貴州地方豬種及三元商品豬氟烷基因的檢測(cè)

馮文武龍威海丁玫陳祥，陳村年

（1.貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院　高原山地動(dòng)物遺傳育種與繁殖省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴陽(yáng)　550025；2.貴州省生豬健康養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，貴陽(yáng)　550025；3.貴州省畜牧獸醫(yī)學(xué)校，貴陽(yáng)　550018）

貴州地方豬種及三元商品豬氟烷基因的檢測(cè)

馮文武1龍威海1丁玫3陳祥1，2陳村年2

（1.貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院高原山地動(dòng)物遺傳育種與繁殖省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴陽(yáng)550025；2.貴州省生豬健康養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，貴陽(yáng)550025；3.貴州省畜牧獸醫(yī)學(xué)校，貴陽(yáng)550018）

旨在對(duì)貴州地方豬種“抗應(yīng)激敏感基因?qū)ｉT(mén)化品系”的培育提供技術(shù)支撐，運(yùn)用PCR-RFLP技術(shù)對(duì)白洗豬、黔北黑豬、宗地花豬、糯谷豬和從江香豬5個(gè)地方豬種及三元商品豬共151份樣本進(jìn)行了氟烷基因檢測(cè)，篩選出豬群中應(yīng)激敏感基因隱性攜帶型HalNn、抗應(yīng)激敏感基因型HalNN和應(yīng)激敏感基因型Halnn。結(jié)果表明，貴州5個(gè)地方豬種全為HalNN型；三元商品豬群無(wú)Halnn型，HalNn型檢出率為52.63%，Haln型等位基因頻率為26.32%。

氟烷基因；RYR1基因檢測(cè)；繁殖力；PSE肉；肉質(zhì)

豬肉品質(zhì)已經(jīng)被列入豬的品種選育的重要技術(shù)指標(biāo)，劣質(zhì)豬肉表現(xiàn)為PSE（Pale，soft，exudative）肉 和DFD（Dark，firm，dry） 肉 豬。 自1953年Ludvigsen首次提出PSE豬肉概念以來(lái)，在世界各地均有類(lèi)似報(bào)道［1］。美國(guó)PSE豬肉發(fā)生率為5%-20%，日本為8.5%-11.5%［2］，丹麥為10%-15%［3］。我國(guó)各地PSE豬肉發(fā)生率在10%-30%之間，個(gè)別地區(qū)高達(dá)60%-70%。豬骨骼肌蘭尼定受體（Ryanodine receptor 1，RYR1）基因的有害突變型為氟烷基因（halothane，Haln），是導(dǎo)致豬應(yīng)激綜合征（Porcine stress syndrome，PSS）、發(fā)生惡性高溫綜合癥狀（malignant hyperthermia syndrome，MHS）、產(chǎn)生PSE肉或DFD肉的遺傳基礎(chǔ)［4］，由于蘭尼定受體cDNA的C1843→T1843突變使蘭尼定受體蛋白結(jié)構(gòu)和功能的改變，導(dǎo)致了劣質(zhì)豬肉的產(chǎn)生［5］。現(xiàn)大量研究表明，氟烷有害基因還對(duì)豬的繁殖力有影響，Haln型相對(duì)于HalN型在繁殖性能上表現(xiàn)為一定的劣勢(shì)［6］。在我國(guó)大多數(shù)地方豬種未見(jiàn)報(bào)道有Haln基因［7-9］，僅少數(shù)品種有Haln基因存在，如民豬Haln基因頻率為15.62%［9］。隨著人們生活水平的不斷提高，消費(fèi)者對(duì)肉質(zhì)提出了更高的要求，豬肉不僅要衛(wèi)生，而且還要瘦肉率高、口感好，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)豬肉已迫在目睫。因此，對(duì)豬進(jìn)行基因診斷，對(duì)PSE豬肉和DFD豬肉的形成機(jī)理進(jìn)行探討，找出有效的防控措施，建立“抗應(yīng)激敏感基因?qū)ｉT(mén)化品系”，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和實(shí)際意義。本研究針對(duì)貴州省5個(gè)地方豬種及較為普及的三元商品豬生產(chǎn)基地進(jìn)行氟烷基因檢測(cè)研究，旨為貴州地方豬種“抗應(yīng)激敏感基因?qū)ｉT(mén)化品系”的培育提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

