豬線粒體DNA研究應(yīng)用進(jìn)展

于 萍，曹 婷，施力光，劉雅芳，張立嶺，侯冠彧*

(1.海南大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，海南 海口 570228；2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院 熱帶作物品種資源研究所，海南 儋州 571737)

學(xué)科動態(tài)

豬線粒體DNA研究應(yīng)用進(jìn)展

于 萍1，曹 婷2，施力光2，劉雅芳1，張立嶺1，侯冠彧2*

(1.海南大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，海南 海口 570228；2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院 熱帶作物品種資源研究所，海南 儋州 571737)

線粒體DNA是分子生物學(xué)研究中的重要分子標(biāo)記之一，目前在進(jìn)化遺傳學(xué)、動物生產(chǎn)性能及醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域展開研究并取得相關(guān)成果。論文簡要闡述了豬線粒體DNA的基本組成和特征、研究方法及研究進(jìn)展概況，并對其研究前景進(jìn)行了展望，期望對豬線粒體DNA的相關(guān)研究提供一定的理論依據(jù)和參考。

豬；線粒體DNA；分子標(biāo)記；研究進(jìn)展

線粒體DNA(mitochondrial DNA，mtDNA)是動物體內(nèi)唯一存在的核外遺傳物質(zhì)，母系遺傳，具有相對恒定且不同于核DNA的生物信息量。自20世紀(jì)60年代Nass等[1]首次用電子顯微鏡直接觀察到線粒體內(nèi)細(xì)絲狀的DNA以來，與線粒體DNA相關(guān)的研究工作迅速展開，現(xiàn)已成為分子生物學(xué)研究中的重要分子標(biāo)記，為進(jìn)化遺傳學(xué)、疾病診斷、動物生產(chǎn)性能等研究提供了分子學(xué)依據(jù)。豬是世界肉產(chǎn)品的主要來源，作為世界重要家畜之一，其線粒體DNA的研究在揭示世界范圍內(nèi)家豬的起源和分類，指導(dǎo)育種工作科學(xué)合理地開展，提高生產(chǎn)性能以及促進(jìn)豬線粒體疾病模型的構(gòu)建等方面有著重要的意義和廣闊的發(fā)展前景。本文著重對這方面的研究概況進(jìn)行論述，旨在為豬的分子生物學(xué)方面研究提供一些有益的資料，以期對其物種的保護(hù)及合理利用有所幫助。

1 豬線粒體DNA

線粒體是真核生物細(xì)胞內(nèi)基本且重要的自主性細(xì)胞器,它通過氧化磷酸化為真核細(xì)胞提供超過95%的能量，并參與一些重要的代謝途徑，發(fā)揮著細(xì)胞凋亡、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控等生化功能。mtDNA是真核生物體內(nèi)唯一存在的核外遺傳物質(zhì)，呈共價、閉合、環(huán)狀的雙鏈DNA分子結(jié)構(gòu)，合成一些參與氧化磷酸化反應(yīng)的蛋白質(zhì)組分。mtDNA呈裸露狀態(tài)，缺乏組蛋白保護(hù)，同時，由于其損傷修復(fù)機(jī)制不完善又直接暴露于高活性氧環(huán)境中，從而具有高突變特性[2]。研究表明，各種生物的線粒體DNA大小不一,但豬線粒體基因組十分保守,大小約為16.5 kb。

豬線粒體DNA分子根據(jù)堿基密度不同分為重鏈(H)和輕鏈(L)，在線粒體基因組中含有22個tRNA基因，2個rRNA基因(12SrRNA，16SrRNA),13個mRNA,D-Loop區(qū)和輕鏈復(fù)制起始區(qū)。13個mRNA包括細(xì)胞色素b基因(Cyt b)、細(xì)胞色素C氧化酶的3個亞基基因(COⅠ，COⅡ和COⅢ)、ATP酶復(fù)合體2個亞基基因(ATPase6，ATPase8)、NADH氧化還原酶的7個亞基基因(ND1，ND2，ND3，ND4，ND4L，ND5，ND6)，其中ND1、ND4、ND5、Cyt b和COⅠ為主要的5個呼吸基因，后兩者在所有已發(fā)現(xiàn)的線粒體基因組中都被發(fā)現(xiàn)。D-Loop區(qū)位于tRNApro和tRNAphe之間，因不編碼基因，其產(chǎn)生的突變可以不斷地得到積累而對線粒體的功能不產(chǎn)生影響，因此具有更大進(jìn)化速率。豬線粒體DNA的基因排列極為緊密，編碼結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，編碼效率高，具有相對恒定的信息量，其主要遺傳特性為：(1)嚴(yán)格的母系遺傳，可用于分析遺傳事件中母本對遺傳進(jìn)化的貢獻(xiàn)；(2)序列差異在物種內(nèi)甚至同一群體中的個體間存在，為生物分子學(xué)方面的研究提供了依據(jù)；(3)與核基因組相比，突變率高，適用于研究較近期的遺傳事件；(4)遺傳自主性：能進(jìn)行自我復(fù)制并轉(zhuǎn)錄生成mRNA、tRNA和rRNA，還可以編碼合成一些維持結(jié)構(gòu)和功能所必需的蛋白質(zhì)。

