豬繁殖性狀主效基因及其合并基因型對(duì)產(chǎn)活仔數(shù)的影響

武建亮，徐 利，周海深，王麗麗（北京養(yǎng)豬育種中心，北京100194）

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豬繁殖性狀主效基因及其合并基因型對(duì)產(chǎn)活仔數(shù)的影響

武建亮，徐 利，周海深，王麗麗
（北京養(yǎng)豬育種中心，北京100194）

摘 要：研究分析了大白、長(zhǎng)白和杜洛克3個(gè)品種ESR和FSH-β基因的多態(tài)性及單基因、多基因合并與產(chǎn)活仔數(shù)的關(guān)系。結(jié)果表明：ESR和FSH-β基因在3個(gè)品種中均檢測(cè)到AA、AB和BB 3種基因型，且A基因?yàn)閮?yōu)勢(shì)基因型。ESR和FSH-β基因在3個(gè)品種中，產(chǎn)活仔數(shù)具有按照基因型AA、AB、BB遞增的趨勢(shì)，BB型個(gè)體產(chǎn)活仔數(shù)顯著高于AA和AB 型（P<0.05），BB型為優(yōu)良基因型。合并基因型在3個(gè)品種中，BBBB型產(chǎn)活仔數(shù)均顯著高于其他合并基因型（P<0.05），為最優(yōu)合并基因型，AAAA為最劣合并基因性；合并基因型效應(yīng)顯著（P<0.05），且高于單基因效應(yīng)。因此，可以將這2個(gè)基因通過(guò)分子標(biāo)記輔助選擇或分子標(biāo)記輔助選配的方法應(yīng)用到豬的生產(chǎn)實(shí)踐中，以提高豬的產(chǎn)仔數(shù)。

關(guān)鍵詞：豬；ESR基因；FSH-β基因；合并基因型；產(chǎn)活仔數(shù)

豬的繁殖力是影響豬生產(chǎn)效益的重要因素之一，產(chǎn)仔數(shù)的提高能大幅度增加生豬的產(chǎn)量，給養(yǎng)豬業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。繁殖性狀作為養(yǎng)豬生產(chǎn)的重要經(jīng)濟(jì)性狀，其遺傳力較低，常規(guī)育種方法很難取得較大的遺傳進(jìn)展，而分子育種則為顯著改良產(chǎn)仔數(shù)等低遺傳力性狀提供了有效途徑。雌激素受體(Estrogen receptor，ESR)基因和促卵泡激素β亞基(Follicle-stimulating hormone beta subunit，F(xiàn)SH-β)基因是目前已經(jīng)被證實(shí)的豬產(chǎn)仔數(shù)的主效基因[1，2]。ESR基因參與雌性脊椎動(dòng)物性腺組織基因的表達(dá)與調(diào)控并改變雌激素基因的轉(zhuǎn)錄，直接影響胚胎著床前的發(fā)育和胚胎的存活，在雌性個(gè)體第二性征和繁殖周期的維持及影響繁殖力的方面起著關(guān)鍵作用。1994年Rothschild等證實(shí)ESR基因存在可以被PvuⅡ內(nèi)切酶識(shí)別的遺傳變異位點(diǎn)，大量研究表明，B基因?yàn)?5 bp和56 bp，A基因?yàn)?20 bp，將ESR基因分為AA、AB和BB 3種基因型[3，4]。FSH-β基因能夠影響生長(zhǎng)卵泡的數(shù)量、刺激卵泡的發(fā)育，并與促黃體素協(xié)同激發(fā)卵泡的成熟、排卵。研究表明，F(xiàn)SH-β有A等位基因500 bp和B等位基因220 bp，共AA、AB和BB 3種基因型[2]。繁殖性狀為多基因控制性狀，對(duì)于多個(gè)候選基因及其合并基因型效應(yīng)的分析，將有助于提高母豬的繁殖性狀[5]。本文檢測(cè)了北京養(yǎng)豬育種中心大白、長(zhǎng)白和杜洛克3個(gè)品種ESR和FSH-β的不同基因型，并分析了單基因及合并基因型對(duì)產(chǎn)活仔數(shù)的影響，并將攜帶優(yōu)良基因的個(gè)體應(yīng)用到配套系選育中。

1　?材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

在北京養(yǎng)豬育種中心的下屬豬場(chǎng)采集了大白、長(zhǎng)白和杜洛克3個(gè)品種共600頭母豬的耳組織，放入75%的酒精中于-20℃保存。同時(shí)收集相關(guān)母豬的產(chǎn)仔數(shù)等資料。DNA提取試劑盒、PCR相關(guān)試劑、內(nèi)切酶、Marker、瓊脂糖、TAE 緩沖液等購(gòu)自寶生物工程(大連)有限公司(TAKARA公司)。

