豬PLIN1基因與肉質(zhì)性狀的研究很少。雷娜[15]利用PCR-SSCP方法研究了PLINl基因?qū)Χ拧灵L×大雜交豬脂肪沉積的影響，發(fā)現(xiàn)在豬PLIN1基因第2、4外顯子分別發(fā)現(xiàn)一處堿基替換突變，且外顯子基因多態(tài)性與肌內(nèi)脂肪含量、背膘厚和剪切力等肉質(zhì)性狀有關(guān)，可以認(rèn)為PLIN1基因是影響脂肪沉積的一個(gè)分子標(biāo)記。

OLR1基因能參與動(dòng)脈粥樣硬化的過程，定位于豬的5號(hào)染色體，有關(guān)其與豬肉質(zhì)性狀關(guān)聯(lián)分析的研究報(bào)道很少。有研究報(bào)道OLR1基因多態(tài)性與背膘厚極顯著相關(guān)，與大理石紋顯著相關(guān)[16]。LEPR、Adiponectin、AdipoR、LPL和FoxO1基因都與豬的脂肪沉積代謝和肌纖維發(fā)育有關(guān)；INSIG2基因可能與豬肉系水力、嫩度和大理石紋等肉質(zhì)性狀有關(guān)。這些分子標(biāo)記的發(fā)現(xiàn)有利于深入了解影響豬肉質(zhì)性狀的分子機(jī)制，為利用分子標(biāo)記輔助選擇進(jìn)行肉質(zhì)性狀的改善提供理論依據(jù)。

4 小結(jié)

人們對(duì)肉質(zhì)的要求越來越高，追求肉質(zhì)的風(fēng)味、口感和嫩度等，使得豬的肉質(zhì)性狀研究已經(jīng)成為了一個(gè)研究熱點(diǎn)。研究與肌內(nèi)脂肪含量、嫩度、肌纖維、大理石紋和系水力等肉質(zhì)性狀相關(guān)的主效基因和候選基因以及基因多態(tài)性與肉質(zhì)性狀的相關(guān)性，有利于發(fā)現(xiàn)基因的有利基因型，可用于分子育種中，提高豬肉品質(zhì)。除了研究與性狀相關(guān)的基因外，隨著高通量測序和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，也找到了一些與肉質(zhì)性狀相關(guān)的SNP位點(diǎn)和QTLs。并已利用分子遺傳學(xué)和全基因組關(guān)聯(lián)分析等方法展開對(duì)背膘厚、脂肪沉積和嫩度等性狀的研究，進(jìn)而揭示肉質(zhì)性狀的分子標(biāo)記和分子機(jī)制。研究成果的不斷積累使得將這些分子標(biāo)記真正實(shí)踐到動(dòng)物育種中成為可能，培育出肉質(zhì)優(yōu)良且數(shù)量多的優(yōu)秀豬只，進(jìn)而提高豬場的市場競爭力和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]單斌.氟烷基因型對(duì)豬背最長肌MyHC表達(dá)和能量代謝的影響以及與肉質(zhì)的關(guān)系[D].南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2008.

[2]嚴(yán)宏祥,朱麗娜.影響豬肉質(zhì)性狀的主效基因和候選基因[J].豬業(yè)科學(xué),2007(4):80-82.

[3]田錦,周珍輝,李志敏,等.影響豬肉質(zhì)性狀遺傳因素的研究進(jìn)展[J].中國畜牧獸醫(yī),2009(1):68-72.

[4]Mariani P,Lundstrom K,Gustafsson U,et al.A major locus(RN)affecting muscle glycogen content is located on pig chromosome 15[J].Mammalian Genome,1996,7:52-54.

[5]Ellis M,et al.豬RN基因及其對(duì)經(jīng)濟(jì)性狀的影響[J].魯紹雄,譯.國外畜牧科技,2001(1):38-41.

[6]楊海霞,張燕,李劍虹.一磷酸腺苷激活蛋白激酶影響肉質(zhì)性狀的研究進(jìn)展[J].養(yǎng)殖技術(shù)顧問,2010(7):122-124.

[7]Milan D,Jeon JT,Looft C,et al.A mutation in PRKAG3 associated with excess glycogen content in pig skeletal muscle [J].Science,2000,288(5469):1248-1251.

[8]Ciobanu D,Bastiaansen J,Malek M,et al.Evidence for new alleles in the protein kinase adenosine monopHospHateactivated gamma(3)-subunit gene associated with low glycogen conte nt in pig skeletal muscle and improved meat quality[J]. Genetics,2001,159(3):1151-1162.

[9]Zhang YR,Proenca R,Maffei M,et al.Positional cloning of the mouse obese gene and its human homologue[J].Nature, 1994,372,425-432.

[10]于太永.脂肪細(xì)胞因子leptin和TNF-α對(duì)豬骨骼肌成肌細(xì)胞增殖分化的影響及其機(jī)制[D].楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué),2007.

[11]Gerbens F,van Erp AJ,Harders FL,et al.Effect of genetic variants of the heart fatty acid-binding protein gene on intramusular fat and performance traits in pigs[J].Journal of Animal Science,1999,77(4):846-852.

[12]羅軍.肌肉纖維特性研究進(jìn)展[J].黃牛雜志,1989(4):36-40.

[13]朱勵(lì)，李學(xué)偉.MyoD基因在不同豬種中的PCR-RFLP遺傳多態(tài)性及其遺傳效應(yīng)研究[J].畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào),2005,35(8):761-766.

[14]李長龍.豬ADD1基因的克隆及其與肉質(zhì)性狀關(guān)系的研究[D].哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2004.

[15]雷娜.PLIN1基因與豬脂肪沉積性狀的相關(guān)性研究[D].保定:河北農(nóng)業(yè)大學(xué),2012.

[16]郭咪咪,梅書棋,喬木,等.豬OLR1基因多態(tài)性與肉質(zhì)性狀的關(guān)聯(lián)分析[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2015(11):2686-2689.

S813.25

1673-4645(2017)07-0048-03

2017-04-23

河北省科技計(jì)劃項(xiàng)目“深縣豬新品系的選育”（15226301D）

宋志芳（1992-），女，山東菏澤人，碩士研究生，研究方向?yàn)閯?dòng)物遺傳育種與繁殖，E-mail：18730285576@163.com

*通訊作者：曹洪戰(zhàn)