畜禽肉質(zhì)性狀相關(guān)候選基因的研究進展

楊 航，柳 序，2

（1.衡陽師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，湖南 衡陽 421200；2.南岳山區(qū)生物資源保護與利用湖南省重點實驗室，湖南 衡陽

421200）

過去的畜牧業(yè)生產(chǎn)側(cè)重于畜禽生長性能的提高，導(dǎo)致肉質(zhì)呈下降趨勢。隨著生活水平日益提高，市場對于優(yōu)質(zhì)畜禽肉的需求量逐年提升，改良畜禽肉質(zhì)性狀為當今的研究方向。肉質(zhì)是一個影響因素復(fù)雜的綜合性狀，肌內(nèi)脂肪（intramuscular fat，IMF）和肌苷酸（inosinicacid，IMP）含量是影響肌肉鮮味和口感的主要物質(zhì)，IMF 主要沉積在肌束膜周圍，由甘油三酯和脂肪酸組成［1］，機體主要從脂肪的合成與分解代謝和脂肪酸的轉(zhuǎn)運三方面調(diào)控IMF 的沉積；IMP 屬核苷酸的一種，參與細胞代謝和供能等生命活動，同時也是肉質(zhì)風(fēng)味形成不可缺少的物質(zhì)。同時嫩度也是評價肉質(zhì)的重要指標之一，嫩度指切割肉的難易程度，用剪切力度量；pH 值受糖原代謝速率影響［2］，是影響系水力和嫩度的重要因素；肉色則為消費者對肉產(chǎn)品的直接評價標準。

目前，對于改良肉質(zhì)的研究已逐漸深入，研究發(fā)現(xiàn)脂肪酸結(jié)合蛋白（fatty acid-binding proteins，F(xiàn)ABPs）基因在脂肪攝取過程中起關(guān)鍵作用，是影響IMF 沉積的主效基因；腺苷琥珀酸裂解酶（adenylosuccinate lyase，ADSL）基因編碼的琥珀酸裂解酶是IMP 沉積的關(guān)鍵酶。文中著重對影響肌內(nèi)脂肪含量、肌苷酸含量、嫩度、pH 值和肉色等肉質(zhì)性狀的候選基因進行綜述，以期為后續(xù)的研究和育種提供參考。

1 與肌內(nèi)脂肪含量相關(guān)的基因

1.1 脂肪型脂肪酸結(jié)合蛋白基因

脂肪型脂肪酸結(jié)合蛋白 （adipocyte fatty acid binding-protein，A-FABP）基因是FABPs 基因的家族成員之一，其基因在肌肉組織中高表達有利于增加肌內(nèi)脂肪含量。王順利等［3］對大河烏豬和長白豬進行研究，發(fā)現(xiàn)在A-FABP 基因第1 內(nèi)含子區(qū)域均存在多態(tài)性位點，共存在A、B、C、D 和E 5個等位基因，AB、BB、BC、BD、CC 和CE 6 種基因型，其中CC 型為長白豬優(yōu)勢基因型，BD 型對大河烏豬肌內(nèi)脂肪含量影響顯著。張儷萍等［4］在北京油雞、吉林黃雞及正反交F1 代群體A-FABP 基因第1 外顯子處均發(fā)現(xiàn)多態(tài)位點C＞T，存在3 種基因型：CC、CT 和TT，北京油雞群體CC 型腿肌嫩度顯著高于CT 型。有研究對巴什拜羊A-FABP基因檢測發(fā)現(xiàn)其第2 外顯子存在突變位點G3159A，GA 型個體體長、體重和胸圍均顯著高于GG 型個體［5］。劉瑞莉等［6］研究發(fā)現(xiàn)，在黑牛AFABP 基因第1 內(nèi)含子區(qū)存在多態(tài)位點，AA 基因型對肌內(nèi)脂肪含量有顯著影響。王永［7］在和田黑雞與三黃雞A-FABP 基因第1 外顯子處均檢測到一個C51T 突變位點，該位點能作為選育胸肌中高IMF 含量和田黑雞的遺傳標記。由此可見，AFABP 基因與肌內(nèi)脂肪含量密切相關(guān)。

