豬抗病育種的研究進展

樊品科

（廣西來賓市忻城縣職業(yè)技術學校，廣西來賓 546200）

做為生豬養(yǎng)殖和消費的大國，養(yǎng)豬業(yè)自古以來就在我國畜牧業(yè)中占據著重要的位置，迄今為止已育成了一些生產性能較優(yōu)的品種或品系，尤其是在引進外種豬后更是大大的促進了我國養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展，其中包括生長性能、繁殖性能、肉質性能等等，但是關于抗病性能的研究卻很少。隨著集約化生產模式的普及和高瘦肉率豬的育種觀念，使得豬的總體體質和抗病力急劇下降，尤其是一些傳染疾病更是反復在豬群中發(fā)生，給養(yǎng)豬業(yè)帶來了巨大的經濟損失，同時也嚴重制約了我國養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展。盡管良好的飼養(yǎng)管理措施和環(huán)境衛(wèi)生、嚴格的疫苗接種和疾病用藥制度、個體疾病的治療能夠在一定程度上維持豬群的健康和防治疾病，但卻也是治標不治本。此外，豬養(yǎng)殖過程中大量用藥不僅增加了養(yǎng)殖成本和藥物殘留量而且對生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的威脅，而且病原微生物的變異越來越快，其致病性也越來越強，對疫苗和藥物的研制帶來了巨大的挑戰(zhàn)，尤其是抗生素的濫用不僅造成病原微生物的耐藥性而且威脅著豬肉的品質安全。眾所周知，飼養(yǎng)抗病力強的豬可以明顯降低藥物和防疫成本，豬群的健康狀況對養(yǎng)豬成本的控制有相當重要的作用，發(fā)達國家更是早已開始重視豬的抗病力對養(yǎng)豬業(yè)的影響，例如，瑞典在1986年即禁止在畜牧業(yè)生產中使用抗生素，隨后便開始了抗病育種的研究。因此，充分利用分子遺傳育種技術和生物技術等學科已取得的研究成果進行抗病性育種必將成為控制疾病的有效方法和最終目標，對我國養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展和壯大也將具有重要的現實意義。

1 抗病性狀候選基因的研究進展

1.1 干擾素基因

干擾素 （Interference,IFN） 是一種高活性多功能的糖蛋白因子，由單核細胞和淋巴細胞分泌產生，包含140～170個氨基酸，其分子量介于20～34k u之間，于1957年被英國科學家A l i e k等發(fā)現并命名。根據干擾素的基因序列和受體的特異性可將其分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，其中Ⅰ型主要包含IFN-α、β、ε、κ、ω、δ等；Ⅱ型又稱為免疫干擾素，即IFN-γ；Ⅲ型是一種新發(fā)現的細胞因子，即IFN-λ，但是目前發(fā)現的豬體內干擾素僅IFN-α、β、ω、δ和IFN-γ。由于干擾素能夠干擾其他病毒的復制和誘導機體產生抗病毒蛋白而被廣泛研究：干擾素基因與干擾素基因抑制物相結合而在機體未受到病毒細菌入侵時處于休眠狀態(tài)，只有當機體受到病毒入侵時干擾素基因抑制物與干擾素基因分離使得干擾素基因得以表達。但是干擾素發(fā)揮其光譜性抗病毒作用并不是直接殺傷或抑制病毒，而主要是通過細胞表面受體作用使細胞產生抗病毒蛋白，與此同時還對自然殺傷細胞（N K細胞）、巨噬細胞和T淋巴細胞的活力起到增強作用。

目前，對IFN-γ的研究較為廣泛和深入，研究表明：豬IFN-γ基因序列全長501個堿基單位能夠編碼166個氨基酸，其中前23個為信號肽，處于天然活性狀態(tài)的IFN-γ是一個同源二聚體。IFN-γ主要由N K細胞、T細胞、B細胞和巨噬細胞等產生，而被糖皮質激素和環(huán)細胞毒素A等抑制。IFN-γ的功能主要有：抗病毒作用（但與Ⅰ型干擾素相比，其抗病毒作用較?。?，抗細胞增殖作用（通過阻止細胞周期），抗腫瘤作用，調節(jié)免疫作用和抗寄生蟲作用。IFN-γ發(fā)揮其功能的機制主要是通過兩種途徑：一種是通過JAK-STA T途徑，即靶細胞表面的IFN-γ受體與IFN-γ結合后發(fā)生二聚體化，其J A K-1和J A K-2（Janus Kinase,兩面神激酶） 發(fā)生磷酸化后使得IFN-γ受體也磷酸化，從而將細胞漿內的STAT1磷酸化后送進細胞核后與γ免疫調節(jié)序列相結合，使其得到表達；另一種即PTK途徑，IFN-γ與其受體結合后可激活非受體型酪氨酸蛋白激酶（PTK），例如P 59就可以結合J A K-2并將其活化。因此，將干擾素基因及其受體基因作為豬抗病育種的候選基因不僅可以增強豬總體的抗病能力還能對某些疾病產生特異性的抗病力。

