豬FUT1基因的多態(tài)性及與性狀關(guān)聯(lián)的研究進(jìn)展

張 艷，葉佳欣，俞向前，葉承榮，朱建國(guó)，2*

（1.上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院獸醫(yī)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240；2上海市浦東新區(qū)動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心，上海 201299）

隨著人類對(duì)動(dòng)物性食品安全要求的不斷提高，以及現(xiàn)代化養(yǎng)豬生產(chǎn)的需要， 抗病育種已經(jīng)成為世界豬育種研究的熱點(diǎn)內(nèi)容之一。a-1巖藻糖轉(zhuǎn)移酶基因FUTl是控制大腸桿菌F18(Enterotoxigenic Escherichiacoli F18，ECFl8)侵染豬小腸的受體蛋白表達(dá)的候選基因，與仔豬水腫病、腹瀉等疾病相關(guān)，對(duì)動(dòng)物健康造成很大的影響。FUTl基因是迄今為止找到的為數(shù)不多的抗性基因或抗性標(biāo)記之一，若要在抗病育種中應(yīng)用該基因，需要進(jìn)行包括抗性和生產(chǎn)性能在內(nèi)的全面遺傳評(píng)價(jià)。FUT1基因不僅與斷奶仔豬腹瀉和仔豬水腫病有很大關(guān)系，相關(guān)研究表明其與產(chǎn)仔數(shù)，斷奶仔豬日增重，肉質(zhì)和胴體等性狀也有一定聯(lián)系。對(duì)FUT1的深入研究，不僅可以發(fā)現(xiàn)中國(guó)地方種豬的資源優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也可以為今后的標(biāo)記輔助育種及培育新的抗病豬品系提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 FUT1 簡(jiǎn)介

腸毒素大腸桿菌F18是引起仔豬斷奶后水腫和腹瀉病的主要病原菌。ECFl8通過(guò)其黏附素黏附于仔豬小腸黏膜上皮細(xì)胞刷狀緣，產(chǎn)生類腸毒素，通過(guò)滲透，引發(fā)組織胺的釋放，導(dǎo)致血管壁損傷，水分大量滲出而引起水腫和腹瀉病。4～12周齡仔豬因此病原菌感染的發(fā)病率為30%～40%，發(fā)病仔豬死亡率為40%，有時(shí)甚至高達(dá)90%，這在養(yǎng)豬業(yè)中造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。ECF18 能否致病取決于小腸黏膜上皮細(xì)胞刷狀緣有無(wú)受體。F18 受體基因定位于豬6號(hào)染色體上， 并與血型抑制因子S 和氟烷基因連鎖[1]。研究表明， 該受體基因一側(cè)的α-1巖藻糖轉(zhuǎn)移酶(α1- fucosytransferase， FUT1) 基因可作為對(duì)F18 介導(dǎo)的黏附受體蛋白的 候 選 基 因[2]。FUT1 基 因 M857 序列測(cè)定表明M857 處存在C/T 突變[3]。FUT1 基 因 第 307 位 存 在 G-A 點(diǎn)突 變 ， AA 基 因 型 為ECF18 抗 性豬，GG 基因型為易感豬， 等位基因G對(duì)A是顯性[4]?？蓪UTl作為ETECF18R的候選基因，通過(guò)標(biāo)記輔助選擇，實(shí)現(xiàn)抗病育種。

2 FUT1類基因的多態(tài)性

研究結(jié)果表明 具有FUT1類基因不同基因型的豬對(duì)斷奶仔豬水腫病和腹瀉病抵抗能力有差異，對(duì)豬生產(chǎn)性能，胴體肉質(zhì)等有不同程度的影響， 因此了解不同豬的FUT1類基因分型， 尋找不同類型與疾病抗性能力，生產(chǎn)性能等之間的關(guān)系， 將對(duì)豬的抗病育種產(chǎn)生重大的指導(dǎo)意義。目前對(duì)FUT1基因遺傳變異的分型研究大多采用PCR- RFLP方法，研究的突變位點(diǎn)為M307和857位點(diǎn)。

