個體基因雜合度對山西白豬體重和體尺性狀的影響

楊曉奮

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院,山西太谷 030801)

個體基因雜合度是指個體基因組所有基因座位上雜合基因座所占比例,反映個體的遺傳雜合程度。一般認(rèn)為,高雜合度往往會帶來高生活力和高生產(chǎn)性能。近年來,許多學(xué)者研究了基于微衛(wèi)星標(biāo)記的個體基因雜合度對豬生長性狀[1]、胴體性狀[2]、肉質(zhì)性狀[3,4]以及綿羊的生長性能的影響[5],發(fā)現(xiàn)個體基因雜合度水平對不同生產(chǎn)性狀的作用方向不一致,且在不同品種或群體間有差異。山西白豬是以馬身豬、長白豬、太湖豬為親本,通過復(fù)雜雜交和群體繼代選育法育成的瘦肉型專門化母本品系,具有產(chǎn)仔數(shù)高,胴體和肉質(zhì)品質(zhì)好等特點[6]。本研究分析個體基因雜合度對山西白豬體重和6月齡體尺性狀的影響,為該品系的選育提高提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗豬群與性狀測定

試驗豬群為山西白豬選育過程中5世代后備豬65頭,6世代后備豬63頭,均來自山西省大同市種豬場。測定性狀包括初生重(birth weight,BW)、斷奶重(weaning weight at 28-day age,W28)、6月齡體重(body weight at six-month age,W6M)、體長(body length at six-month age,L6M)、體高(body height at six-month age,H6M)、胸圍(chest girth at six-month age,CG6M)和背膘厚(back fat thickness at sixmonth age,BFT)等,其中背膘厚用背膘測定儀(Renco lean-meater,USA)測定,測定部位在豬左側(cè)腰薦結(jié)合部距背中線5cm處。性狀測定值首先在Excel環(huán)境下建立數(shù)據(jù)庫,剔除2倍標(biāo)準(zhǔn)差以外的極端數(shù)字后進(jìn)行統(tǒng)計分析。

1.2 方法

1.2.1 耳組織的采集和DNA的提取

在不影響豬耳號的地方,用耳號鉗剪耳組織一小塊(大約0.5 g),放于裝有1 mL 70%乙醇的1.5 mL的離心管中,帶回實驗室,-70℃保存?zhèn)溆?。采用常?guī)的酚/氯仿抽提法提取基因組DNA。

1.2.2 個體基因雜合度的測定與分類

選用FAO-ISAG聯(lián)合推薦的21個微衛(wèi)星標(biāo)記 (S0155、SW24、S0026、SW936、S0355、SW857、 S0218、S0090、SW122、S0228、SW632、S0101、S0025、S0178、SW951、S0386、S0005、S0227、S0002、SW72 和 SW240)進(jìn)行個體基因型測定,具體方法見文獻(xiàn)[7]。個體基因雜合度根據(jù)個體中雜合座位數(shù)占總座位數(shù)的比例計算。計算時,首先利用SAS系統(tǒng)(v6.12)的GLM過程分析各微衛(wèi)星座位與體重、體尺性狀的關(guān)聯(lián)性,如果有與生產(chǎn)性狀顯著關(guān)聯(lián)的微衛(wèi)星座位(表1),則剔除該座位,只以中性座位計算個體基因雜合度。以0.05為步長將所有個體分為6個雜合度水平(表2)。

表1 與體重和體尺性狀有顯著關(guān)聯(lián)的微衛(wèi)星座位Table 1 Microsatellite loci significantly associated with the traits of body weight and size

1.2.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計

利用PopGene Version 1.31軟件計算各微衛(wèi)星座位的等位基因頻率、觀察雜合度(Observed heterozygosity,HO)和期望雜合度(Expected heterozygosity,HE);利用Cervus 2.0軟件計算多態(tài)信息含量(Polymorphism Information Content,PIC)。

采用包括母體效應(yīng)的單變量動物模型分析個體基因雜合度水平對山西白豬體重和體尺性狀的影響。對初生重和斷奶重(28日齡)配合模型如下:

其中,μ為總體均值;yijkgm為第i個世代第j個性別第k種個體基因雜合度水平第g個母親的第m個個體的觀察值;Gi為世代固定效應(yīng)(i=1,2);Sj為性別效應(yīng)(j=1,2);Mk為個體基因雜合度(k=1-6);Dg為母體效應(yīng)(g=1-68)(因運算中所使用的記錄均為母豬第一胎所產(chǎn)后代的記錄,這里母體效應(yīng)包括母體直接遺傳效應(yīng)和共同環(huán)境效應(yīng))為個體加性遺傳效應(yīng)(m=1-155);為隨機(jī)殘差效應(yīng)。