1.2 心臟型脂肪酸結(jié)合蛋白基因

心臟型脂肪酸結(jié)合蛋白（heart-type fatty acidbinding proteins，H-FABP）基因是FABPs 基因家族成員之一，脂肪酸在細胞內(nèi)的運輸與攝取主要由其調(diào)控，其多態(tài)性對速生型肉雞胸肌和腿肌的肌內(nèi)脂肪影響顯著［8-9］。H-FABP 定位于雞第23 號染色體，在和田黑雞與三黃雞H-FABP 基因第2外顯子處均檢測到G939A、G982A 和C1014T，其中G982A 突變位點可作為和田黑雞胸肌高IMF含量選育的遺傳標記［7］。叢含羽等［10］對吉林黑雞、吉林蘆花雞和矮腳蘆花雞及正反交群體H-FABP基因檢測發(fā)現(xiàn)第3 內(nèi)含子g.2980G＞A 突變位點具有多態(tài)性，對胸肌嫩度與熟肉率有影響。黃李勇等［11］對巴什拜羊H-FABP 檢測發(fā)現(xiàn)第2 外顯子存在突變位點A938G，AG 型體重與胸圍均顯著高于AA 型個體。在牛中H-FABP 基因定位于第6 號染色體上，陳春華等［12］研究發(fā)現(xiàn)隴東地方牛和西門塔爾雜交肉牛都存在H-FABP 基因突變位點C1006G，其中GC 和CC 基因型對牛肉滴水損失影響顯著。研究蘇姜豬豬群H-FABP 基因發(fā)現(xiàn)第2 內(nèi)含子HaeⅢ酶切位點與5'-上游區(qū)HinfⅠ酶切位點均存在多態(tài)性，存在DD、Dd、dd 和HH、Hh、hh 基因型，其中HH 型個體肌內(nèi)脂肪含量顯著高于其他基因型個體［13］。據(jù)上述研究可以推斷，H-FABP 基因的多態(tài)性位點與肉的肌內(nèi)脂肪沉積量有一定的相關(guān)性。

1.3 脂肪酸合成酶基因

脂肪酸合成酶（fatty acid synthase，F(xiàn)ASN）基因能生成脂肪酸合成代謝的關(guān)鍵酶，是影響動物體脂沉積性狀和肉質(zhì)性狀的關(guān)鍵候選基因。遲志嬌等［14］對350 頭秦川牛FASN 基因g.17924G＞A 位點進行遺傳多態(tài)性分析，其與秦川牛尻長與腰角寬顯著相關(guān)。褚敏等［15］對甘南牦牛、天祝白牦牛和大通牦牛FASN 基因研究中，發(fā)現(xiàn)位于第3 內(nèi)含子上的g.5477C＞T 突變對脂肪含量影響顯著，GG 型脂肪含量顯著低于HH 和HG 型。洪志勇［16］對杜洛克、大白和長白3 個豬種研究發(fā)現(xiàn)FASN 基因在第2 內(nèi)含子第19 位點C＞A，第491 位點C＞T，其中等位基因D 與E 能顯著提高大白豬肌內(nèi)脂肪含量。劉星［17］關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)湖羊FASN 基因內(nèi)含子c.9413T＞C 與IMF 含量顯著相關(guān)。由此知，F(xiàn)ASN 基因可為后續(xù)肉質(zhì)選育改良奠定基礎(chǔ)。

1.4 脂蛋白脂酶基因

脂蛋白脂酶（lipoprotein lipase，LPL）基因表達產(chǎn)生脂蛋白脂酶，在三酰甘油和脂肪酸的轉(zhuǎn)運中起關(guān)鍵作用，故LPL 基因表達量高利于脂肪沉積。高鴻蒙等［18］對烏珠穆沁羊LPL 基因研究發(fā)現(xiàn)，其第3 外顯子具多態(tài)位點A384T，與肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、滴水損失和pH24h值顯著相關(guān)。王建文等［19］以伊犁馬為研究對象檢測到LPL 基因內(nèi)含子區(qū)域存在2 個突變位點，g.715T＞C 基因型TT 與CT 能影響失水率和剪切力，g.12074C＞A 基因型CC、CA 能影響失水率、剪切力與熟肉率。王麗華等［20］研究發(fā)現(xiàn)黑羽番鴨LPL 基因第3 內(nèi)含子上有G120A 和A128G 兩個多態(tài)位點，形成HH、HI 和II 3 種基因型，不同基因型間氨基酸含量存在差別。對白羽王鴿研究中發(fā)現(xiàn)LPL 基因第7 外顯子和第6、7 內(nèi)含子上存在7 個SNPs，其中A12239T位點的多態(tài)性與IMP 呈極顯著相關(guān)性；G11747T與T12169G 位點突變和IMF 含量顯著相關(guān)；G11726T、A11989G 和G12061A 突變與脂肪酸含量、剪切力和系水力有顯著相關(guān)［21］。LPL 基因通過影響脂肪酸及氨基酸含量引起肉質(zhì)的改變，可作為影響畜禽分子標記輔助育種的有效遺傳標記。