晏學(xué)明[5]采用PCR- RFLP方法對(duì)國(guó)外杜洛克豬、長(zhǎng)白豬、大白豬、漢普夏豬和皮特蘭豬5個(gè)瘦肉型豬種檢測(cè)，擴(kuò)增FUTl基因片段長(zhǎng)度為421 bp，在其開(kāi)放閱讀框的307 bp處存在一個(gè)點(diǎn)突變，即G突變成A。PER產(chǎn)物經(jīng)限制性內(nèi)切酶Hin6I酶切后，產(chǎn)生AA、AG和GG 3種基因型，其分布頻率分別 為 ：0.028，0.244和 0.728。 等 位基因A和G的基因頻率分別為0.15和0.85。在不同品種豬中易感AG和GG型均占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)(97.2%)，而抗性AA型僅為2.8%。檢測(cè)結(jié)果表明，這些豬種在FUT1基因開(kāi)放閱讀框的307座位均存在不同程度的多態(tài)性。

包文斌[6]采用PCR一RFLP方法對(duì)國(guó)外品種杜洛克豬FUT1基因多態(tài)性進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：杜洛克豬FUT1基因開(kāi)放閱讀框307位點(diǎn)經(jīng)Hin6 I酶切后，檢測(cè)到從AA、AG和GG 3種基因型，從基因型的頻率為0.157，A基因的頻率為0.353。王大力[7]等采用PCR—RFLP方法對(duì)經(jīng)20年培育品種軍牧l號(hào)白豬FUTl基因M307核苷酸G/A突變位點(diǎn)的多態(tài)性進(jìn)行分析。結(jié)果表明，軍牧1號(hào)白豬FUTl基因M307位點(diǎn)存在3種基因型，分布趨勢(shì)為AG＞AA＞GG，等位基因A的頻率為0.604 8，為優(yōu)勢(shì)等位基因。X2適合性檢驗(yàn)結(jié)果表明，軍牧l號(hào)白豬FUTl基因在M307位點(diǎn)上呈Hardy-Weinberg平衡狀態(tài)。

施啟順等[8]和晏學(xué)明等[9]分別對(duì)FUT1基因的多態(tài)性進(jìn)行了研究，均認(rèn)為國(guó)內(nèi)地方豬種不含有AA基因型個(gè)體，而且除臨高豬和鄂西黑豬外，所有地方豬種均未發(fā)現(xiàn)AG基因型個(gè)體，呈現(xiàn)極端偏態(tài)分布。外來(lái)豬種的FUT1基因中M307位點(diǎn)具有多態(tài)性，存在AA、AG和GG 3種基因型。以上對(duì)國(guó)外品種和國(guó)內(nèi)培育品種的研究均支持施啟順等和晏學(xué)明等的結(jié)論。國(guó)內(nèi)對(duì)地方種豬的部分研究也支持其結(jié)論。

劉文舉[10]等研究表明中國(guó)地方豬種監(jiān)利豬和大監(jiān)豬FUTl基因型只有一種BB型（其他文獻(xiàn)為GG型），均沒(méi)有檢測(cè)到突變，具有國(guó)內(nèi)品種抗應(yīng)激的特性以及對(duì)大腸桿菌敏感的特點(diǎn)。這與施啟順等和晏學(xué)明等結(jié)論相同。吳圣龍等[11]利用PCR-RFLP 方法檢測(cè)了1個(gè)野豬以及20個(gè)中外家豬豬種(群)共696個(gè)個(gè)體在FUT1基因開(kāi)放閱讀框架的857核苷酸位點(diǎn)的遺傳變異， 結(jié)果表明： 在所有豬種中， 均未檢測(cè)到抗性的AA型純合子，在外來(lái)豬種杜洛克和約克夏、國(guó)內(nèi)豬種臨高豬和雜交豬種中檢測(cè)到AG型雜合子，外來(lái)豬種中的皮特蘭、長(zhǎng)白豬以及除臨高豬外的所有國(guó)內(nèi)豬種和野豬均表現(xiàn)為極端的單態(tài)分布，只有易感的GG 基因型。研究結(jié)果提示，中國(guó)地方豬種不具備抵抗F18大腸桿菌的遺傳基礎(chǔ)，與外來(lái)豬種確實(shí)存在差異。其結(jié)論支持施啟順等和晏學(xué)明等。