對6月齡體重、體高、體長、胸圍等4個性狀,測定性狀時個體的年齡作為協(xié)變量包括在上述模型中,以校對年齡對性狀的影響。對6月齡背膘厚,因體重與背膘厚有相關(guān)性[8],分析時,模型中除包括世代、性別、個體基因雜合度水平等固定效應(yīng)外,還包括測定日齡和6月齡體重等協(xié)變量。

采用WOMBAT軟件的單變量分析程序進(jìn)行分析[9]。數(shù)據(jù)分析時,首先在SAS系統(tǒng)(v6.12)的VARCOPM 程序下,采用REML方法估計各性狀的表型方差、母體遺傳效應(yīng)方差、母體永久環(huán)境效應(yīng)方差和誤差方差,再結(jié)合遺傳力計算公式和各性狀遺傳力經(jīng)驗值[10,11],計算出個體加性遺傳方差。將所獲得的加性遺傳方差、母體遺傳效應(yīng)方差、母體永久環(huán)境效應(yīng)方差和誤差方差作為初值,采用平均信息約束最大似然法(AIREML),在WOMBAT軟件下進(jìn)行迭代計算,迭代收斂標(biāo)準(zhǔn)為10-9。采用T檢驗對不同世代、性別和個體基因雜合度水 平的最小二乘解進(jìn)行差異顯著性檢驗。

表2 個體基因雜合度分類Table 2 Heterozygosity range(level),observe number and mean heterozygosity classified by 21 microsatellite loci

2 結(jié)果與分析

2.1 微衛(wèi)星座位雜合度

本研究中,1～17號常染色體和X染色體上的21個微衛(wèi)星座位的雜合度和多態(tài)信息含量見表3(資料來源于文獻(xiàn)[7])。整個群體平均多態(tài)信息含量為 0.530,呈高度多態(tài);平均觀察雜合度為0.386,而平均期望雜合度為0.573,高于觀察雜合度,主要原因是在某些座位上,個體主要以純合子形式存在。

表3 微衛(wèi)星座位的雜合度和多態(tài)信息含量Table 3 Heterozygosity and polymorphic information content(PIC)for 21microsatellite loci

染色體Chromosome微衛(wèi)星座位Microsatellite等位基因數(shù)Allele number等位基因頻率Allele frequency觀察雜合度HO期望雜合度HE多態(tài)信息含量PIC 12 S0090 4 0.298,0.584,0.076,0.042 0.168 0.565 0.50 14 SW857 15 0.018,0.060,0.202,0.069,0.041,0.023,0.051,0.101,0.028,0.179,0.046,0.023,0.009,0.005,0.147 0.569 0.883 0.86 15 S0355 3 0.871,0.030,0.099 0.258 0.231 0.21 15 SW936 9 0.024,0.180,0.008,0.124,0.34,0.196,0.076,0.032,0.02 0.384 0.794 0.76 16 S0026 4 0.220,0.724,0.030,0.027 0.008 0.428 0.37 17 SW24 9 0.010,0.186,0.152,0.201,0.093,0.049,0.177,0.083,0.049 0.657 0.854 0.83 X S0218 4 0.614,0.076,0.140,0.171 0.394 0.571 0.53平均值M ean 0.386 0.573 0.530

2.2 個體基因雜合度對體重和體尺性狀的影響

不同雜合度水平下各體重和體尺性狀的平均數(shù)見表4,最小二乘解和標(biāo)準(zhǔn)誤見表5。由表可見,個體基因雜合度水平僅對初生重有顯著影響(P＜0.05),雜合度水平為 6(雜合度為 0.568)時,初生重最高,比雜合度水平為1和2的個體分別高出0.11 kg和0.112 kg,差異顯著,而與其它雜合度水平的個體初生重?zé)o顯著差異(P＞0.05)。

表4 不同雜合度水平體重和體尺性狀的平均數(shù)Table 4 M ean of body weights and body size at six individual gene heterozygosity levels

表5 不同雜合度水平體重和體尺性狀的最小二乘解和標(biāo)準(zhǔn)誤Table 5 General least square solutions(GLS)and standard errors(SE)of body weights and body size of individuals at six individual gene heterozygosity levels