2 與肌苷酸含量相關(guān)的基因

2.1 腺苷琥珀酸裂解酶基因

腺苷琥珀酸裂解酶 （adenylosuccinate lyase，ADSL）基因的高表達可以促進機體內(nèi)合成大量嘌呤核苷酸，作為合成ATP 的原料并為其供應(yīng)能量，進而提升IMP 的含量，故該基因在體內(nèi)肌苷酸合成代謝中發(fā)揮重要作用。毛海光［22］對泰深王鴿肉質(zhì)性狀研究中在ADSL 基因上共檢測到9 個SNPs，其中在C13065G 位點上，基因型AA 和AB的肌苷酸含量極顯著高于BB 型；G10696A 位點上基因型AA 和AB 的屠體率極顯著高于BB 型。喻世剛等［23］在青腳麻雞ADSL 基因啟動子區(qū)ATG上游檢測到c.-1670C＞A 突變位點，肌肉冷凍60 d后AA 型較CA 和CC 型新鮮。上述研究對ADSL基因的多態(tài)性進行了分析，可將其作為肉質(zhì)相關(guān)候選基因。

2.2 腺苷單磷酸脫氨酶1 基因

腺苷單磷酸脫氨酶1 （adenosine monophosphate deaminase 1，AMPD1）基因是AMPD 多基因家族的肌肉特異性成員，調(diào)控畜禽肌肉參與ATP合成IMP 的過程，且雞胸肌肌肉中IMP 含量與該基因呈顯著正相關(guān)關(guān)系，故AMPD1 基因是肉質(zhì)研究的主要候選基因。AMPD1 基因在北京油雞中存在3 個等位基因：A、B 和C，產(chǎn)生AA、BB、CC、AB、AC 和BC 6 種基因型，其中AC 型個體肌苷酸含量最小二乘均值最高，BB 型次之，AA 型最低［24］。張學(xué)余等［25］以絲羽烏骨雞為研究素材，蕭山雞、白耳雞、北京油雞、茶花雞和隱性白羽肉雞為對照組研究發(fā)現(xiàn)AMPD1 基因共存在10 個SNPs，其中120 位A＞G 與355 位A＞G 出現(xiàn)的雞品種如北京油雞、絲羽烏骨雞和茶花雞肌苷酸含量較高，由此推測這2 個位點與肌苷酸含量密切相關(guān)。曾蝶等［26］對青腳麻雞AMPD1 基因分析發(fā)現(xiàn)其啟動子區(qū)ATG 上游存在c.749G＞A 突變位點，與雞肉保存新鮮度顯著相關(guān)。根據(jù)以上研究，推測AMPD1 可作為改善雞肉質(zhì)性狀研究的候選基因，為家禽肉質(zhì)性狀的改善提供理論基礎(chǔ)。

3 與嫩度相關(guān)的基因

3.1 鈣蛋白酶抑制蛋白基因

鈣蛋白酶抑制蛋白（calpastatin，CAST）基因能調(diào)控肌原纖維蛋白的降解，影響肌肉的生長及嫩化過程，調(diào)節(jié)肌肉內(nèi)蛋白水解速率，是作為家畜嫩度性狀篩選的重要輔助標記之一。郁馮艷［27］對皖東牛CAST 基因進行研究，發(fā)現(xiàn)在第8 內(nèi)含子和第9 外顯子中有A220G、A223G、G239A、C369T 和G375A 5 個突變位點，其中CC 和CT 型與皖東牛背最長肌、胸肌和腿肌的剪切力值顯著相關(guān)，且CC 型的剪切力值顯著低于CT 型。王華［28］在高山細毛羊、小尾寒羊、蒙古羊、灘羊和藏羊5 個綿羊品種的CAST 基因擴增片段上檢測到G62T 和C110T 多態(tài)性位點，該位點對失水率和剪切力有顯著性影響。對蘇尼特羊CAST 基因研究中發(fā)現(xiàn)c.1210C＞T、c.1437G＞A 和c.2097C＞T 突變與胸最長肌中脂肪酸的某些組成與種類相關(guān)［29］。許金根等［30］分析巴克夏豬、霍壽黑豬及其F1 代CAST 基因多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)編碼區(qū)存在c.1980A＞C 突變位點，影響豬CAST 基因轉(zhuǎn)錄效率和功能。上述研究表明CAST 基因相關(guān)多態(tài)位點可作為遺傳選擇標記，為畜禽肉質(zhì)性狀選擇提供參考。