2 豬線粒體DNA的檢測方法

豬線粒體DNA的研究主要集中在序列多態(tài)性上，其主要表現(xiàn)形式是點突變，多數(shù)為堿基轉(zhuǎn)換，少數(shù)是顛換，還有部分堿基的插入或缺失等。因此，理論上檢測點突變和其他序列變異的技術(shù)都可用于線粒體DNA的序列分析[3]，如限制性片段長度多態(tài)性分析、寡核苷酸連接分析、異源雙鏈分析、變性梯度凝膠電泳、變性高效液相色譜、等位基因序列特異性PCR等。其中，在豬線粒體DNA研究中主要應(yīng)用的是PCR-RFLP技術(shù)和DNA測序技術(shù)。

2.1 PCR-RFLP技術(shù)

PCR-RFLP是基于PCR的限制性片段長度多態(tài)性分析技術(shù)，試驗過程中先用兩個特定引物擴(kuò)增基因組DNA，然后用適當(dāng)?shù)南拗菩詢?nèi)切酶對擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行酶切，最后電泳檢測多態(tài)性。此方法可以根據(jù)限制性片段或位點的差異，計算種間的遺傳距離，進(jìn)一步構(gòu)建分子聚類圖或分子系統(tǒng)樹，可構(gòu)建出群體或物種間的系統(tǒng)分化、系統(tǒng)發(fā)育情況或過程[3]。該技術(shù)多應(yīng)用于肉產(chǎn)品來源鑒定分析，具有易操作、經(jīng)濟(jì)和檢測速度快等優(yōu)點。Haider等[4]設(shè)計了擴(kuò)增牛、雞、火雞、羊、豬、水牛、駱駝、驢生肉中COⅠ基因的核苷酸引物，使用PCR-RFLP技術(shù)對其進(jìn)行鑒別，結(jié)果表明此方法可以對肉源進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的分析，操作簡單、快捷，可以在實驗室普遍應(yīng)用。

2.2 DNA測序技術(shù)

DNA測序是線粒體DNA序列多態(tài)性檢測的最常用的方法之一，至今共發(fā)展有三代測序技術(shù)，分別為Sanger技術(shù)(鏈終止測序技術(shù))、二代DNA測序(Next-generation Sequencing,NGS)技術(shù)和單分子測序技術(shù)。第一代DNA測序技術(shù)在豬線粒體DNA相關(guān)研究中被廣泛的應(yīng)用，原理是將缺乏延伸所需的3-OH基團(tuán)的雙脫氧核苷三酸(ddNTP)作為鏈終止試劑，使用DNA聚合酶對引物進(jìn)行延伸從而產(chǎn)生一系列不同長度的DNA片段，再進(jìn)行DNA片段的分離和分析。Xu等[5-7]設(shè)計了24對引物，使用第一代測序技術(shù)獲得了寧鄉(xiāng)豬、桃園黑豬、黔邵花豬等線粒體基因組的全序列信息，并對其組成和特點進(jìn)行了分析。第一代測序技術(shù)優(yōu)點是閱讀長度長、靈敏度高、結(jié)果準(zhǔn)確且適用于毛發(fā)等無核生物檢驗材料。缺點是成本及儀器昂貴、操作復(fù)雜、速度慢等。NGS技術(shù)主要包括三種測序平臺，即454、Solexa和SOLiD[8]。NGS技術(shù)的優(yōu)點是成本低，高度并行化(可同時檢測大量DNA分子序列)，通量高且速度快，但讀長短是NGS最大的缺點。單分子測序技術(shù)主要有兩個研究方向，分別為單分子合成測序技術(shù)和納米孔測序技術(shù),其有望解決NGS技術(shù)中出現(xiàn)的問題并進(jìn)一步降低成本。第二代和第三代測序技術(shù)主要服務(wù)于全基因組的測序工作，目前已成為研究熱點，隨著應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，Goedbloed等[9]認(rèn)為，全基因組SNP分析是量化自然種群近期雜交情況的具有發(fā)展前景的工具之一。

