豬繁殖性狀主效基因及其合并基因型對產活仔數的影響

武建亮，徐 利，周海深，王麗麗（北京養豬育種中心，北京100194）

?

豬繁殖性狀主效基因及其合并基因型對產活仔數的影響

武建亮，徐 利，周海深，王麗麗
（北京養豬育種中心，北京100194）

摘 要：研究分析了大白、長白和杜洛克3個品種ESR和FSH-β基因的多態性及單基因、多基因合并與產活仔數的關系。結果表明：ESR和FSH-β基因在3個品種中均檢測到AA、AB和BB 3種基因型，且A基因為優勢基因型。ESR和FSH-β基因在3個品種中，產活仔數具有按照基因型AA、AB、BB遞增的趨勢，BB型個體產活仔數顯著高于AA和AB 型（P<0.05），BB型為優良基因型。合并基因型在3個品種中，BBBB型產活仔數均顯著高于其他合并基因型（P<0.05），為最優合并基因型，AAAA為最劣合并基因性；合并基因型效應顯著（P<0.05），且高于單基因效應。因此，可以將這2個基因通過分子標記輔助選擇或分子標記輔助選配的方法應用到豬的生產實踐中，以提高豬的產仔數。

關鍵詞：豬；ESR基因；FSH-β基因；合并基因型；產活仔數

豬的繁殖力是影響豬生產效益的重要因素之一，產仔數的提高能大幅度增加生豬的產量，給養豬業帶來巨大的經濟效益。繁殖性狀作為養豬生產的重要經濟性狀，其遺傳力較低，常規育種方法很難取得較大的遺傳進展，而分子育種則為顯著改良產仔數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，FSH-β)基因是目前已經被證實的豬產仔數的主效基因[1，2]。ESR基因參與雌性脊椎動物性腺組織基因的表達與調控并改變雌激素基因的轉錄，直接影響胚胎著床前的發育和胚胎的存活，在雌性個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鍵作用。1994年Rothschild等證實ESR基因存在可以被PvuⅡ內切酶識別的遺傳變異位點，大量研究表明，B基因為65 bp和56 bp，A基因為120 bp，將ESR基因分為AA、AB和BB 3種基因型[3，4]。FSH-β基因能夠影響生長卵泡的數量、刺激卵泡的發育，并與促黃體素協同激發卵泡的成熟、排卵。研究表明，FSH-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，對于多個候選基因及其合并基因型效應的分析，將有助于提高母豬的繁殖性狀[5]。本文檢測了北京養豬育種中心大白、長白和杜洛克3個品種ESR和FSH-β的不同基因型，并分析了單基因及合并基因型對產活仔數的影響，并將攜帶優良基因的個體應用到配套系選育中。

1　?材料與方法

1.1實驗材料

在北京養豬育種中心的下屬豬場采集了大白、長白和杜洛克3個品種共600頭母豬的耳組織，放入75%的酒精中于-20℃保存。同時收集相關母豬的產仔數等資料。DNA提取試劑盒、PCR相關試劑、內切酶、Marker、瓊脂糖、TAE 緩沖液等購自寶生物工程(大連)有限公司(TAKARA公司)。

1.2DNA提取

按照DNAiso Reagent*試劑盒說明書提取DNA，-20℃保存。

1.3PCR反應

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采用相同的反應條件： 94 ℃變性4 min，33次循環( 94 ℃，30 s ；54.5℃，30 s ；72 ℃，30 s) ，72 ℃延伸5 min。

1.4多態性檢測

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

1.5數據分析

對數據進行統計分析。不同基因型對產仔數的影響用SPSS 17.0軟件中的一般線性模型(GLM)進行統計分析，GLM為：

y=μ+B+P+E+F+EF+e

式中： y表示產仔數，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。

Levene’s檢驗用于方差的同質性檢驗，該檢驗是在k-1 和N-k的自由度下進行的F值統計量分析，該檢驗中k表示樣本分組的大小，N表示樣本的大小。產仔數的多重比較用Duncan’s方法。所有數據用“平均值±標準誤”表示。

2　?結果與分析

2.1ESR和FSH-β基因多態性檢測

ESR檢測到3 種基因型(圖1)：AA 型為一條長約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檢測到3 種基因型(圖2)：AA 型有一條長約500 bp的條帶，AB 型有一條500 bp的條帶和一條220 bp長的條帶，BB 型有一條220 bp長的條帶。

圖1　ESR基因多態性檢測結果

圖2　FSH-β基因多態性檢測結果

2.2基因頻率和基因型頻率

根據ESR和FSH-β基因不同基因型在各品種中的檢出個數，計算基因頻率和基因型頻率，結果見表1。ESR基因在大白、長白和杜洛克3個品種中均表現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為優勢等位基因。

