豬基因組核苷酸多態(tài)性研究與應(yīng)用

黃宣凱，唐玲玲，宋　巖，王佳輝，張寶榮，高圣玥

(黑龍江省畜牧研究所，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

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豬基因組核苷酸多態(tài)性研究與應(yīng)用

黃宣凱，唐玲玲，宋巖，王佳輝，張寶榮，高圣玥

(黑龍江省畜牧研究所，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

摘要：基因組核苷酸多態(tài)性廣泛應(yīng)用于構(gòu)建遺傳連鎖圖譜與基因定位、標(biāo)記輔助選擇、遺傳多樣性評(píng)估及性別鑒定等研究。隨著豬基因組計(jì)劃的實(shí)施，豬基因組核苷酸多態(tài)性已廣泛應(yīng)用于豬育種領(lǐng)域?，F(xiàn)對(duì)基因組核苷酸在豬育種研究中的應(yīng)用作一綜述。

關(guān)鍵詞：豬；基因組；核苷酸；多態(tài)性

20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著分子生物學(xué)及分子遺傳學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多DNA標(biāo)記技術(shù)，并在各種動(dòng)物的基因定位、遺傳圖譜構(gòu)建等方面得到廣泛應(yīng)用。尤其是2000年人類(lèi)基因組DNA測(cè)序的完成和基因組框架的建立，大大推動(dòng)了豬基因組計(jì)劃的研究進(jìn)展，隨著豬基因組項(xiàng)目的實(shí)施，豬基因組DNA標(biāo)記也成為研究熱點(diǎn)之一?，F(xiàn)主要綜述了近年分子標(biāo)記的類(lèi)型、特點(diǎn)及其在豬育種中的應(yīng)用。文中主要綜述了以上DNA多態(tài)性在豬育種中的研究與應(yīng)用。

1核苷酸多態(tài)性的類(lèi)型和特點(diǎn)

生物基因組DNA序列由編碼基因和非編碼基因的兩部分序列構(gòu)成。DNA序列中某特定位點(diǎn)的突變頻率高于1% 稱(chēng)為核苷酸多態(tài)。DNA多態(tài)性包括串聯(lián)重復(fù)的數(shù)目多態(tài)性、單核苷酸多態(tài)性、小片斷插入/缺失多態(tài)性和拷貝數(shù)目變異等類(lèi)型。串聯(lián)重復(fù)的數(shù)目多態(tài)性又可分為小衛(wèi)星多態(tài)性和微衛(wèi)星多態(tài)性。目前豬育種中研究較為深入的是單核苷酸多態(tài)性(SNP)和微衛(wèi)星多態(tài)性。

單核苷酸多態(tài)性指在基因組水平上由單個(gè)核苷酸變異引起的DNA序列多態(tài)性，包括單堿基的轉(zhuǎn)換、顛換以及單堿基的插入或缺失等。基因組非編碼DNA序列中比例很高的重復(fù)序列包括散在重復(fù)和串聯(lián)重復(fù)，串聯(lián)重復(fù)又叫做衛(wèi)星DNA，重復(fù)長(zhǎng)度少于13個(gè)堿基對(duì)的重復(fù)數(shù)目多態(tài)性為微衛(wèi)星多態(tài)性。微衛(wèi)星DNA多態(tài)性是20世紀(jì)90年代初發(fā)展起來(lái)的很有應(yīng)用價(jià)值的新型分子遺傳標(biāo)記。微衛(wèi)星多態(tài)性在動(dòng)物育種中應(yīng)用廣泛，數(shù)目多、多態(tài)性高且穩(wěn)定，可通過(guò)PCR擴(kuò)增和電泳方法分型，目前這種分型已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化高通量。豬的遺傳圖譜已經(jīng)利用微衛(wèi)星標(biāo)記逐漸構(gòu)建起來(lái)，并且定位了與經(jīng)濟(jì)性狀有關(guān)一些的基因。

2核苷酸多態(tài)性在豬育種中的研究與應(yīng)用

2.1遺傳基因連鎖圖譜的構(gòu)建與基因定位

基因定位就是確定基因在染色體上的位置，將基因在染色體上的相對(duì)位置和距離描繪出來(lái)的圖稱(chēng)為連鎖遺傳圖。豬遺傳連鎖圖譜是豬育種、種質(zhì)資源等許多研究的理論基礎(chǔ)。美國(guó)豬基因組研究計(jì)劃已在豬的連鎖圖譜上構(gòu)建近3000個(gè)標(biāo)記，其中大多是微衛(wèi)星標(biāo)記。蘇玉虹等構(gòu)建了豬1號(hào)染色體(圖1)和3號(hào)染色體圖譜，奠定了數(shù)量性狀基因定位的基礎(chǔ)[1]。基因組中SNP在分布豐富，可發(fā)生在編碼區(qū)和非編碼區(qū)。姜運(yùn)良等通過(guò)對(duì)具有“雙肌臀”表型的豬品種肌肉生長(zhǎng)抑制基因3個(gè)不同位點(diǎn)的SNP分析，發(fā)現(xiàn)5’控制區(qū)和內(nèi)含子1區(qū)SNP可以作為豬瘦肉率QTL定位的分子標(biāo)記[2]。