1.2DNA提取

按照DNAiso Reagent*試劑盒說(shuō)明書提取DNA，-20℃保存。

1.3PCR反應(yīng)

ESR引物序列：F-5’-CCTGTTTTTACAGT GACTTTTACAGAG-3’；R-5’-CACTTCGAGGGTC AGTCAGTCCAATTAG-3’。FSH-β引物：F-5’-CCT TTAAGACAGTCAATGGC-3’；R-5’-ACTGGTCT ATTCATCCTCTC-3’。

ESR和FSH-β采用相同的反應(yīng)體系： 2×Taq PCRMastermix 12.5 μL，引物各0.5 μL ( 10 μM) ，DNA 1.0 μL，加H2O至25 μL。

FSH-β和ESR采用相同的反應(yīng)條件： 94 ℃變性4 min，33次循環(huán)( 94 ℃，30 s ；54.5℃，30 s ；72 ℃，30 s) ，72 ℃延伸5 min。

1.4多態(tài)性檢測(cè)

ESR采用PCR-RFLP分析：7.5 μL PCR 產(chǎn)物加入0.5μLPvuⅡ內(nèi)切酶，1.5 μL 10×Buffer(稀釋液)，5.5μLH2O，共15 μL，37 ℃水浴3 h ；酶切產(chǎn)物用2% 瓊脂糖電泳檢測(cè)分型。電泳后在紫外燈下觀察結(jié)果并在凝膠成像系統(tǒng)上照相。FSH-β 等位基因由片段插入組成，經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)PCR 產(chǎn)物即可見多態(tài)性。

1.5數(shù)據(jù)分析

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。不同基因型對(duì)產(chǎn)仔數(shù)的影響用SPSS 17.0軟件中的一般線性模型(GLM)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，GLM為：

y=μ+B+P+E+F+EF+e

式中： y表示產(chǎn)仔數(shù)，μ表示總體的均值，B表示品種，P表示胎次，E表示ESR基因型，F(xiàn)表示FSH-β基因型，EF表示ESR和FSH-β基因的合并基因型，e表示殘差效應(yīng)。

Levene’s檢驗(yàn)用于方差的同質(zhì)性檢驗(yàn)，該檢驗(yàn)是在k-1 和N-k的自由度下進(jìn)行的F值統(tǒng)計(jì)量分析，該檢驗(yàn)中k表示樣本分組的大小，N表示樣本的大小。產(chǎn)仔數(shù)的多重比較用Duncan’s方法。所有數(shù)據(jù)用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示。

2　?結(jié)果與分析

2.1ESR和FSH-β基因多態(tài)性檢測(cè)

ESR檢測(cè)到3 種基因型(圖1)：AA 型為一條長(zhǎng)約121 bp的條帶；BB型有65 bp和56bp的條帶；AB 基因型為121 bp、65 bp、56bp條帶。FSH-β檢測(cè)到3 種基因型(圖2)：AA 型有一條長(zhǎng)約500 bp的條帶，AB 型有一條500 bp的條帶和一條220 bp長(zhǎng)的條帶，BB 型有一條220 bp長(zhǎng)的條帶。

圖1　ESR基因多態(tài)性檢測(cè)結(jié)果

圖2　FSH-β基因多態(tài)性檢測(cè)結(jié)果

2.2基因頻率和基因型頻率

根據(jù)ESR和FSH-β基因不同基因型在各品種中的檢出個(gè)數(shù)，計(jì)算基因頻率和基因型頻率，結(jié)果見表1。ESR基因在大白、長(zhǎng)白和杜洛克3個(gè)品種中均表現(xiàn)AA和AB型較多，BB型最少，A等位基因頻率略高于B等位基因。FSH-β不同基因型在3個(gè)品種中的分布基本與ESR基因一致，AA 和AB型較多，BB型最少，A為優(yōu)勢(shì)等位基因。