3 豬線粒體DNA研究的應(yīng)用

豬線粒體DNA研究的應(yīng)用涉及到了包括進(jìn)化遺傳學(xué)、生產(chǎn)性能關(guān)聯(lián)性、動物源性產(chǎn)品檢測等在內(nèi)的多個領(lǐng)域，研究對象主要為線粒體基因組全序列、D-Loop區(qū)序列，Cytb基因、COⅠ基因和rRNAs基因研究也有相關(guān)的報道。

3.1 進(jìn)化遺傳學(xué)研究中的應(yīng)用

動物線粒體DNA現(xiàn)已成為動物進(jìn)化遺傳學(xué)研究中一個重要的分子標(biāo)記。該研究方法主要是以線粒體DNA的多態(tài)性為基礎(chǔ)，通過測定序列和限制性內(nèi)切酶等方法對其進(jìn)行分析，基本研究內(nèi)容為：目的線粒體DNA片段的獲取→數(shù)據(jù)分析→比較構(gòu)建圖譜，計算遺傳距離，得到系統(tǒng)樹→物種起源、群體遺傳結(jié)構(gòu)中所發(fā)生的遺傳差異及親緣關(guān)系等內(nèi)容的分析。

3.1.1 豬種起源和遺傳分化研究 豬的起源和遺傳分化一直受研究者關(guān)注，針對這一問題的研究不僅有利于對豬種資源的合理保護(hù)和利用，還對進(jìn)一步了解人類的遷徙、進(jìn)化和文化的形成等具有重要的意義。隨著研究技術(shù)的完善、樣品數(shù)量的增加以及地理范圍的擴(kuò)大，基于線粒體DNA的豬的起源分化與遺傳多樣性研究得到了進(jìn)一步的發(fā)展。

世界范圍的家豬起源目前比較統(tǒng)一的觀點為歐亞大陸起源且歐洲和亞洲為獨立的馴化中心，主要研究對象為線粒體DNA D-Loop區(qū)序列和全序列。Larson等[10]分析了世界范圍內(nèi)的686個野豬和家豬個體的D-Loop區(qū)序列并進(jìn)行了全球范圍的野豬系統(tǒng)地理學(xué)研究，認(rèn)為家豬的起源在歐亞大陸，有多個獨立的馴化中心。Fang等[11]通過對部分歐洲和亞洲豬種D-Loop區(qū)的序列分析驗證了歐洲和亞洲是兩個獨立的馴化中心這一觀點，在歐洲豬中發(fā)現(xiàn)的亞洲豬單倍型與中國南方豬種相似或相同，歐洲和亞洲豬種經(jīng)歷過數(shù)量擴(kuò)張。Luetkemeier等[12]通過對歐洲、亞洲的8個家豬品種及野豬的21個微衛(wèi)星標(biāo)記和線粒體D-Loop研究分析表明：歐洲和亞洲豬種完全獨立，亞洲種群由分別以二臉花豬和梅山豬、蘭嶼豬、亞洲野豬為代表的三個群體組成；亞洲家豬由多個祖先起源演化而來，而歐洲家豬起源于一個祖先血統(tǒng)。Fernández等[13]基于32個歐洲和亞洲家豬及野豬基本完整的線粒DNA序列分析，獲得其分歧時間的一個精確的計算，研究估計亞洲和歐洲豬在746,000年前分化，歐洲家豬和野豬分歧時間估計為8500年前。