但部分研究與施啟順等和晏學(xué)明等結(jié)論相悖。包文斌[12]2006年課題組利用FUTl基因標(biāo)記對(duì)地方豬種蘇太豬核心群全面測(cè)基因型，結(jié)果在643頭蘇太豬母豬和17頭蘇太豬公豬中分別檢測(cè)到65頭和3頭AG基因型個(gè)體；這與施啟順等和晏學(xué)明等研究結(jié)論所有地方豬種均未發(fā)現(xiàn)AG基因型個(gè)體相悖。且包文斌課題組通過(guò)適當(dāng)選種選配，組建了蘇太豬抗F18大腸桿菌病育種基礎(chǔ)群，共計(jì)576頭。采用PCR—RFLP方法對(duì)蘇太豬抗F18大腸桿菌病育種基礎(chǔ)群FUTl基因M307多態(tài)性進(jìn)行分析。結(jié)果表明，基礎(chǔ)群中576個(gè)個(gè)體FUTl基因M307位點(diǎn)經(jīng)Hin6 I酶切后，產(chǎn)生AA、AG和GG 3種基因型，基因型頻率分別為0.235、0.609和0.156，抗性基因A為優(yōu)勢(shì)等位基因，頻率為0.540；群體顯著偏離了Hardy-Weinberg平衡狀態(tài)(P＜0.01) 。朱弘焱[13]等對(duì)東北荷包豬采用PCR-RFLP技術(shù)檢測(cè)，用Hin6 I限制性內(nèi)切酶對(duì)擴(kuò)增片段進(jìn)行酶切.檢測(cè)到GG、AG和AA 3種基因型。頻率各有不同，具有多態(tài)性。國(guó)內(nèi)地方豬種荷包豬檢測(cè)出A等位基因，且A的頻率基本相同，且均高于國(guó)外豬種，這一結(jié)果與施啟順等和晏學(xué)明等國(guó)內(nèi)地方豬種不含有AA基因型個(gè)體的結(jié)論截然相反。荷包豬中GG基因型為優(yōu)勢(shì)基因型，AA基因型數(shù)量相對(duì)較少，這與其他研究者的結(jié)果類似。

國(guó)內(nèi)豬種檢測(cè)到AA型基因，原因很可能與品種有關(guān)，另外與地區(qū)差異也有很大關(guān)系。我國(guó)地方豬種為地方特色品種，與其他地區(qū)豬種很少有基因交流。國(guó)外豬種AA抗性基因檢出頻率較高，可能因?yàn)锳A抗性基因有可能起源于西方豬種。而國(guó)內(nèi)地方豬種是否沒(méi)有AA型抗性基因，除臨高豬和鄂西黑豬外，所有地方豬種均未發(fā)現(xiàn)AG基因型個(gè)體，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者結(jié)論多不統(tǒng)一，具體結(jié)論有待進(jìn)一步研究確認(rèn)。

3 FUT1類基因的關(guān)聯(lián)分析

3.1 FUT1類基因與產(chǎn)仔性能的關(guān)聯(lián)分析

作為仔豬斷奶后水腫病和腹瀉病的抗性基因型，AA基因型的產(chǎn)仔性能以及其他重要的經(jīng)濟(jì)性狀究竟如何，是利用其為素材進(jìn)行抗性配套系的培育中需要關(guān)注的問(wèn)題。許多研究表明FUT1類基因M307位點(diǎn)的多態(tài)性對(duì)產(chǎn)仔數(shù)存在顯著影響。何小平等[14]對(duì)豬FUTl基因M307位點(diǎn)的多態(tài)性與產(chǎn)仔性狀進(jìn)行了關(guān)聯(lián)性分析，AA與GG產(chǎn)仔數(shù)差異顯著，AA與AG、AG與GG產(chǎn)仔數(shù)差異不顯著。3種基因型豬產(chǎn)仔數(shù)均值依次為AA＞AG＞GG。朱弘焱[15]等研究表明荷包豬FUT1基因M307位點(diǎn)的AA基因型個(gè)體每個(gè)胎次的總產(chǎn)仔數(shù)，均高于AG和GG基因型個(gè)體，且AA基因型個(gè)體第3胎和第4胎的總產(chǎn)仔數(shù)顯著高于AC和GG基因型的個(gè)體(P＜0.05)。從基因型對(duì)產(chǎn)仔性能而言是有益基因型。