2.3ESR和FSH-β基因多態(tài)性與產(chǎn)仔數(shù)間的關(guān)系

就單個(gè)基因效應(yīng)而言，對(duì)豬產(chǎn)活仔數(shù)的影響見表2。ESR基因 BB基因型對(duì)大白和杜洛克豬的產(chǎn)活仔數(shù)極顯著高于AA 和AB型(P<0.01)，長(zhǎng)白豬中，BB和AB型產(chǎn)活仔數(shù)極顯著高于AA型(P<0.01)，BB型產(chǎn)活仔數(shù)顯著高于AB型 (P<0.05)。3個(gè)品種的產(chǎn)活仔數(shù)具有按照基因型AA、AB、BB遞增的趨勢(shì)，BB型為優(yōu)良基因型。FSH-β基因BB產(chǎn)活仔數(shù)顯著高于AA和AB型(P<0.05)，且極顯著高于AA 型(P<0.01)，AB型產(chǎn)活仔數(shù)均顯著高于AA型(P<0.05)。與ESR基因一致，3個(gè)品種的產(chǎn)活仔數(shù)具有按照基因型AA、AB、BB遞增的趨勢(shì)，BB型為優(yōu)良基因型。

表1　ESR和FSH-β的基因頻率和基因型頻率

表2　ESR和FSH-β基因?qū)Ξa(chǎn)活仔數(shù)的影響 頭

2.4ESR和FSH-β基因合并基因型與產(chǎn)仔數(shù)間的關(guān)系

利用一般線性模型對(duì)ESR和FSH-β基因合并基因型對(duì)各品種產(chǎn)活仔數(shù)進(jìn)行分析(表3)，ESR和FSH-β基因合并后存在9種合并基因型，由表3可以看出，在大白、長(zhǎng)白和杜洛克3個(gè)品種中，BBBB型產(chǎn)活仔數(shù)均顯著高于其他合并基因型(P<0.05)，為最優(yōu)合并基因型；AAAA型產(chǎn)活仔數(shù)顯著低于其他合并基因型(P<0.05)，為最劣合并基因型。其他中間合并基因型表現(xiàn)出類似單基因的效應(yīng)，如杜洛克產(chǎn)活仔數(shù)AAAA型為8.79頭，ABAA型為9.69頭，BBAA型為10.25頭，即在同一基因型(AA)下，產(chǎn)活仔數(shù)有按照AA、AB、BB遞增的趨勢(shì)，同單基因效應(yīng)。合并后效應(yīng)高于單基因效應(yīng)，如大白豬ESR基因BB型產(chǎn)活仔數(shù)為11.63頭，F(xiàn)SH-β基因BB型產(chǎn)活仔數(shù)為11.46頭，合并基因型BBBB型產(chǎn)活仔數(shù)為13.50頭。

表3　合并基因型對(duì)產(chǎn)活仔數(shù)的影響 頭

2.5胎次對(duì)產(chǎn)活仔數(shù)的影響

頭胎和經(jīng)產(chǎn)母豬產(chǎn)活仔數(shù)分析見表4。在大白品種中，不管ESR和FSH-β基因?yàn)槟姆N基因型，經(jīng)產(chǎn)母豬的產(chǎn)活仔數(shù)都高于頭胎母豬的產(chǎn)活仔數(shù)。長(zhǎng)白品種僅在ESR基因的AB型和FSH-β基因的AB和BB型中頭胎母豬產(chǎn)活仔數(shù)略高于經(jīng)產(chǎn)母豬產(chǎn)活仔數(shù)。杜洛克品種僅在ESR基因的AB型中頭胎母豬產(chǎn)活仔數(shù)略高于經(jīng)產(chǎn)母豬產(chǎn)活仔數(shù)。

表4　胎次對(duì)產(chǎn)活仔數(shù)的影響 頭

2.6豬產(chǎn)活仔數(shù)差異性分析

豬產(chǎn)活仔數(shù)在不同品種、不同胎次及不同基因的各基因型之間存在一定的差異，該研究通過(guò)建立一般線性模型進(jìn)行方差分析剖析了差異的來(lái)源，結(jié)果見表5。建立的一般線性模型對(duì)于豬不同品種、不同胎次及不同基因的各基因型之間的產(chǎn)活仔數(shù)的分析是適宜的(P<0.01)，其校正的R2統(tǒng)計(jì)量為0.178，胎次差異顯著(P<0.05)，品種、ESR、FSH-β以及后二者合并基因型對(duì)豬產(chǎn)活仔數(shù)沒(méi)有顯著效應(yīng)。說(shuō)明豬產(chǎn)活仔數(shù)的差異主要來(lái)源于不同胎次的差異。