中國地方豬種資源豐富，起源和遺傳分化研究對揭示其表型多樣性的本質(zhì)、了解基因庫資源狀況及育種工作的指導(dǎo)具有重要意義。中國具有豐富的小型豬種資源，其起源和分化研究工作得以不同程度的開展。岳敏等[14]對五指山小型豬、巴馬小型豬和貴州香豬進(jìn)行線粒體DNA控制區(qū)的比較研究，結(jié)果表明三種小型豬種內(nèi)和種間多態(tài)性貧乏，五指山豬和巴馬小型豬親緣關(guān)系較近。李洪濤等[15]對西藏小型豬Cyt b基因序列和氨基酸序列進(jìn)行分析，結(jié)合歐洲品種豬和中國幾個地方豬種的相關(guān)信息，分析結(jié)果顯示只有部分西藏小型豬與巴馬小型豬、貴州香豬、五指山豬有很近的親緣關(guān)系，同時證實西藏小型豬群體內(nèi)存在遺傳分化。Yang等[16]廣泛采集藏區(qū)和云南地方豬種，完成了近2000個亞洲家豬和野豬樣本的線粒體高變區(qū)序列分析，并在此基礎(chǔ)上揭示了青藏高原和東南亞群島兩個新的家豬起源地，得出了藏豬本地起源的結(jié)論。其他地方豬品種的相關(guān)研究也在不斷的進(jìn)行，為中國豬種基因庫資源提供了大量的數(shù)據(jù)。劉靖聞等[17]對135頭蕨麻豬的線粒體DNA D-Loop區(qū)序列進(jìn)行分析，結(jié)果表明蕨麻豬具有2個母系起源，與東南沿海野豬有較近的親緣關(guān)系，沒有發(fā)現(xiàn)東亞與東南亞野豬對蕨麻豬的起源有貢獻(xiàn)的證據(jù)。先前的研究表明東亞有兩個主要的家豬傳播路線：一個是從湄公河流域經(jīng)過長江上游地區(qū)到黃河中上游地區(qū)；另一個為從長江中下游地區(qū)到黃河下游地區(qū)最后到達(dá)中國的東北地區(qū)。Jin等[18]分析了主要來自四川和西藏高原的513個豬樣本線粒體DNA高變區(qū)序列和下載得到的1394條亞洲家豬、野豬序列信息，結(jié)果表明，分布于長江上游地區(qū)的家豬由原地馴化而來。

在豬起源和遺傳分化研究過程中，不斷出現(xiàn)新的研究成果和結(jié)論，與前人的研究成果存在一定的差異。這一現(xiàn)象的出現(xiàn)主要是由研究中樣本數(shù)量較少、研究范圍局限等引起的，研究者需要通過增加研究中豬品種數(shù)量，擴(kuò)大樣本的數(shù)量和研究范圍來解決這一問題，從而對豬線粒體DNA基因庫進(jìn)行進(jìn)一步的補(bǔ)充。同時，常染色體基因組研究、Y染色體DNA標(biāo)記研究及歷史學(xué)、考古學(xué)、體型外貌、地理分布等方面信息的聯(lián)合應(yīng)用將有助于徹底的解答豬起源進(jìn)化之謎。Krause-Kyora等[19]采用多學(xué)科研究的方法研究西北歐中石器時代采獵者對家豬的使用情況，對63個古豬標(biāo)本進(jìn)行古線粒體DNA和核DNA(MC1R基因)測序分析以及傳統(tǒng)的和幾何學(xué)的形態(tài)測定(臼齒的大小和形狀)，表明Erteb?lle的采獵者獲得了擁有近東和歐洲線粒體DNA血統(tǒng)不同大小、不同毛色的家豬，同時證明了家豬在這一地區(qū)出現(xiàn)的時間與之前的研究結(jié)果相比早500年。

3.1.2 豬品種鑒定和分類學(xué)研究 傳統(tǒng)的品種鑒定和分類學(xué)研究主要是根據(jù)各種家豬的體型外貌、地理分布和生態(tài)類型、歷史及考古資料，需要一定的專業(yè)知識和識別能力。隨著生物化學(xué)和現(xiàn)代遺傳學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前，線粒體DNA作為一個可靠的母性遺傳標(biāo)記已應(yīng)用于豬品種鑒定和分類學(xué)研究。