3.2 FUT1類基因與胴體，肉質(zhì)，仔豬日增重等的關(guān)聯(lián)分析

分子標(biāo)記輔助選擇為動(dòng)物的遺傳育種帶來(lái)了新的活力，但任何一個(gè)標(biāo)記應(yīng)用價(jià)值的確定都要綜合多方面的分析，包括標(biāo)記基因型對(duì)目標(biāo)性狀的影響，還有對(duì)其他相關(guān)性狀的影響等。最理想的分子標(biāo)記是其某個(gè)基因型或等位基因?qū)Χ鄠€(gè)經(jīng)濟(jì)性狀都有利，或?qū)Σ糠中誀钣欣鴮?duì)其他無(wú)影響。相關(guān)學(xué)者除了對(duì)FUT1基因在進(jìn)行多態(tài)性分析外，對(duì)其與胴體，體重，肉質(zhì)等相關(guān)性狀也進(jìn)行了關(guān)聯(lián)分析。

研究表明FUT1 基因型與豬達(dá)上市體重日齡無(wú)明顯差異， 但AG 基因型豬的試驗(yàn)期平均日增重明顯高于GG基因型( P=0.024) 。AA基因型豬肌肉的pH、肌肉系水力、肉色和瘦肉率等均比AG基因型豬的高，而眼肌寬、眼肌面積和膘厚則顯著低于后者(P＜0.05)。其他肉質(zhì)和胴體性狀在FUTl基因型間沒(méi)有顯著差異(P＞0.05)。這表明，豬AA基因型對(duì)于肉質(zhì)和胴體性狀而言是有益基因型[16]。

3.3 FUT1類基因與部分免疫指標(biāo)的關(guān)聯(lián)分析

白細(xì)胞是機(jī)體免疫不可缺少的重要成分。與免疫器官和組織中的許多細(xì)胞如巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等存在緊密聯(lián)系，參與機(jī)體細(xì)胞免疫。在正常生理狀態(tài)下，白細(xì)胞總數(shù)反映機(jī)體綜合的免疫反應(yīng)能力，屬于一般抗病力特征性狀。研究表明AA基因型個(gè)體的血紅蛋白(HGB)和白細(xì)胞計(jì)數(shù)(WTBC)顯著高于AG和GG型個(gè)體(P＜0.05)，AG和GG型個(gè)體間差異不顯著(P＞0.05)。眾多的研究證實(shí)，異嗜性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比率(H/L)是細(xì)胞介導(dǎo)免疫的重要性狀之一，可以作為應(yīng)激反應(yīng)和抗逆性的準(zhǔn)確生理指示指標(biāo)[17-18]。當(dāng)機(jī)體受到外界刺激時(shí)(如病原體入侵，熱刺激等)，淋巴細(xì)胞和單核細(xì)胞在血液中的含量會(huì)下降，異嗜性粒細(xì)胞增加，因此H/L的值升高[19-20]。相關(guān)研究表明，AA基因型個(gè)體的H/L比率明顯低于AG和GG基因型個(gè)體，這表明AA基因型個(gè)體抗應(yīng)激和抗逆性強(qiáng)，在相同的應(yīng)激條件下，緩解應(yīng)激引起的特異性和非特異性反應(yīng)的能力比AG和GG基因型個(gè)體強(qiáng)。