3.2 鈣激活蛋白酶基因

鈣激活蛋白酶1（calpain 1，CAPN1）基因調(diào)控產(chǎn)生的鈣蛋白酶1 在機體各組織中廣泛存在，是細胞質(zhì)中重要的蛋白水解酶，與蛋白質(zhì)水解程度、宰后嫩度變化和肌肉增長密切相關(guān)［31］。對皖東牛CAPN1 基因研究中在第8、9 內(nèi)含子和第9 外顯子上發(fā)現(xiàn)C429G、G437A、C572T 和G458C 共4 個多態(tài)位點，存在AA 和BB 型，BB 型剪切力顯著高于AA 型［32］。石福岳等［33］對早勝牛CAPN1 基因研究中發(fā)現(xiàn)第22 外顯子上存在G15299A 和G15682C 位點，第21 內(nèi)含子上存在C14899T 和C15176A 位點，關(guān)聯(lián)性分析發(fā)現(xiàn)單倍型與早勝牛剪切力、眼肌面積和失水率等顯著相關(guān)。李云霞［34］以伊犁馬為研究對象檢測發(fā)現(xiàn)CAPN1 基因第5外顯子存在突變位點g.28970528T＞A，影響肌肉失水率、剪切力及粗脂肪含量；第9 內(nèi)含子存在突變位點g.28972795T＞A，與肌肉失水率、熟肉率、粗脂肪、肌纖維直徑和密度顯著相關(guān)，第10 外顯子存在突變位點g.28972849A＞C 顯著影響肌肉失水率。綜上所述，CAPN1 基因可作為輔助選擇用于禽肉嫩度的分子標記。

3.3 生肌決定因子6 基因

生肌決定因子6（myogenic factor 6，Mfy6）基因是生肌調(diào)節(jié)因子家族（MRFs）的下游基因，在肌肉發(fā)生、肌管和肌纖維肥大等過程中發(fā)揮著重要作用［35-36］。袁曼曼［37］在金茅黃雞、京海黃雞Myf6 基因第1 外顯子區(qū)域檢測到突變位點T586C，形成3種基因型HH、Hh 和hh，該突變導(dǎo)致編碼的丙氨酸變?yōu)樘於彼?，Hh 型個體在8 周、10 周、12 周、14 周和16 周齡體重極顯著高于HH 型。魯玉潔等［38］以新西蘭羅姆尼公羔羊為研究對象檢測發(fā)現(xiàn)Myf6 基因第1 外顯子區(qū)域存在多態(tài)位點c.129C＞T，存在AA 和AB 基因型，對羔羊總瘦肉量與腰部瘦肉比例，以及肩部、腰部和后腿的瘦肉量影響為極顯著。Myf6 基因具有豐富的多態(tài)性，可作為影響肉質(zhì)的候選基因重點關(guān)注。

4 與pH 值相關(guān)的基因

蛋白激酶單磷酸腺苷γ3 亞基（protein kinase adenosine monophosphate gamma 3 subunit，PRKAG3）基因編碼一磷酸腺苷激活蛋白激酶（AMPK）γ 亞基γ3 能促進AMPK 活化，在骨骼肌的糖、脂代謝中十分關(guān)鍵［39］。胡偉等［40］對宣和豬PRKAG3基因第5 外顯子區(qū)域研究中發(fā)現(xiàn)3 個SNPs：T579C、T580C 和G595A，其中T579C 和T580C 位點的TT 和TC 型能提高大理石紋和降低失水率，G595A 位點AA 型失水率最低、熟肉率最高。牛的PRKAG3 基因定位于2 號染色體，孔琳等［41］對延邊黃牛PRKAG3 全長289 bp 研究發(fā)現(xiàn)3 處SNPs，存在AA、CC 和AC 型，其中引物P3 位點多態(tài)性與pH 值極顯著相關(guān)，與剪切力顯著相關(guān)，引物P9位點多態(tài)性與pH 值顯著相關(guān)。PRKAG3 基因在雞中位于7 號染色體，哈?！ぐ涂说龋?2］對蘆花雞研究發(fā)現(xiàn)該基因第11 外顯子第2 832 位點存在T＞G，有TT、TG 和GG 3 種基因型，GG 型pH 值極顯著低于TG 和TT 型，TG 型顯著低于TT 型。由上述研究可知PRKAG3 基因可作為畜禽pH 值的分子標記，對于標記輔助選擇意義重大。