Lucchini等[20]擴(kuò)增了D-Loop區(qū)上兩個片段，通過分子學(xué)和形態(tài)學(xué)測定技術(shù)對馬來西亞、印度尼西亞和菲律賓的一些野豬種群進(jìn)行了分類學(xué)研究，結(jié)果表明東南亞存在兩個主要自上新世開始分化的進(jìn)化支，一個進(jìn)化支包括分布在菲律賓和蘇拉威西島的野豬種群；另一個進(jìn)化枝包括印尼和馬來西亞的須野豬及廣泛分布的歐洲野豬。同時發(fā)現(xiàn)，馬來半島的須野豬與婆羅洲的群體有較近親緣關(guān)系，但是與蘇門答臘島的群體種類不同，它們被認(rèn)為屬于不同的亞種。孫俊麗等[21]測定了陸川豬17個個體線粒體DNA D-Loop高變區(qū)序列，結(jié)合已報道的中國地方豬種的線粒體DNA D-Loop序列進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)陸川豬和屬于華中型的寧鄉(xiāng)豬、大花白豬有很近的遺傳關(guān)系，但與傳統(tǒng)上同屬華南型的香豬和滇南小耳豬的遺傳關(guān)系較遠(yuǎn)，這與傳統(tǒng)的分類方法不一致。Lopez等[22]使用線粒體DNA D-Loop區(qū)序列對北昆士蘭的35野生豬進(jìn)行血統(tǒng)認(rèn)定，系統(tǒng)發(fā)育分析顯示了兩個不同的線粒體DNA進(jìn)化枝，分別代表亞洲家豬豬種和歐洲豬種。Gupta等[23]研究表明，Cyt b基因中421 bp片段的DNA序列可以對印度野豬和家豬這兩個亞種進(jìn)行區(qū)分。通過對NJ樹的分析表明印度家豬不是印度野豬的后代，卻與歐洲和亞洲野豬有99%的相似度，這也與家豬的歐亞起源觀點相符。線粒體DNA的研究為豬品種的鑒定和種群的分類提供了分子學(xué)依據(jù)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法不確定性和不準(zhǔn)確性的缺點，成為了一個十分有力的輔助手段。

3.1.3 雜交漸滲現(xiàn)象的研究 雜交漸滲泛指兩個物種或種群的基因在基因庫間單向或者雙向的流動，它是生物進(jìn)化的重要動力，也是物種進(jìn)化選擇上的潛在資源，可參與新種的形成。由于線粒體DNA為母性遺傳，滲入后不易因重組或漂變而從群體中消失，因此可用來進(jìn)行豬種間雜交漸滲現(xiàn)象的分析。

Okumura等[24]對取自8個歐美品種、6個東亞品種的159頭家豬以及164個日本豬、5個歐洲野豬的非編碼線粒體DNA進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析，研究表明歐洲豬種內(nèi)出現(xiàn)廣泛的亞洲國內(nèi)豬種的漸滲現(xiàn)象。Goedbloed等[9]利用全基因組SNP技術(shù)對有代表性的西北歐家豬和野豬的樣品進(jìn)行分析，并結(jié)合線粒體DNA D-Loop區(qū)部分序列分析結(jié)果表明，基因漸滲現(xiàn)象已經(jīng)出現(xiàn)，這可能是由已經(jīng)雜化養(yǎng)殖的野豬的逃跑或放歸造成的，家豬遺傳基因滲入到西北歐野豬群這一現(xiàn)象比預(yù)期的更常見且時間較近。Frantz等[25]在西英格蘭迪恩森林里的一個野豬群遺傳狀態(tài)評估過程中發(fā)現(xiàn)，在野豬的線粒體控制區(qū)中存在高頻率的家豬來源的等位基因，推測家豬和英格蘭野豬在過去存在過雜交。隨著研究的不斷開展，雜交漸滲現(xiàn)象在不同地區(qū)的野豬或家豬群體中被確認(rèn)，針對地方珍貴豬種基因庫的合理保護(hù)工作亟待進(jìn)行。

3.2 豬線粒體DNA與生產(chǎn)性能關(guān)系的研究

Santos等[26]分別對小鼠、豬、人的研究表明，線粒體DNA的拷貝數(shù)可能是評價一個卵母細(xì)胞能力的指標(biāo)。在卵母細(xì)胞成熟過程中，線粒體DNA拷貝數(shù)越高，線粒體活性越高，卵母細(xì)胞成熟越好，受精能力越強(qiáng)，胚胎發(fā)育潛能越高。Wai等[27]通過對小鼠的精子和卵母細(xì)胞線粒體DNA拷貝數(shù)的研究認(rèn)為，成熟卵母細(xì)胞內(nèi)的高線粒體DNA拷貝數(shù)是一個遺傳機(jī)制，從而有利于在線粒體生成和線粒體DNA復(fù)制前，對植入的后期胚胎細(xì)胞進(jìn)行線粒體和線粒體DNA分配，但是線粒體DNA拷貝數(shù)的減量調(diào)節(jié)對于動物精子功能十分重要。

目前的研究結(jié)果可推斷出線粒體DNA與豬的繁殖性能有一定的關(guān)系，但尚未有明確的報道，其機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