圖1　豬1號(hào)染色體遺傳連鎖圖譜

2.2標(biāo)記輔助選擇

標(biāo)記輔助選擇(MAS)是通過(guò)對(duì)遺傳標(biāo)記的選擇，間接實(shí)現(xiàn)對(duì)控制某性狀的QTL的選擇，從而達(dá)到對(duì)該性狀進(jìn)行選擇的目的，或者通過(guò)遺傳標(biāo)記來(lái)預(yù)測(cè)個(gè)體基因型值或育種值。通過(guò)分子標(biāo)記輔助選擇可以將與繁殖、生長(zhǎng)、酮體和肉質(zhì)生產(chǎn)性能、抗病性等豬的一些功能基因定位或QTL定位在染色體或連鎖群中，提高選擇強(qiáng)度和準(zhǔn)確性，從而縮短世代間隔，加快遺傳進(jìn)展。豬的12號(hào)染色體因與生長(zhǎng)性狀緊密相關(guān)的生長(zhǎng)激素位于其上而備受關(guān)注。

姜運(yùn)良等檢測(cè)豬肌肉生長(zhǎng)抑制素基因發(fā)現(xiàn)剔除5’調(diào)控區(qū)的SNP基因座對(duì)豬生長(zhǎng)后期平均日增重影響顯著[2]。Tomas等檢測(cè)豬PRLR基因的第10號(hào)外顯子時(shí)發(fā)現(xiàn)了6個(gè)SNP，其與豬的排卵率和仔豬存活力相關(guān)[3]；Jiang等檢測(cè)ob基因時(shí)發(fā)現(xiàn)4個(gè)SNP位點(diǎn)，3469處的多態(tài)位點(diǎn)與豬背膘厚性狀具有相關(guān)性[4]。劉源等對(duì)萊蕪豬、杜洛克和大白豬等群體的調(diào)控豬脂肪沉積的ob基因SNP進(jìn)行了單鏈構(gòu)象多態(tài)性檢測(cè)[5]。李建華等檢測(cè)了豬CACNA2D1基因的SNP，該基因可以作為主效基因用于對(duì)豬的肉質(zhì)性狀進(jìn)行分子標(biāo)記輔助選擇[6]。Fujii等發(fā)現(xiàn)氟烷敏感基因的主要候選基因RYRⅠ基因存在18個(gè)SNP，其中第1843位突變是導(dǎo)致豬應(yīng)激敏感綜合征的原因[7]。Meijerink等研究發(fā)現(xiàn)豬FUT1基因的第307位突變影響豬腸毒素大腸桿菌F18受體的表達(dá)。Skinner等研究發(fā)現(xiàn)豬CYP2E1基因啟動(dòng)子的1個(gè)SNP位點(diǎn)與豬糞臭素的沉積顯著相關(guān)。[8]

2.3群體親緣關(guān)系分析

物種親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近程度與DNA序列的差異有關(guān)。微衛(wèi)星的指紋圖譜能充分反映基因組的特征。微衛(wèi)星DNA具有高度的個(gè)體專(zhuān)一性和多態(tài)性，其等位基因頻率可以用來(lái)分析同源概率、親緣關(guān)系和群居結(jié)構(gòu)等問(wèn)題。牛榮等在廣西巴馬小型豬和貴州小型香豬的群體35個(gè)微衛(wèi)星遺傳檢測(cè)中，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)品系遺傳穩(wěn)定且有較近的親緣關(guān)系[9]。許曉立等用微衛(wèi)星探針得到了9個(gè)家豬品種的DNA指紋圖，計(jì)算每個(gè)群體的遺傳距離指數(shù)和相似系數(shù)，根據(jù)各品種之間的遺傳距離指數(shù)繪制品種間親緣關(guān)系樹(shù)狀聚類(lèi)圖[10]。SNP遺傳穩(wěn)定性高，更適合用來(lái)分析群體親緣關(guān)系，但其在豬群體親緣關(guān)系方面的應(yīng)用報(bào)道較少。

2.4遺傳多樣性的研究

遺傳多樣性的研究方法包括形態(tài)學(xué)標(biāo)記、細(xì)胞學(xué)標(biāo)記、生化標(biāo)記以及現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的SNP分子標(biāo)記。微衛(wèi)星可反映個(gè)體及群體間的遺傳相似程度，可以用來(lái)預(yù)測(cè)品種間的雜種優(yōu)勢(shì)。Kacirek等利用18個(gè)微衛(wèi)星研究了約克夏豬等3個(gè)品種的遺傳差異。徐曉玲等發(fā)現(xiàn)豬CMYA3基因第9外顯子上一個(gè)SNP位點(diǎn)的T-C堿基替換，產(chǎn)生了Bsh1236I的酶切位點(diǎn)[11]。王文君等研究發(fā)現(xiàn)不同品種間GH基因的-119到+486 bp的片段區(qū)域上存在著多態(tài)性[12]。

3小結(jié)

基因組核苷酸多態(tài)性目前已逐漸應(yīng)用于豬育種領(lǐng)域，單核苷酸多態(tài)性與微衛(wèi)星多態(tài)性是基因組中普遍存在的分子標(biāo)記，這些分子標(biāo)記的深入研究對(duì)豬育種工作的開(kāi)展具有重要作用，展望其有更為廣泛的應(yīng)用前景。

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收稿日期:2015-12-16

作者簡(jiǎn)介：黃宣凱(1987-)，男，碩士，研究實(shí)習(xí)員，研究方向?yàn)閯?dòng)物遺傳育種與繁殖。

通訊作者：高圣玥(1978-)，男， 碩士，副研究員，研究方向?yàn)閯?dòng)物遺傳育種與繁殖。

doi:10.19369/j.cnki.2095-9737.2016.07.004

中圖分類(lèi)號(hào)：S828.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-9737(2016)07-0006-02