1.2 F4（K88）和F18受體基因

細菌感染引起的腹瀉是包括豬在內的年幼動物生長過程致死率最高的因素，有報道表明：在不使用抗生素的情況下，盡管在規(guī)范的管理和高標準的環(huán)境衛(wèi)生能夠阻止疾病的爆發(fā)，但是在瑞典的仔豬生產中斷奶前仔豬和斷奶后仔豬的死亡率分別為15%和2%。產腸毒素大腸桿菌（Escherichia coli ）是導致新生仔豬和斷奶仔豬腹瀉或水腫的主要原因，其中小腸粘膜上的菌毛受體是產腸毒素大腸桿菌菌毛能夠附著于小腸粘膜并產生腸毒素（這是由于大多數菌毛都與腸毒素或其基因聯(lián)系在一起形成一個“毒力島”）的必要條件，同時也是其他細菌導致疾病的必要因素。眾多研究已經表明：產腸毒素大腸桿菌F4（K88） 菌毛附著于小腸粘膜并產生腸毒素是導致新生仔豬和斷奶仔豬腹瀉的主要原因，產腸毒素大腸桿菌F 18菌毛是導致斷奶仔豬腹瀉和水腫的主要原因，并且F4存在3種血清型變異（F4ab、F4ac和F4ad）。在豬腸道內F4受體的分布是不同的，分布在空腸的F4受體數量最多，活性最強，在蛋白水解酶的作用下，受體活性隨腸道的深入而降低，并且豬小腸內的F4受體數量會隨著年齡的變化而改變，2～5周齡未斷奶仔豬小腸內受體最多，值得注意的是，盡管相比之下新生仔豬小腸內受體較少，但其免疫功能尚不完全，因此腸毒素大腸桿菌感染新生仔豬造成的死亡率更高。F4受體基因和F 18受體基因分別位于13號和6號染色體上，其中F 18受體基因的A A型為抗病性基因型，并且F 18受體基因與血型抑制因子S、紅細胞酶系統(tǒng)及氟烷基因緊密連鎖，若仔豬缺乏F4受體基因和F 18受體基因或者這兩種受體基因被阻抑，則對產腸毒素大腸桿菌導致的腹瀉或水腫產生抗性。因此，充分利用分子遺傳技術對F4受體基因和F 18受體基因進行更加深入的研究和篩選，選育出無F4和F 18受體的豬群，必將在給養(yǎng)豬業(yè)帶來可觀的經濟利益的同時大大的推進我國養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展。

1.3 氟烷基因

氟烷（RYR1） 基因也被稱為蘭尼定受體基因，具有顯性純合子（HalNN）、雜合子（Hal Nn） 和隱性純合子（Hal nn） 3 種基因型，位于豬6 號染色體上，呈簡單的遺傳方式，具有完全的和不完全的外顯率， 其等位基因（Haln） 能夠導致豬體質和抗逆能力下 降，在生產過程中輕微的刺激（如交配、環(huán)境溫度驟變、驅趕、運輸、疾病和營養(yǎng)等） 就能產生應激綜合征，猝死率極高，解剖后其肉呈灰白色（Pale）、肉質松軟（Soft） 和失水嚴重（Exudative），即PSE 肉。蘭尼定受體基因發(fā)生突變， 即C1 843- G 突變成T1843- A，從而使得原本編碼的精氨酸變成半胱氨酸，改變了其功能和結構，即在受到刺激后肌肉中鈣離子通道在迅速開啟后不能迅速關閉，肌纖維不能舒張，最終由于需氧代謝和糖酵解在消耗大量的ATP、葡萄糖和氧后產生的大量二氧化碳和熱量等不能及時排出體內，導致惡心高熱和高代謝等嚴重的癥狀。值得注意的是，盡管一些地區(qū)或養(yǎng)豬企業(yè)已決定全部剔除攜帶Haln 的豬，但是研究表明：Hal nn 型豬的生長速度極顯著的高于Hal NN 和Hal Nn 型，并且在蘇淮豬群眾發(fā)現Hal Nn 型母豬的頭胎產仔總數、活仔數、初生重、20日齡和40 日齡體重均高于Hal NN 型母豬，由此說明氟烷基因對豬群的生長性能和繁殖性能等均有一定程度的影響。因此，在利用標記輔助選擇對氟烷基因進行選擇育種時，必須綜合考慮其優(yōu)缺點從而使得其優(yōu)點能促進養(yǎng)豬業(yè)的經濟收入。