3.3 動物源性產(chǎn)品檢測中的應(yīng)用

動物源性產(chǎn)品檢測與經(jīng)濟(jì)、宗教和公共健康問題密切相關(guān)，豬線粒體DNA在此方面得到了有效的應(yīng)用，效果顯著。Haider等[4]使用PCR-RFLP技術(shù)對牛、雞、火雞、羊、豬、水牛、駱駝、驢生肉中擴(kuò)增獲得的COⅠ基因進(jìn)行鑒別，結(jié)果表明Hpa II是檢測以上物種生肉中COⅠ基因多態(tài)性的最適宜的限制性內(nèi)切酶，可準(zhǔn)確、快速的對不同來源生肉進(jìn)行辨別。范麗麗等[28]以豬線粒體Cytb基因序列為靶位點設(shè)計引物和探針，進(jìn)行熒光定量PCR擴(kuò)增，建立豬源性成分快速且準(zhǔn)確的檢測方法。

3.4 醫(yī)學(xué)方面的研究

李洪濤等[29]進(jìn)行了實驗用西藏小型豬線粒體DNA控制區(qū)堿基序列變異分化類型分析和血液生理生化指標(biāo)差異的比較，結(jié)果表明西藏小型豬分為兩個類群，兩個群體之間紅細(xì)胞數(shù)存在明顯差異。這一研究結(jié)果揭示了豬線粒體DNA與其紅細(xì)胞數(shù)間存在一定的關(guān)聯(lián)性，為培育醫(yī)學(xué)用實驗小型豬提供了一定的分子學(xué)依據(jù)。Kwak等[30]在使用克隆豬模型進(jìn)行的皮膚移植手術(shù)中檢測線粒體DNA HV-1區(qū)的抗原性，結(jié)果表明線粒體DNA HV-1區(qū)的多態(tài)性不誘發(fā)豬的皮膚移植排斥反應(yīng)，在此研究基礎(chǔ)上，作者認(rèn)為在器官移植手術(shù)中，基于線粒體DNA多態(tài)性的免疫原性研究具有重大意義。

4 前景與展望

豬線粒體DNA已得到廣泛研究與應(yīng)用，但尚有相關(guān)領(lǐng)域還未涉及，亟需研究者進(jìn)一步的開發(fā)和驗證。DNA條形碼(DNA barcoding)技術(shù)是利用一段短的標(biāo)準(zhǔn)DNA序列來鑒別種群，確定種群間的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近，可以為動物保護(hù)提供一些非常有用的信息，有助于確定動物保護(hù)的基本單元[31]。線粒體DNA片段是DNA條形碼的一個理想選擇，當(dāng)前，COⅠ、Cyt b、ND1等線粒體DNA已被作為DNA條形碼在魚類、兩棲類、蚌類、靈長類等鑒定工作中應(yīng)用，但豬DNA條形碼的研究還未見報道。我國豬種資源豐富，豬DNA條形碼研究具有重要的意義和廣闊的發(fā)展空間。

作為重要的肉用產(chǎn)品來源，豬的生產(chǎn)性能無疑是研究的熱點和重點。線粒體是動物能量代謝發(fā)生的主要場所，理論上，線粒體DNA的突變可以通過編碼蛋白的改變從而對生產(chǎn)性能產(chǎn)生一定的影響，雖然已有豬線粒體DNA對卵母細(xì)胞作用的相關(guān)報道，但直接對豬生產(chǎn)性能與線粒體DNA關(guān)聯(lián)性及機(jī)理研究還未進(jìn)行，有待進(jìn)一步探索。

線粒體DNA突變可導(dǎo)致生物體內(nèi)某些蛋白功能的改變，從而影響其正常機(jī)能。線粒體疾病便是線粒體突變導(dǎo)致的一類臨床異質(zhì)性疾病，通常是由氧化磷酸化缺陷導(dǎo)致的細(xì)胞能量缺失引起，目前，超過250個致病的線粒體DNA突變被確認(rèn)[32]。醫(yī)學(xué)研究中使用的線粒體疾病模型有轉(zhuǎn)線粒體胞質(zhì)、酵母菌和小鼠，試驗用小型豬還未用于線粒體疾病的研究。

綜上所述，豬線粒體DNA在分子生物學(xué)方面已得到了較為深入的研究和廣泛的應(yīng)用，但仍具有更廣闊的發(fā)展空間。我國有豐富的小型豬資源，其中，藏豬、五指山豬是較為理想的醫(yī)學(xué)研究模型，對其線粒體DNA深入系統(tǒng)的研究將為培育醫(yī)用實驗小型豬提供分子遺傳學(xué)基礎(chǔ)，從而推進(jìn)線粒體疾病發(fā)生機(jī)理、治療方法等方面的研究，具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1]Nass M M K,Nass S.Intramitochondrial fibers with DNA characteristics I.fixation and electron staining reactions[J].The Journal of Cell Biology,1963,19(3):593-611.