4 討論

仔豬腹瀉和水腫病是一種重要的傳染病，此病從出生到斷奶這一階段的死亡率高達(dá)11.5%～29.5%。該病主要是由腸毒素型大腸桿菌的特定抗原F18的不同血清型引起的。而FUTI基因可作為F18介導(dǎo)的黏附呈敏感性或抗性遺傳性狀的一個(gè)候選基因。考慮到該基因既與仔豬的腹瀉和水腫病相關(guān)，同時(shí)還是一個(gè)影響母豬繁殖性狀的候選基因。在豬抗F18大腸桿菌病育種基礎(chǔ)群中提高FUTl基因M307位點(diǎn)A等位基因的頻率不僅可以提高豬群對(duì)F18大腸桿菌的抗性，對(duì)于免疫應(yīng)答能力和一般抗病力也是有利的。盡管近年來(lái)養(yǎng)豬生產(chǎn)中營(yíng)養(yǎng)條件和環(huán)境條件已得到大大改善， 但是在這種情況下， 全國(guó)豬水腫病的發(fā)病率仍然呈逐年上升趨勢(shì)。在生產(chǎn)實(shí)踐中可以通過(guò)控制誘發(fā)豬水腫病發(fā)生的諸多因素， 使之在一定程度上降低F18大腸桿菌病的發(fā)生率， 但提高抗性基因A的基因頻率仍然十分必要，這可以從遺傳基礎(chǔ)上降低豬水腫病的發(fā)病率。中國(guó)地方豬種中已發(fā)現(xiàn)的在M307位點(diǎn)存在多態(tài)性的海南臨高豬，鄂西黑豬和東北荷包豬的品種資源保存具有非常重要的意義。對(duì)FUT1基因分析，為后續(xù)的分子標(biāo)記輔助選擇/育種提供一定的理論依據(jù)。

然而大部分研究學(xué)者對(duì)FUT1基因多態(tài)性的研究結(jié)論并不相同，有的甚至完全相反。爭(zhēng)論焦點(diǎn)主要在中國(guó)地方豬種中是否存在AA抗病基因型，及除了臨高豬，鄂西黑豬之外是否還有其他中國(guó)地方豬種存在AG基因型。對(duì)于FUT1基因多態(tài)性在中國(guó)地方豬種中是否存在，還有待深入研究。M307位點(diǎn)的突變引起的不同基因型間的生產(chǎn)性能，除了豬肌肉的pH、肌肉系水力、肉色、瘦肉率、眼肌寬、眼肌面積、膘厚和斷奶窩重等有關(guān)系外，是否對(duì)其他性狀有一定影響有待考證。M857位點(diǎn)的多態(tài)性與性狀的關(guān)聯(lián)分析目前還未見(jiàn)報(bào)道，是否還存在其他與經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)多態(tài)位點(diǎn)，尚待迸一步研究。

國(guó)內(nèi)近10個(gè)省份ETEC F18大腸桿菌病(主要誘發(fā)仔豬水腫病)的流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果表明，外來(lái)豬種和含外血的雜種豬發(fā)病率高于國(guó)內(nèi)地方品種豬，似乎與中國(guó)地方豬種不具備抵抗ETEC F18大腸桿菌的遺傳基礎(chǔ)這一事實(shí)不符。吳圣龍[5]等初步推測(cè)，豬種的生長(zhǎng)速度與ETEC F18大腸桿菌病的發(fā)生具有密切的關(guān)系，研究的結(jié)果提示有必要對(duì)中國(guó)地方豬種所具備的上述遺傳抗性做更深入的研究，尋找、定位其相應(yīng)的抗性基因。

對(duì)M857 位點(diǎn)克隆和測(cè)序的結(jié)果發(fā) 現(xiàn) ， 該位 點(diǎn) 存在 C/T 突 變 ， 突 變的結(jié)果導(dǎo)致氨基酸由精氨酸變?yōu)樯彼幔?Meijerink 等在國(guó)外豬種中發(fā)現(xiàn)該位點(diǎn)突變?yōu)锳/G， 氨基酸改變?yōu)榫彼岬焦劝彼幔?研究的結(jié)果并不一致。中國(guó)豬種和國(guó)外豬種抗病性狀的遺傳基礎(chǔ)可能存在差異。該位點(diǎn)的變異是否在中國(guó)豬種中具有普遍性， 還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

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