表5　豬產(chǎn)活仔數(shù)在不同品種、胎次及不同基因型中的方差分析

3　討論

3.1ESR和FSH-β的基因多態(tài)性分析

本研究以北京養(yǎng)豬育種中心下屬豬場(chǎng)飼養(yǎng)的3個(gè)品種共600頭豬為研究對(duì)象，分析了ESR和FSH-β的基因多態(tài)性、各基因型和合并基因型的分布及其與產(chǎn)活仔數(shù)的關(guān)系。在大白、長(zhǎng)白和杜洛克3個(gè)品種中，ESR和FSH-β基因都存在AA、AB和BB 3種基因型，大白品種中的基因頻率和基因型頻率與李千軍(2010)[6]、劉遠(yuǎn)(2011)[7]的相關(guān)研究結(jié)果基本一致，而與劉超等(2013)[8]8ESR基因B等位基因頻率為0.6315，高于A等位基因頻率0.3685的研究結(jié)果有所差異。說(shuō)明ESR和FSH-β基因在不同遺傳背景的豬品種中各基因型分布及其優(yōu)勢(shì)基因型有所差異。

3.2ESR和FSH-β的單基因效應(yīng)分析

本研究中大白豬FSH-β基因的BB型對(duì)AA型表現(xiàn)為有利基因型，且BB型母豬的產(chǎn)活仔數(shù)顯著優(yōu)于AA型個(gè)體，該結(jié)論與劉超等(2013)的研究結(jié)果一致，大白豬中ESR基因BB型為優(yōu)良基因型，且產(chǎn)活仔數(shù)呈現(xiàn)AA、AB、BB遞增趨勢(shì)的結(jié)論與其他相關(guān)報(bào)道一致[6，9，10]。也有相關(guān)報(bào)道顯示ESR基因AA型產(chǎn)仔數(shù)高于BB型，與AA和AB基因型相比，BB基因型具有更高的產(chǎn)仔數(shù)，但差異不顯著[3，4，11，12]。與趙要風(fēng)等(1999)[13]的研究結(jié)果大白、長(zhǎng)白和杜洛克等國(guó)外豬種中FSH-β優(yōu)良基因型為BB 型一致。陳克飛、施啟順等人也證實(shí)在大白、長(zhǎng)白豬中BB型母豬產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)比AA型明顯的多[9，14]。說(shuō)明ESR和FSH-β對(duì)繁殖性狀的影響在不同地區(qū)以及母豬不同胎次間存在一定差異。

3.3ESR和FSH-β合并基因型效應(yīng)分析

豬的繁殖性狀受多個(gè)基因影響，且多個(gè)基因合并基因型遺傳效應(yīng)并非各單基因型效應(yīng)的簡(jiǎn)單相加，而是高于單基因型效應(yīng)[15]141。本研究大白、長(zhǎng)白和杜洛克3個(gè)品種中，BBBB型為最優(yōu)合并基因型，產(chǎn)活仔數(shù)均顯著高于其他合并基因型(P<0.05)，這一結(jié)果與大多研究結(jié)果一致[8，15-17]。且其他合并基因型中，某一基因型(AA)固定條件下，產(chǎn)活仔數(shù)有按照AA、AB、BB遞增的趨勢(shì)，同單基因效應(yīng)，這一結(jié)果與王立辛(2011)[16]的研究一致，本研究結(jié)果表明合并后效應(yīng)高于單基因效應(yīng)，如大白豬ESR基因BB型產(chǎn)活仔數(shù)為11.63頭，F(xiàn)SH-β基因BB型產(chǎn)活仔數(shù)為11.46頭，合并基因型BBBB型產(chǎn)活仔數(shù)為13.50頭，這也與相關(guān)研究結(jié)果一致[15]140。

ESR和FSH-β對(duì)豬產(chǎn)仔數(shù)具有顯著的效應(yīng)，且多基因的合并效應(yīng)高于單基因效應(yīng)，因此可以將這2個(gè)基因通過(guò)分子標(biāo)記輔助選擇或分子標(biāo)記輔助選配的方法應(yīng)用到豬育種的生產(chǎn)實(shí)踐中，以提高豬的產(chǎn)仔數(shù)。本研究通過(guò)ESR和FSH-β基因多態(tài)性的檢測(cè)，將單基因或合并基因型優(yōu)良基因型個(gè)體通過(guò)分子標(biāo)記輔助選配的方法應(yīng)用到中育配套系選育過(guò)程中，以期提高配套系的產(chǎn)仔數(shù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)將在隨后的研究中驗(yàn)證。

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(收稿日期：2015-12-24)

作者簡(jiǎn)介：武建亮，男，博士，從事種豬生產(chǎn)與管理工作，E-mail: wwwjl1617@163.com

基金項(xiàng)目：北京三元種業(yè)科技股份有限公司自立課題，課題編號(hào)：SYZYZ20130015。