豬的分子育種及應(yīng)用前景

柳小春

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，長沙 410128）

1 豬種選育方法回顧

世界各國豬的選種方法大體上可歸納為表型選擇、基因型選擇和標(biāo)記輔助選擇三大類型。

1.1 表型選擇

這個階段經(jīng)歷了很長時間，1960年前基本上都采用表型選擇。從遺傳學(xué)誕生算起，花了60年時間；從我國最早的“伯樂相馬”算起，歷時2600多年，由于使用方便，不需要特別的儀器和計算，現(xiàn)在仍被廣泛使用，特別是外形選擇，仍是客戶在選購種豬時的一種主要選種方法。應(yīng)該說，外形在某種程度上可以反映生產(chǎn)性能高低，如前面所說的父系和母系豬的不同外形要求。就反映了父系與母系豬不同的生產(chǎn)性能要求。因此有必要對不同品種、不同用途的種豬提出較可操作的外形標(biāo)準(zhǔn)，而且要著重與生產(chǎn)性能關(guān)系大的外形性狀。而不過多地拘泥于“豬毛蒜皮”。還需指出，外形選擇畢竟是一種“見好就留”的表型選擇，沒有涉及遺傳基礎(chǔ)，因此遺傳進(jìn)展較慢。

1.2 基因型選擇

隨著對基因型有關(guān)理論的了解和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們可以透過復(fù)雜的表面現(xiàn)象(表型與表型值)，剖析其遺傳基礎(chǔ)，估算其能遺傳的部分。為了取得準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)，性能測定制度應(yīng)運而生，包括生長發(fā)育性能測定、繁殖性能測定和肥育與肉質(zhì)測定。與此相應(yīng)，研制了一批新的電子設(shè)備，如測活體背膘厚的超聲波測膘儀，測背膘及眼肌面積的B超，測料重比的種豬性能測定自動化系統(tǒng)。法國ACEMO公司推出的ACEMA64新一代自動化性能測定系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確記錄自由采食條件下群飼豬的個體采食量，料槽內(nèi)的電子測量系統(tǒng)可使豬的采食量精確到2 g。美國OSBOME公司生產(chǎn)的FIRE系統(tǒng)具有相似的功能，除了可測采食時間、采食量外，還可測豬的體重。并通過計算機(jī)自動計算，形成豬測定期的日增重、采食量、飼料轉(zhuǎn)化率等數(shù)據(jù)報表。這套設(shè)備雖然投資較大，但可以解決一直困擾人們的群飼豬的料重比指標(biāo)，還可分析采食行為和計算日增重，為選擇提供更準(zhǔn)確有效的數(shù)據(jù)。大量測定數(shù)據(jù)仍然是表型值，但可通過BLUP法估算出育種值，還可利用遺傳評估體系進(jìn)行場內(nèi)個體間遺傳評估和場問聯(lián)合遺傳評估。場間聯(lián)合遺傳評估必須以準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息和遺傳聯(lián)結(jié)為前提，這方面的工作雖然在我國已試點多年，但困難較多。

1.3 標(biāo)記輔助選擇

1986年后，隨著分子生物技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸將DNA重組技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、分子標(biāo)記技術(shù)用于豬育種領(lǐng)域，形成了分子育種技術(shù)。將有利基因的分子標(biāo)記用于選種，形成了標(biāo)記輔助選擇。

2 分子育種技術(shù)主要領(lǐng)域

2.1 標(biāo)記輔助選擇

標(biāo)記輔助選擇（marker assisted selection， MAS）是目前應(yīng)用最多的一個領(lǐng)域，將現(xiàn)代分子生物技術(shù)與常規(guī)育種方法相結(jié)合，借助分子標(biāo)記選擇某一座位基因來改變該座位基因頻率的過程。其主要優(yōu)點是可以用于肉質(zhì)性狀和抗病力等活體很難度量或活體測量花費很大的性狀，以及繁殖等在生命活動中表達(dá)較晚的限性性狀。由于MAS不易受環(huán)境影響，且不受性別、年齡限制，可以進(jìn)行早期選擇，從而縮短世代間隔，提高選擇強(qiáng)度，提高選種效率和準(zhǔn)確性，因此在動物育種中具有廣闊的應(yīng)用價值。

2.2 標(biāo)記輔助滲入

標(biāo)記輔助滲入，或稱標(biāo)記輔助導(dǎo)入（marker assisted introgression， MAI）。就是通過遺傳標(biāo)記將某一基因從一個品種滲入到另一個品種，這不同于改良品種某一缺陷時采用傳統(tǒng)的導(dǎo)入雜交方法。在MAI時，當(dāng)供體品種與受體品種雜交后，在每次回交前先根據(jù)標(biāo)記信息選出攜帶有滲入基因的個體，并用這些個體與受體品種進(jìn)行回交，可以保證在回交過程中要滲入的基因不會丟失，大大提高基因滲入的效率。Hanset等（1995）已經(jīng)將大白豬的正常的等位基因固定在皮特蘭中，并在3次回交后獲得氟烷陰性的皮特蘭品系。