1.4 主要組織相容性復合體 （MHC）超基因群

主要組織相容性復合體（MajorHis tocompatibility Complex, MHC） 在豬體內又被稱為白細胞抗原（SwineLeucocyte Antigen, SLA），對免疫應答的啟動和調節(jié)具有重要的作用，還參與移植時的排斥反應和淋巴T 細胞分化的過程，這主要是因為眾多與動物機體免疫有關的重要基因都位于MH C位點上，能夠編碼細胞表面的特異蛋白。MH C是免疫球蛋白超基因家族中的一大類，在染色體上占據著一個遺傳區(qū)域，其中包含著高度多態(tài)且緊密連鎖的基因位點，根據其基因和產物在結構功能上的不同可分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類遺傳區(qū)域。MH CⅠ類基因由8個外顯子組成，每個外顯子的編碼功能卻不同，即外顯子-1、2-4、5和6-8分別編碼前導序列，α1、α2和α3功能區(qū)，跨膜區(qū)和胞內區(qū)；MH CⅡ類由α和β鏈組成，其中α鏈基因由4個外顯子組成，外顯子1、2-3、4分別編碼前導序列，α1和α2功能區(qū)，跨膜區(qū)和胞內區(qū)，β鏈基因結構與α鏈基因大體相同，僅外顯子個數不同；目前為止，已有36個在MH CⅢ類遺傳區(qū)域被定位，但各自功能卻不相同，其中一些可以編碼與免疫相關的蛋白另一些卻與機體免疫無關聯(lián)。MH C的3類分子的功能各不相同：Ⅰ類分子可在免疫系統(tǒng)和消化系統(tǒng)表達，在免疫系統(tǒng)中可將細胞內的抗原降解肽呈遞到細胞表面，經過T細胞識別后引起免疫應答，并且還能夠抑制N K、C T L細胞效應的功能，在消化系統(tǒng)中主要是在腸中斷的表達水平較高；Ⅱ類分子主要存在于B細胞、活化T細胞和單核巨噬細胞中，起到給抗原受體遞呈加工后的細菌等外源性抗原，使得輔助性T細胞得以激活與分化，在免疫應答中起到誘導作用，主要用于監(jiān)測胞外環(huán)境；Ⅲ類分子的功能及其機制尚處于研究中，但Ⅲ類抗原的主要是血清中的一些蛋白。不難發(fā)現，MH C既能對內源性抗原起到免疫作用又能對外源性抗原起到免疫作用，還在消化系統(tǒng)中得以一定程度的表達，因此將其作為一個候選基因進行抗病性育種的潛力巨大。

1.5 其他候選基因

殺菌通透性增強蛋白（BPI），它存在于多形核白細胞的噬苯胺藍顆粒中，對革蘭氏陰性菌活性有較強的殺傷作用，并且能夠中和內毒素活性，因此BPI基因亦可作為豬抗病性育種的候選基因。天然抗性相關的巨噬蛋白（NRAMP1）基因編碼的磷酸糖蛋白可在吞噬細胞中起到轉運作用，并且NRAMP1對對細胞內病原微生物有一定的抵抗作用。除此之外，例如抗流感病毒基因和禽白血病毒基因等作為豬抗病性育種研究的候選基因均有較強的潛力。

2 豬抗病育種中的問題及解決措施

目前，豬抗病育種面臨的問題較多，主要有以下一些問題：①抗病育種觀念薄弱，許多企業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)者沒有充分意識到抗病育種的重要意義，認為可以充分利用獸醫(yī)解決豬場內的疾病和防疫，此外豬抗病育種是一項復雜且耗時較長的工作，企業(yè)或養(yǎng)殖業(yè)者在看重當前利益的情況下不愿意投入太多的人力物力；②抗病性遺傳機制復雜，很多基因的抗病作用機制復雜且一些基因的機制尚處于研究狀態(tài)，并且這些基因大多受環(huán)境的影響很大，其遺傳與環(huán)境互作對抗病育種工作帶來很大的難度；③病原微生物變異快且大，一些病原微生物和細菌的變異速度較快，其感染機制或對動物機體的感染能力不斷變化，特定疾病的育種很難或不能跟上疾病的變異速度；④與生產性狀之間的矛盾，一些基因雖然能導致豬患病，但與此同時也對豬的繁殖、生長和肉質等性狀起到良性作用，例如氟烷基因能提高豬的瘦肉率；⑤抗病基因的研究，一些抗病候選基因尚處于試驗研究狀態(tài)，很難在短時期內用于豬的抗病育種，從而使得抗病育種的素材較少。

以上問題可通過以下這些措施解決：①加強豬抗病育種的宣傳，使更多企業(yè)或養(yǎng)殖業(yè)者能夠充分認識到豬抗病育種的重大意義，以吸引更多的企業(yè)或養(yǎng)殖業(yè)者投入到豬抗病育種這項工作中來；②充分利用我國地方豬種抗病性和抗逆性強的特點，對其抗病性和抗逆性的遺傳基礎和機制進行研究，以積累更多的抗病育種素材；③充分利用豬場的各項記錄進行直接選擇和遺傳標記進行輔助選擇育種，還可以利用胚胎學、分子生物學和基因工程等學科的理論和技術進行基因工程抗病育種，例如轉基因和基因敲除等。

3 小結

綜上所述，豬抗病育種已取得了一定的成績，尤其是一些抗病候選基因的研究已經取得較大的進展，對于豬抗病育種具有重大的意義，但是候選基因數量較少，可選擇范圍較小，并且特定疾病的抗病育種不能滿足于實際需要，因此必須加強抗病候選基因和提高豬整體抗病能力與抗逆能力的研究，從而為我國養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展保駕護航。