[2]Amara C E,Shankland E G,Jubrias S A,et al.Mild mitochondrial uncoupling impacts cellular aging in human muscles in vivo[J].Proceedings of the National Academy of Sciences,2007,104(3):1 057-1 062.

[3]Fei Wang,Feng Chunda,O'Connell M A,et a1.RFLP analysis of mitochondrial DNA in two cytoplasmic male sterility systems (CMS-D2 and CMS-D8)of cotton[J].Euphytica,2009,9: 55-63.

[4]Haider N,Nabulsi I,Al-Safadi B.Identification of meat species by PCR-RFLP of the mitochondrial COI gene[J].Meat Science,2012,90(2):490-493.

[5]Xu D,Li Q H,He C Q,et al.The complete mitochondrial genome of the Ningxiang pig[J].Mitochondrial DNA,2013,DOI:10.3109/19401736.2013.834433.

[6]Xu D,Chai Y L,Jiang J,et al.The complete mitochondrial genome of the Taoyuan black pig[J].Mitochondrial DNA,2014,DOI:10.3109/19401736.2013.855748.

[7]Xu D,Chai Y L,Jiang J,et al.Complete mitochondrial DNA sequence of the Qianshao spotted pig[J].Mitochondrial DNA,2014,DOI:10.3109/19401736.2013.855917.

[8]蔡曉靜,朱 煌,孔繁琪,等.DNA測序技術(shù)的進(jìn)展和挑戰(zhàn)[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展,2013,20:3 981-3 984.

[9]Goedbloed D J,Megens H J,Van Hooft P,et al.Genome-wide single nucleotide polymorphism analysis reveals recent genetic introgression from domestic pigs into Northwest European wild boar populations[J].Molecular Ecology,2013,22(3):856-866.

[10]Larson G,Dobney K,Albarella U,et al.Worldwide phylogeography of wild boar reveals multiple centers of pig domestication[J].Science,2005,307(5715):1 618-1 621.

[11]Fang M,Andersson L.Mitochondrial diversity in european and chinese pigs is consistent with population expansions that occurred prior to domestication[J].Proc Biol Sci 2006,273:1 803-1 810.

[12]Luetkemeier E S,Sodhi M,Schook L B,et al.Multiple Asian pig origins revealed through genomic analyses[J].Molecular Phylogenetics and Evolution,2010,54(3):680-686.

[13]Fernández A I,Alves E,óvilo C,et al.Divergence time estimates of East Asian and European pigs based on multiple near complete mitochondrial DNA sequences[J].Animal Genetics,2011,42(1):86-88.

[14]岳 敏,李洪濤,張建明,等.三種小型豬線粒體DNA控制區(qū)的比較研究[J].中國實驗動物學(xué)報,2008,16(3):206-208.

[15]李洪濤,肖 東,顧為望,等.西藏小型豬細(xì)胞色素b的分子遺傳學(xué)研究[J].畜牧獸醫(yī)學(xué)報,2010,41(6):769-773.

[16]Yang S,Zhang H,Mao H,et al.The local origin of the Tibetan pig and additional insights into the origin of Asian pigs[J].PloS One,2011,6(12):e28215.

[17]劉靖聞,張 勇,趙興緒.甘南州蕨麻豬mtDNA D-環(huán)序列的起源及遺傳多樣性分析[J].中國獸醫(yī)學(xué)報,2013,33(6):933-938.

[18]Jin L,Zhang M,Ma J,et al.Mitochondrial DNA Evidence Indicates the Local Origin of Domestic Pigs in the Upstream Region of the Yangtze River[J].PloS One,2012,7(12):e51649.

[19]Krause-Kyora B,Makarewicz C,Evin A,et al.Use of domesticated pigs by Mesolithic Hunter-gatherers in northwestern Europe[J].Nature communications,2013，4:2348.

[20]Lucchini V,Meijaard E,Diong C H,et al.New phylogenetic perspectives among species of South-east Asian wild pig (Sus sp.) based on mtDNA sequences and morphometric data[J].Journal of Zoology,2005,266(1):25-35.

[21]孫俊麗,張冰,馬青艷,等.陸川豬mtDNA D-loop序列遺傳多樣性分析[J].中國畜牧獸醫(yī),2010,37(6):122-125.