2.3 標(biāo)記輔助保種

畜禽遺傳資源保護(hù)是世界各國面臨的艱巨任務(wù)。據(jù)FAO（1995）統(tǒng)計，全世界有豬品種353個，其中亞太地區(qū)占157個。我國豬的品種數(shù)約占亞太地區(qū)的一半。目前，全球處于瀕危狀態(tài)的品種約占26%。保種的方法不外乎活體保種（保全套基因）或所謂系統(tǒng)保種（保有利基因）。由于保種經(jīng)費的拮據(jù)，使保種群不可能太大，這就大大增加了基因丟失的可能性。利用整個基因組標(biāo)記進(jìn)行監(jiān)控，可在保種中使基因丟失的概率大大減少，這就是標(biāo)記輔助保種。這對于防止基因丟失，特別是一些瀕危品種的遺傳特性的保護(hù)有重大現(xiàn)實意義。

2.4 標(biāo)記輔助抗病育種

疾病不僅給畜牧生產(chǎn)帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失，也危害生產(chǎn)性狀的遺傳改進(jìn)，使選擇的效率降低。疾病的防治雖可采用免疫接種、藥物、衛(wèi)生和隔離等措施，但從遺傳上根治某些疾病，始終是人們追求的目標(biāo)。目前已發(fā)現(xiàn)豬的疾病主基因或遺傳標(biāo)記有位于 6q1.1-1.2 的豬應(yīng)激綜合征的RYRI基因，位于13q3.1區(qū)段的E.coliF4的受體基因，位于6q1.1區(qū)段的與E.coliF18受體位點緊密連鎖的α（1，2）巖藻糖轉(zhuǎn)移酶基因FUT1、FUT2，以及與疾病抗性有關(guān)的位于7號染色體上的SLA基因等。利用與疾病抗性有關(guān)的基因或基因標(biāo)記進(jìn)行抗病力選擇，實行標(biāo)記輔助抗病育種，將可大大加快抗病育種進(jìn)度，達(dá)到根除某些疾病的目的。

3 分子育種的應(yīng)用前景

3.1 通過標(biāo)記輔助選擇提高豬的產(chǎn)仔數(shù)

為了比較不同基因?qū)ωi產(chǎn)仔數(shù)效應(yīng)大小，在相同的大白 （158頭）、長白 （224頭）豬群中采用PCR-RFLP法進(jìn)行了ESR、FSHβ、PRL、PRLR、NCOA15種與產(chǎn)仔數(shù)相關(guān)基因的基因型頻率檢測及不同基因型的總產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)效應(yīng)分析，結(jié)果表明，對相同母豬群產(chǎn)仔數(shù)影響效應(yīng)最大的是PRLR和NCOA1基因，AA型比BB型母豬總產(chǎn)仔數(shù)高2.28～3.33頭（P＜0.01），產(chǎn)活仔數(shù)高1.57～3.30頭（P＜0.01），其次為ESR和FSHβ基因，BB型比AA型母豬總產(chǎn)仔數(shù)高0.55～1.18頭（P＜0.05，長白例外），產(chǎn)活仔數(shù)高0.37～1.20頭（P＜0.05）。PRL基因?qū)Ξa(chǎn)仔數(shù)效應(yīng)不顯著（見表1）。

表1 5種基因不同基因型的總產(chǎn)仔數(shù)與產(chǎn)活仔數(shù)

豬的產(chǎn)仔數(shù)是一個非常重要的經(jīng)濟(jì)性狀，但由于該性狀是遺傳力低的限性性狀，常規(guī)選擇很難奏效。采用分子標(biāo)記輔助選擇，則可大大加快產(chǎn)仔數(shù)的提高。世界著名動物遺傳育種學(xué)家Chris Haley估計，豬的產(chǎn)仔數(shù)提高1頭，可給英國養(yǎng)豬業(yè)每年增加7億英磅利潤，而整個歐盟每年至少可增利20億英磅，我國現(xiàn)有約5000萬頭母豬，采用此項技術(shù)使每頭母豬每胎增加1頭，則每年可增加約800億元人民幣利潤，若以推廣采用面10%計，每年也可增收80億元。

3.2 通過標(biāo)記輔助選擇提高豬的生長速度

杜洛克豬在雜交體系中是著名的父系品種，主選性狀為生長速度和背膘厚。為此，我們在杜洛克父系選育中檢測了PIT1、HDAC1、UCP3、IGF2、MC4R基因的多態(tài)性，估算了這些基因的不同基因型對生長性狀的效應(yīng)（見表2）。