5 與肉色相關(guān)的基因

5.1 酪氨酸酶基因

酪氨酸酶（tyrosinase，TYR）基因是調(diào)控黑色素合成的關(guān)鍵基因，對于動物皮膚和毛色等表型具有重要作用。徐志強等［43］對武定烏骨雞研究發(fā)現(xiàn)TYR 外顯子區(qū)域有2 個多態(tài)位點，分別為C2744T 和C2866T，對總黑色素含量影響較大，其中C2866T 位點CC 型與CT 型呈極顯著差異，C2744T 位點CC 型與CT 型呈顯著差異，且總黑色素含量最高為C2744T 位點CC 型，最低為C2866T 位點CC 型；血漿比色光密度均值最高為C2744T 位點CT 型。采用DNA 混池等方法研究，在赤水烏骨雞TYR 基因發(fā)現(xiàn)5 個SNPs：Exon5-A205G （非編碼區(qū)）、Intron1-G156A、Intron2-T7C、Intron4-G201A 和Intron4-C221T，在 泰 和 烏 雞TYR 基因中存在4 個SNPs：Intron1-A1018G、Intron2-T79A、Exon1-C829T 和Exon1-C921T，其中Exon1-C921T 突變可能會對肉色產(chǎn)生影響［44］。翁吉梅等［45］對黔北麻羊TYR 基因外顯子區(qū)域檢測發(fā)現(xiàn)5 個SNPs：Exon1-G617A、Exon1-G685T、Exon3-C1236T、Exon5-C1578T 和Exon5-T1862C，其中Exon3-C1236T 與Exon5-C1578T 能改變蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致同一結(jié)構(gòu)域中的氨基酸構(gòu)成發(fā)生突變。彭剛［46］在清平豬TYR 基因蛋白質(zhì)編碼區(qū)篩選到8 個SNPs，其中g(shù).22603899G＞C 位點為非同義突變，檢測到GG 和GC 兩種基因型，卡方檢驗結(jié)果說明該突變可能與豬毛色變異有關(guān)，但仍需進一步研究證明。上述研究表明，可將TYR 基因作為分子標記基因來研究其對畜禽黑色素沉積的影響。

5.2 黑素皮質(zhì)素受體1 基因

黑素皮質(zhì)素受體1 （melanocortin 1 receptor，MC1R）基因是G 蛋白耦合受體家族成員，是控制動物黑色素合成的重要基因，由此影響毛皮和羽毛顏色的變化。付琳等［47］在對酉州烏羊的研究中初步推測MC1R 基因c.676A＞G 突變位點可能對酉州烏羊皮膚黑色素沉淀有影響，該變異位點在重慶合川白山羊、巫溪白山羊、本地白山羊和酉州烏羊中共享，且在各個群體中分布差異不明顯。任剛等［48］對棕色型、黑色型和黑色白邊型棕背伯勞MC1R 基因序列分析發(fā)現(xiàn)4 種單倍型：H1、H2、H3和H4，其中黑色型和黑色白邊型共享單倍型H3，說明黑色型及黑色白邊型與棕色型的羽色基因存在較為明顯的差異。諸多研究顯示，MC1R 基因可對皮膚、毛色和羽色黑色素的沉積產(chǎn)生影響。

6 總結(jié)

綜上所述，A-FABP、H-FABP、FASN 和LPL基因通過調(diào)控脂肪酸的合成代謝或運輸來影響IMF 沉積，ADSL 和AMPD1 基因與機體內(nèi)ATP 合成IMP 過程密切相關(guān)，IMF 和IMP 分化沉積受多方面因素調(diào)控，基因?qū)ζ渚唧w作用機制有待進一步研究。CAST、CAPN1 和Myf6 基因影響剪切力、失水率、肌纖維直徑、密度等嫩度指標進而調(diào)控嫩度性狀，PRKAG3 作為pH 值的分子標記，TYR 和MC1R 是調(diào)節(jié)動物皮膚、羽色和毛發(fā)等黑色素沉積的重要基因。目前對于候選基因的結(jié)構(gòu)及多態(tài)性有了一些認識，但對其調(diào)控機理和分子機制還了解尚淺，存在僅考慮單一基因而忽略組合效應(yīng)的問題，基因組學(xué)技術(shù)的興起為肉質(zhì)候選基因的挖掘提供了新方法，采用這些技術(shù)能更加精準和快速地對肉質(zhì)性狀基因的具體調(diào)控機理和分子機制進行研究。