3 討論與結(jié)論

一般認(rèn)為,高雜合度與近交衰退呈負(fù)相關(guān),與雜種優(yōu)勢呈正相關(guān),但基因雜合度與生長性能間不是簡單的相關(guān)關(guān)系[5]。研究表明,個體基因雜合度水平對部分生長性狀[1]、胴體性狀[2]、肉質(zhì)性狀[3,4]及泌乳性能[12]有顯著影響。個體平均雜合度在0.5796時,豬180日齡活重、日增重、相對生長率等指標(biāo)最高,之后隨著個體基因雜合度的增加而降低[1]。個體基因雜合度小于0.6時,皮率與骨率隨個體基因雜合度增加而降低;個體基因雜合度超過0.6時,骨率和皮率隨個體基因雜合度的增加而增加,眼肌面積隨個體基因雜合度的增加而上下波動[2]。個體基因雜合度為0.5353時,肌苷酸含量最高,為4.6531 mg?g-1,此后隨雜合度增加而顯著降低[4]。牦牛乳蛋白基因雜合度對產(chǎn)奶量、乳脂率、α-乳清蛋白等有顯著影響,隨個體基因雜合度的增加,產(chǎn)奶量、乳脂率、α-乳清蛋白3個泌乳性狀值顯著增加(P＜0.05),當(dāng)個體基因雜合度為0.3333時,產(chǎn)奶量最高;當(dāng)個體基因雜合度為0.5000時,乳脂率和α-乳清蛋白含量最高[12]。可見,對不同性狀、不同品種來說,適當(dāng)?shù)幕螂s合度能保證其最優(yōu)的生產(chǎn)性能和種質(zhì)特性的體現(xiàn)。

在山西白豬群體中,隨個體基因雜合度的增加,個體初生重基本呈提高趨勢。在雜合度水平為6時(雜合度大于0.5時),初生重最高,但在該雜合度水平下,斷奶重和6月齡體重均很低,表明該類個體出生后生長發(fā)育緩慢,綜合生產(chǎn)性能不佳。雜合度水平為3(平均雜合度為0.373)時,個體初生重也顯著高于雜合度水平為1和2的個體,且斷奶重、6月齡體重、體長和背膘厚等性狀均好于其它類型的個體,這種類型的個體符合我國當(dāng)前豬育種目標(biāo)和市場需求,在山西白豬的選育中應(yīng)優(yōu)先選留。

[1]姜勛平,熊遠(yuǎn)著,劉桂瓊,等.豬個體基因雜合度對生長性狀的影響[J].遺傳學(xué)報,2003,30(5):431-436.

[2]劉桂瓊,姜勛平,熊遠(yuǎn)著,等.豬個體基因雜合度對胴體性狀的影響[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2004,27(1)67-70.

[3]劉桂瓊,姜勛平,熊遠(yuǎn)著,等.豬個體基因雜合度對肉質(zhì)的影響[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2003,26(1):56-60.

[4]姜勛平,熊遠(yuǎn)著,鄧昌彥,等.豬微衛(wèi)星座位雜合度與肌肉肌苷酸含量的關(guān)系[J].畜牧獸醫(yī)學(xué)報,2003,34(4):325-330.

[5]劉國慶,孫業(yè)良,楊利國,等.級進(jìn)雜交綿羊微衛(wèi)星基因雜合度與生長性能的關(guān)系[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2006,29(1):67-71.

[6]曹果清,薛尚君,楊文平,等.山西白豬高產(chǎn)仔母系繁殖性能測定[J].中國畜牧獸醫(yī),2009,36(4):111-114.

[7]曹果清,李步高,莫清珊,等.應(yīng)用21個微衛(wèi)星標(biāo)記分析山西白豬高產(chǎn)仔母系的遺傳多樣性[J].中國畜牧雜志,2010,46(13):14-18.

[8]金海國,曹陽,姜成國,等.用動物模型估計約克夏豬的主要經(jīng)濟(jì)性狀遺傳參數(shù)的研究[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2002,24(3):88-91.

[9]M EYER K.WOMBAT-A tool for mixed model analyses in quantitative genetics by REM L[J].J Zhe jiang Uni Science B,2007,8(11):815-821.

[10]魯紹雄,連林生.SAS統(tǒng)計分析系統(tǒng)在畜牧科學(xué)中的應(yīng)用[M].昆明:云南科技出版社,2003:84-92.

[11]李寧.動物遺傳學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2003:185-191.

[12]姜勛平,毛永江,熊遠(yuǎn)著,等.牦牛乳蛋白基因雜合度與泌乳性能的關(guān)系[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2003,26(3):68-72.