[22]Lopez J.Targeted control of feral pigs in far north Queensland:defining management units using molecular techniques[D].Brisbane:Queensland University of Technology,2013.

[23]Gupta S K,Kumar A,Hussain S A,et al.Cytochrome b based genetic differentiation of Indian wild pig (Sus scrofa cristatus) and domestic pig (Sus scrofa domestica) and its use in wildlifeforensics[J].Science & Justice:Journal of the Forensic Science Society,2013,53(2):220.

[24]Okumura N,Kurosawa Y,Kobayashi E,et al.Genetic relationship amongst the major non-coding regions of mitochondrial DNAs in wild boars and several breeds of domesticated pigs[J].Animal Genetics,2001,32(3):139-147.

[25]Frantz A C,Massei G,Burke T.Genetic evidence for past hybridisation between domestic pigs and English wild boars[J].Conservation Genetics,2012,13(5):1 355-1 364.

[26]Santos T A,El Shourbagy S,St John J C.Mitochondrial content reflects oocyte variability and fertilization outcome[J].Fertility and Sterility,2006,85(3):584-591.

[27]Wai T,Ao A,Zhang X,et al.The role of mitochondrial DNA copy number in mammalian fertility[J].Biology of Reproduction,2010,83(1):52-62.

[28]范麗麗,李 培,傅春玲,等.實時熒光聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)法檢測食品中豬源性成分[J].食品科學(xué),2013,08:224-227.

[29]李洪濤,吳清洪,袁 進(jìn),等.實驗用西藏小型豬線粒體DNA控制區(qū)變異類型及其血液指標(biāo)比較研究[J].南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報,2009,08:1 626-1 628.

[30]Kwak H H,Park K M,Nam H S,et al.Disparate hypervariable region-1 of mitochondrial DNA did not induce skin allograft rejection in cloned porcine models[C]//Transplantation Proceedings.Elsevier,2013,45(5):1 787-1 791.

[31]歐陽解秀,王立賢.DNA條形碼技術(shù)在地方豬種質(zhì)資源保護(hù)中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報,2013,03:348-354.

[32]Tuppen H A L,Blakely E L,Turnbull D M,et al.Mitochondrial DNA mutations and human disease[J].Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Bioenergetics,2010,1797(2):113-128.

本刊稿約

《家畜生態(tài)學(xué)報》為中文核心期刊(北圖2011年版，即第六版)，中國科技核心期刊，RCCSE中國核心學(xué)術(shù)期刊。

1刊文內(nèi)容

主要刊登家畜生態(tài)與環(huán)境、畜禽遺傳資源評價及保護(hù)與利用、動物遺傳育種與方法、動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)以及畜牧健康養(yǎng)殖等領(lǐng)域的創(chuàng)新性研究成果，重點報道畜牧生態(tài)學(xué)科國內(nèi)外研究與發(fā)展動態(tài)。

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StudyandApplicationProgressofMitochondrialDNAinPigBreeds

YU Ping1,CAO Ting2,SHI Li-guang2,LIU Ya-fang1,ZHANG Li-ling1,HOU Guan-yu2*

(1.CollageofAgriculture,HainanUniversity,Haikou,Hainan570228,China；2.TropicalCroposGeneticResourceInstitute,ChineseAcademyofTropicalAgriculturalSciences,Danzhou,Hainan571737,China)

Mitochondrial DNA(mtDNA)is one of the most important molecular markers in the studies of molecular biology.Study of mtDNA on evolutionary genetics,animal performance and medical science has been conducted and the related results have been concluded.In this paper,the fundamental structure and genetic characteristics of the pig's mtDNA,research methods and the overview of research advances were presented and the research trends were discussed aiming at preparing certain theoretical basis and reference for further study on the mtDNA in pig breeds.

pig; mitochondrial DNA; molecular marker; research advances

2014-02-24，

2014-04-10

家養(yǎng)動物種質(zhì)資源平臺運(yùn)行服務(wù)費(fèi)；中央級公益性科研院所基本業(yè)務(wù)費(fèi)(1630032013020)

于 萍(1988-)，女，山東煙臺人，碩士研究生。研究方向：家畜遺傳資源。E-mail：yuping198807@126.com

*[通訊作者]侯冠彧(1975-)，男，內(nèi)蒙古通遼人，博士。副研究員，研究方向：家畜遺傳資源。E-mail：guanyuhou@126.com

S811.6

A

1005-5228(2014)07-0001-06