白洗豬36份血樣采集于貴州省施秉縣，地方豬種DNA樣黔北黑豬14份、糯谷豬22份、宗地花豬31份、從江香豬29份皆為本實(shí)驗(yàn)室保存樣，三元商品豬19份血樣采集于貴陽(yáng)市某種豬場(chǎng)。

血液基因組柱式小量提取試劑盒與2×Es Taq MasterMix購(gòu)于康為世紀(jì)生物科技公司，限制性?xún)?nèi)切酶Hha I購(gòu)于寶生生物工程（大連）有限公司，DNA Marker購(gòu)于生工生物工程（上海）有限公司，引物合成由生工生物工程（上海）有限公司完成。

1.2 方法

1.2.1 PCR擴(kuò)增 按血液基因組柱式小量提取試劑說(shuō)明書(shū)提取DNA后，擴(kuò)增RYR1基因的DNA片段。引物設(shè)計(jì)［5］，上游引物：5'-TCCAGTTTGCCACAGGTCCTACCA-3'；下游引物：5'-ATTCACCGGAGTGGAGTCTCTGAG-3'。欲擴(kuò)增產(chǎn)物是含RYR1基因cDNA第1 843位點(diǎn)長(zhǎng)度為660 bp的片段。PCR反應(yīng)體系20 μL：2×Es Taq MasterMix 10 μL，上、下游引物各0.8 μL（10 μmol/L），基因組DNA模板2 μL，加滅菌水至終體積20 μL。PCR擴(kuò)增條件：95℃預(yù)變性5 min，95℃變性30 s，55-65℃退火30 s，72℃延伸30 s，35個(gè)循環(huán)；72℃延伸7 min，4℃保存。擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)。

1.2.2 酶切反應(yīng) 酶切反應(yīng)體系50 μL：10×Quick Cut Green Buffer 3 μL，10 μL PCR產(chǎn)物，限制性?xún)?nèi)切酶Hha I 1 μL，加滅菌水至終體積30 μL?；靹蛟噭┖笏矔r(shí)離心，37℃水浴酶切10 min。酶切產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)。

2 結(jié)果

2.1 PCR反應(yīng)條件優(yōu)化

通過(guò)DNA池技術(shù)摸索最佳PCR反應(yīng)條件，RYR1基因cDNA含第1 843位點(diǎn)長(zhǎng)度為660 bp（全序列17 721 bp-18 381 bp片段）的片段在20 μL PCR反應(yīng)體系中，退火溫度63℃反應(yīng)條件下擴(kuò)增良好。對(duì)各樣分別進(jìn)行PCR擴(kuò)增，擴(kuò)增出660 bp的目的條帶（圖1）。

圖1 各豬種RYR1基因PCR產(chǎn)物

2.2 RYR1基因RFLP分析

Hha I內(nèi)切酶的識(shí)別位點(diǎn)為5'-GCG↓C-3'。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物是含RYR1基因cDNA第1 843位點(diǎn)長(zhǎng)度為660 bp的片段，根據(jù)電泳圖譜中的帶型判斷氟烷基因型。如果豬的基因型為HalNN，由于胞嘧啶未突變成胸腺嘧啶，擴(kuò)增產(chǎn)物被酶切為494 bp和166 bp，因此電泳形成兩條帶；如果基因型為Halnn時(shí)，發(fā)生基因突變的酶切位點(diǎn)消失，Hha I內(nèi)切酶不能識(shí)別，對(duì)PCR產(chǎn)物不能酶切，所以只能看到660 bp 1條帶；如果豬的基因型為HalNn雜合子，擴(kuò)增產(chǎn)物則可以電泳形成660 bp、494 bp和166 bp 3條帶［11］。酶切產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳，可以觀察到RYR1基因的DNA酶切片段（圖2）。經(jīng)檢驗(yàn)，三元商品豬19份樣品中檢測(cè)出10份樣品RYR1基因型為HalNn、9份樣品為HalNN、無(wú)Halnn。