由表2可見，經(jīng)顯著性檢驗，PIT1基因CC型達(dá)100 kg活重日齡最?。?76.29 d），活體背膘最?。?.92 mm），生長性能指數(shù)最高（108.74），CC型為有利基因型。HDAC1基因GG型達(dá)100 kg活重日齡最小（175.41 d），校正活體背膘厚最?。?3.10 mm），生長性能指數(shù)最高（104.01），GG為有利基因型。UCP3基因EE型的校正活體背膘厚最?。?2.16 mm），生長性能指數(shù)最高（104.55），EE為有利基因型。在IGF2基因座，AA型達(dá)100 kg活重日齡最?。?73.98 d），BB型的活體背膘厚最?。?5.79 mm），AA型的生長性能指數(shù)最高（102.10），綜合評價，AA為有利基因型。在MC4R基因座，AA型達(dá)100kg活重日齡最?。?67.71 d），生長性能指數(shù)最高（106.28），AA為有利基因型。

3.3 剔除氟烷敏感基因防治豬應(yīng)激綜合征

氟烷敏感基因是豬中發(fā)現(xiàn)最早的主基因之一，該基因的隱性純合子（HalnHaln）易產(chǎn)生應(yīng)激綜合征（PSS），Haln還有導(dǎo)致產(chǎn)仔數(shù)下降、生長慢、胴體短、瘦肉率高和發(fā)生PSE肉的效應(yīng)，給世界各國造成很大經(jīng)濟(jì)損失，美國由于PSE肉造成的經(jīng)濟(jì)損失每年在3.2億美元以上，分子生物技術(shù)研究表明，PSS是一種分子缺陷病，其機(jī)制是位于第6號染色體上q1.1～1.2的CRC（或稱RYRI）cDNA上的第1843堿基由C突變成T，造成編碼氨基酸由Arg615變成Cys615，根據(jù)這一改變目前已可設(shè)計一對引物，用PCR-RFLP法得到3種不同基因型圖譜，為養(yǎng)豬業(yè)中及早檢出氟烷敏感基因攜帶者（HalNHaln）和純合子（HalnHaln）帶來極大方便。我省在引進(jìn)的杜洛克豬群中發(fā)現(xiàn)Haln基因頻率達(dá)0.3766，正在通過檢測剔除。

表2 5種基因?qū)Χ怕蹇素i生長性狀的效應(yīng)估計

3.4 腸毒素大腸桿菌病的抗病育種

豬病給養(yǎng)豬生產(chǎn)帶來的經(jīng)濟(jì)損失約占總產(chǎn)值的12%～15%，在豬病中，仔豬瀉痢是最普遍而重要的疾病，由腹瀉使仔豬的死亡率達(dá)11%～29.5%，其中由腸毒素大腸桿菌（enterotoxigenieE.coli，ETEC）引起的發(fā)病率和死亡率約占56.2%和24.7%。值得提出的是ETEC的抗原特性是可變的，已發(fā)現(xiàn)的E.coli菌體抗原血清型就有100多種，給研究疫苗及藥物治療帶來很大困難。因此，從根本上開展對ETEC抗性遺傳機(jī)制研究，進(jìn)行抗病育種已成為近幾年的一個研究方向。ETEC有很多種抗原型，其中危害最大的主要有引起1～2周齡仔豬黃、白痢的E.coliK88（F4）和引起斷奶后仔豬腹瀉和水腫病的E.coliF18。已知E.coliF4是否致病決定于仔豬小腸黏膜上皮細(xì)胞有無受體，無受體的豬在受到E.coliF4感染時不發(fā)病，表現(xiàn)為抗性；有受體的豬則表現(xiàn)發(fā)病。而有無受體受一對等位基因控制，顯性基因S控制有受體，隱性基因s為無受體。據(jù)此機(jī)制，尋找控制受體的基因或標(biāo)記已成為解決這個難題的關(guān)鍵。為此，我們已從多方面開展了研究，取得了初步成效。

ETEC F18具有類似的遺傳機(jī)制，目前進(jìn)展更快，已找到α（1）巖藻糖轉(zhuǎn)移酶基因（FUT1）可作為ETEC F18受體的候選基因。該基因的Hin6I－RFLP位點的M307處G突變?yōu)锳時，形成抗性型AA，而GG、AG為敏感型。我們檢測中外豬種867頭樣品發(fā)現(xiàn)，總的來說抗性型個體（AA）較少，在大白、長白、杜洛克豬中平均為6%，其余全部是敏感型（GG、AG），而本地豬種寧鄉(xiāng)豬、大圍子豬、沙子嶺豬全部屬敏感型，無抗性型。這一結(jié)果與這些豬種均易感染ETEC病的實際情況一致。但證明了ETEC是可以通過遺傳學(xué)方法控制的，只要及早對豬只采樣檢測分型，將AA型留種，淘汰或逐步淘汰GG型、AG型，久而久之，將可使AA型頻率升高，GG、AG型頻率下降，達(dá)到抗病育種之目的。

（略）