圖2 三元商品豬PCR產(chǎn)物酶切結(jié)果

2.3 RYR1基因C1843→T1843突變的基因型頻率和基因頻率

對(duì)白洗豬、黔北黑豬、宗地花豬、糯谷豬及從江香豬5個(gè)貴州省地方豬種132份樣品進(jìn)行了檢測(cè)，全為RYR1基因抗應(yīng)激敏感HalNN型，三元商品豬19份樣品中檢測(cè)到兩種基因型，應(yīng)激敏感基因隱性攜帶型HalNn與抗應(yīng)激敏感HalNN型，未檢測(cè)出應(yīng)激敏感基因型Halnn，RYR1基因cDNA C1843→T1843突變的基因型頻率和基因頻率，如表1所示。

表1 三元商品豬RYR1基因C1843→T1843突變的基因型頻率和基因頻率

3 討論

3.1 氟烷基因檢測(cè)在生產(chǎn)中的引物設(shè)計(jì)

氟烷基因檢測(cè)技術(shù)在指導(dǎo)生產(chǎn)過(guò)程中引物設(shè)計(jì)至關(guān)重要，引物設(shè)計(jì)可根據(jù)GenBank中的豬RYR1基因序列進(jìn)行設(shè)計(jì)，亦可參考已發(fā)表研究報(bào)告中提供的參考序列。常見(jiàn)的氟烷基因3個(gè)引物設(shè)計(jì)序列見(jiàn)表2，本研究采用Fujii等［5］設(shè)計(jì)的引物，引物在PCR擴(kuò)增體系中最適溫度條件為63℃。

3.2 RYR1基因型頻率和基因頻率對(duì)比

在近年的研究報(bào)道中，國(guó)外引進(jìn)豬種n型等位基因頻率較高，皮特蘭豬、英國(guó)大白豬、臺(tái)灣杜洛克豬、丹麥杜洛克、迪卡豬C系、迪卡豬F系的Haln型等位基因頻率分別為100%、12.5%、5.3%、4.6%、8.3%及4.2%［13］。本實(shí)驗(yàn)對(duì)5個(gè)貴州省地方豬種及三元商品豬共151份樣本的RYR1基因限制性?xún)?nèi)切酶片段長(zhǎng)度多態(tài)性進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果表明，5個(gè)貴州省地方豬種中全為抗應(yīng)激敏感基因HalNN型，三元商品豬群中檢測(cè)到10例應(yīng)激敏感基因隱性攜帶型HalNn，占豬群體的52.63%（n=19），Haln型等位基因頻率為26.32%。結(jié)果中三元商品豬Haln型等位基因與國(guó)外豬種相比，國(guó)外種豬Haln型等位基因頻率保持較高水平；與朱鋒釗［14］報(bào)道的外三元豬群RYR1基因HalNn型比例為11.11%、Haln型等位基因頻率為5.56%相比，HalNn型基因比例上升了41.52%，Haln型等位基因頻率上升了27.62%，HalNn型基因在試驗(yàn)三元商品豬群中的比例呈明顯上升趨勢(shì)；本實(shí)驗(yàn)5個(gè)貴州本地豬種檢測(cè)全為抗應(yīng)激敏感基因HalNN型，與朱鋒釗［14］報(bào)道相同，且首次對(duì)貴州省優(yōu)良地方豬種白洗豬、黔北黑豬進(jìn)行了RYR1基因檢測(cè)，二者皆為抗應(yīng)激敏感基因HalNN型。

表2 常見(jiàn)的3對(duì)引物設(shè)計(jì)序列

3.3 RYR1基因?qū)θ赓|(zhì)的影響

近來(lái)的研究表明，Haln等位基因的出現(xiàn)與歐洲豬種的高瘦肉率選育直接相關(guān)［15］，RYR1基因HalNn型豬與HalNN型比較，HalNn型豬骨骼肌應(yīng)激敏感性高，應(yīng)激易使肌細(xì)胞肌漿網(wǎng)終池中的鈣離子大量快速地釋于肌漿，引起肌細(xì)胞快速收縮，隨著ATP降解供能，鈣離子又被泵回肌漿網(wǎng)終池，肌漿內(nèi)鈣離子濃度下降，肌細(xì)胞轉(zhuǎn)入靜息期。含Haln型等位基因豬遇到應(yīng)激時(shí)，如此反復(fù)刺激肌細(xì)胞并促使其生長(zhǎng)，肌肉生長(zhǎng)的需求增加致使Haln型豬對(duì)飼料轉(zhuǎn)化成瘦肉的需求增加，瘦肉比重亦隨之增大，故Haln型豬比正常豬肌肉更為發(fā)達(dá)。RYR1基因的n型等位基因與高瘦肉率正相關(guān)，但也具高的PSE發(fā)生率。據(jù)研究，RYR1基因Halnn型豬即使采用最優(yōu)處理，其產(chǎn)生PSE肉的比率也高達(dá)80%以上，RYR1基因HalNn型豬產(chǎn)生各種劣質(zhì)肉的比率達(dá)到36.8%，顯著高于HalNN型豬22.5%的水平［16］。

3.4 RYR1基因?qū)Ψ敝沉Φ挠绊懠靶б娣治?/p>

杜立新等［17］報(bào)道，HalNn型母豬的產(chǎn)活子數(shù)比Halnn型多1.74頭。Stalder等［18］對(duì)某應(yīng)激敏感合成系研究表明，HalNN型的21日齡成活率則比HalNn型高出9.33%（P＜0.05）。蔣思文等［19］報(bào)道，HalNN型和HalNn型豬的窩總產(chǎn)仔數(shù)、窩產(chǎn)活仔數(shù)、初生窩重及育成數(shù)、斷奶窩重均極顯著高于Halnn型豬（P＜0.01），斷奶頭數(shù)HalNN顯著高于Halnn型（P＜0.05）。劉月環(huán)［20］報(bào)道，HalN基因?qū)偖a(chǎn)仔數(shù)、20日齡仔豬成活率、斷奶前后仔豬的生長(zhǎng)效應(yīng)顯著（P＜0.05）?？偟膩?lái)說(shuō)，Halnn型相對(duì)于HalNN和HalNn型在繁殖性能上表現(xiàn)出一定的劣勢(shì)。劉桂瓊等［12］研究表明，Haln基因?qū)Ξa(chǎn)仔數(shù)的遺傳效應(yīng)影響較大，凡帶有RYR1基因Haln型的母豬，其產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)比純合HalNN母豬少，從頭3胎總平均數(shù)看，Halnn母豬比HalNN母豬窩產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)、斷奶仔數(shù)少1.92、1.72和1.57頭，HalNn母豬比HalNN母豬少0.80、0.84和0.72頭。本研究商品群體中HalNn、HalNN、Halnn型比例為52.63%、47.37%和0。根據(jù)孟德?tīng)栠z傳定律可測(cè)算出該商品豬群父母代豬群基因型為HalNN、HalNn、Halnn，基因型比例閾值為0-47.37%、0-94.74%、5.26%-52.6%，按試驗(yàn)場(chǎng)300頭基礎(chǔ)母豬，利用年限8胎次，可計(jì)算出該場(chǎng)僅因RYR1基因?qū)Ψ敝承阅艿挠绊?，至少損失808.55頭豬仔。若對(duì)該場(chǎng)300頭基礎(chǔ)母豬及公豬進(jìn)行RYR1基因檢測(cè)，約花費(fèi)檢測(cè)成本0.5萬(wàn)元，對(duì)該場(chǎng)進(jìn)行氟烷基因篩選投資回報(bào)可觀。

3.5 豬場(chǎng)氟烷基因型的凈化

氟烷有害基因Haln型等位基因?qū)俜槊舾谢?，F(xiàn)ujii等［5］對(duì)氟烷基因的克隆分析和比較正常豬與應(yīng)激豬蘭尼定受體cDNA序列發(fā)現(xiàn)，蘭尼定受體cDNA的C1843→T1843突變使蘭尼定受體蛋白結(jié)構(gòu)和功能的改變。這種改變導(dǎo)致劣質(zhì)豬肉的產(chǎn)生［4］。氟烷基因一方面導(dǎo)致肌細(xì)胞肥大，提高胴體瘦肉率，另一方面易誘導(dǎo)發(fā)生惡性高熱綜合征產(chǎn)生PSE肉，降低肌肉品質(zhì)，隨氟烷基因n型頻率的增加，豬的肉質(zhì)性狀、生長(zhǎng)發(fā)育性狀和繁殖性狀都逐漸變劣［21］，已給世界養(yǎng)豬生產(chǎn)造成了巨大損失。在常規(guī)育種過(guò)程中，只是淘汰掉有應(yīng)激綜合征表現(xiàn)的隱性純合個(gè)體，而讓雜合體自由繁殖，那么隱性基因頻率在選育前幾年降低很快，以后則越來(lái)越緩慢，難以完全消除，而氟烷基因雜合子豬在生產(chǎn)性能和體型外貌上具有雜合優(yōu)勢(shì)，通過(guò)常規(guī)選種技術(shù)更易被選作種用［10］。本研究對(duì)三元商品豬19份樣本的RYR1基因多態(tài)性檢測(cè)結(jié)果說(shuō)明，在豬群的父母代種豬中一定含有RYR1基因HalNn型豬、HalNN型和Halnn型。從整個(gè)養(yǎng)豬生產(chǎn)綜合來(lái)看，Haln等位基因具降低產(chǎn)出的效應(yīng)，因此有必要應(yīng)用目前各種檢測(cè)手段指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)，消除氟烷隱性及雜合有害基因，在種豬群中淘汰這一基因，建立“抗應(yīng)激敏感基因?qū)ｉT(mén)化品系”，達(dá)到豬場(chǎng)氟烷應(yīng)激敏感基因型的凈化，最終生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的豬肉。

4 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)利用PCR-RFLP法對(duì)白洗豬、黔北黑豬、宗地花豬、糯谷豬、從江香豬5個(gè)地方豬種及三元商品豬共151份樣本進(jìn)行了RYR1基因檢測(cè)，首次對(duì)黔北黑豬和白洗豬RYR1基因檢測(cè)進(jìn)行報(bào)道，5個(gè)地方豬種均不含氟烷敏感Haln型等位基因。本實(shí)驗(yàn)三元商品豬群中HalNn基因型占豬群體的52.63%（n=19），Haln型等位基因頻率為26.32%，HalNn基因型在實(shí)驗(yàn)豬群中的比例較大。建議運(yùn)用PCRRFLP法對(duì)基礎(chǔ)母豬RYR1基因型凈化，在種豬群淘汰RYR1基因Haln型等位基因，最終建立“抗應(yīng)激敏感基因?qū)ｉT(mén)化品系”。

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（責(zé)任編輯 狄艷紅）

Detection of the RYR1 Gene in Guizhou Indigenous Pigs and Three-crossbred Pigs

Feng Wenwu1Long Weihai1Ding Mei3Chen Xiang1，2Chen Cunnian2
（1. Key Laboratory of Animal Genetics，Breeding and Reproduction in the Plateau Mountainous Region，Ministry of Education，College of Animal Sciences，Guizhou University，Guiyang550025；2. Guizhou Engineering Technology Research Center for Healthy Pig Breeding，Guiyang550025；3. Guizhou Husbandry Animal Science Vocational School，Guiyang550018）

To provide the technical support for the cultivation of "strain of specialization with anti-stress and sensitive gene" of Guizhou local pig genes， the RYR1 gene in 151 samples from 5 local pig species of Baixi， Qianbei Black， Zongdi Hua， Nuogu， Congjiang Xiang and threecrossbred commercial pig were detected by PCR-RFLP technique. The pigs with HalNn of recessive anti-stress and sensitive genotype， HalNN of anti-stress and sensitive genotype and Halnn of stress and sensitive genotype were screened out. The results showed that all of 5 Guizhou indigenous pigs belonged to HalNN ， there was no Halnn gene in the three-crossbred pigs， HalNn accounted for 52.63 % of the samples， and Haln allele frequency was 26.32%.

halothane gene；detection of RYR1 gene； fertility；PSE pork； meat quality

10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.08.010

2014-09-22

貴州省農(nóng)業(yè)動(dòng)植物育種專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目［黔農(nóng)育專(zhuān)字（2011）019號(hào)］，貴州省農(nóng)業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目［黔科合NY（2013）3071號(hào)］，貴州省工程中心建設(shè)項(xiàng)目［黔科合農(nóng)C字（2011）4022號(hào)］

馮文武，男，碩士研究生，研究方向：動(dòng)物繁殖與動(dòng)物生物技術(shù)；E-mail：15285116946@139.com

陳祥，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：動(dòng)物繁殖技術(shù)與動(dòng)物生物技術(shù)；E-mail：as.xchen@ gzu.edu.cn