2.3ESR和FSH-β基因多態性與產仔數間的關系

就單個基因效應而言，對豬產活仔數的影響見表2。ESR基因 BB基因型對大白和杜洛克豬的產活仔數極顯著高于AA 和AB型(P<0.01)，長白豬中，BB和AB型產活仔數極顯著高于AA型(P<0.01)，BB型產活仔數顯著高于AB型 (P<0.05)。3個品種的產活仔數具有按照基因型AA、AB、BB遞增的趨勢，BB型為優良基因型。FSH-β基因BB產活仔數顯著高于AA和AB型(P<0.05)，且極顯著高于AA 型(P<0.01)，AB型產活仔數均顯著高于AA型(P<0.05)。與ESR基因一致，3個品種的產活仔數具有按照基因型AA、AB、BB遞增的趨勢，BB型為優良基因型。

表1　ESR和FSH-β的基因頻率和基因型頻率

表2　ESR和FSH-β基因對產活仔數的影響 頭

2.4ESR和FSH-β基因合并基因型與產仔數間的關系

利用一般線性模型對ESR和FSH-β基因合并基因型對各品種產活仔數進行分析(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、長白和杜洛克3個品種中，BBBB型產活仔數均顯著高于其他合并基因型(P<0.05)，為最優合并基因型；AAAA型產活仔數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出類似單基因的效應，如杜洛克產活仔數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，產活仔數有按照AA、AB、BB遞增的趨勢，同單基因效應。合并后效應高于單基因效應，如大白豬ESR基因BB型產活仔數為11.63頭，FSH-β基因BB型產活仔數為11.46頭，合并基因型BBBB型產活仔數為13.50頭。

表3　合并基因型對產活仔數的影響 頭

2.5胎次對產活仔數的影響

頭胎和經產母豬產活仔數分析見表4。在大白品種中，不管ESR和FSH-β基因為哪種基因型，經產母豬的產活仔數都高于頭胎母豬的產活仔數。長白品種僅在ESR基因的AB型和FSH-β基因的AB和BB型中頭胎母豬產活仔數略高于經產母豬產活仔數。杜洛克品種僅在ESR基因的AB型中頭胎母豬產活仔數略高于經產母豬產活仔數。

表4　胎次對產活仔數的影響 頭

2.6豬產活仔數差異性分析

豬產活仔數在不同品種、不同胎次及不同基因的各基因型之間存在一定的差異，該研究通過建立一般線性模型進行方差分析剖析了差異的來源，結果見表5。建立的一般線性模型對于豬不同品種、不同胎次及不同基因的各基因型之間的產活仔數的分析是適宜的(P<0.01)，其校正的R2統計量為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豬產活仔數沒有顯著效應。說明豬產活仔數的差異主要來源于不同胎次的差異。

表5　豬產活仔數在不同品種、胎次及不同基因型中的方差分析

3　討論

3.1ESR和FSH-β的基因多態性分析

本研究以北京養豬育種中心下屬豬場飼養的3個品種共600頭豬為研究對象，分析了ESR和FSH-β的基因多態性、各基因型和合并基因型的分布及其與產活仔數的關系。在大白、長白和杜洛克3個品種中，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(2011)[7]的相關研究結果基本一致，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的研究結果有所差異。說明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勢基因型有所差異。

3.2ESR和FSH-β的單基因效應分析

本研究中大白豬FSH-β基因的BB型對AA型表現為有利基因型，且BB型母豬的產活仔數顯著優于AA型個體，該結論與劉超等(2013)的研究結果一致，大白豬中ESR基因BB型為優良基因型，且產活仔數呈現AA、AB、BB遞增趨勢的結論與其他相關報道一致[6，9，10]。也有相關報道顯示ESR基因AA型產仔數高于BB型，與AA和AB基因型相比，BB基因型具有更高的產仔數，但差異不顯著[3，4，11，12]。與趙要風等(1999)[13]的研究結果大白、長白和杜洛克等國外豬種中FSH-β優良基因型為BB 型一致。陳克飛、施啟順等人也證實在大白、長白豬中BB型母豬產仔數和產活仔數比AA型明顯的多[9，14]。說明ESR和FSH-β對繁殖性狀的影響在不同地區以及母豬不同胎次間存在一定差異。

3.3ESR和FSH-β合并基因型效應分析

豬的繁殖性狀受多個基因影響，且多個基因合并基因型遺傳效應并非各單基因型效應的簡單相加，而是高于單基因型效應[15]141。本研究大白、長白和杜洛克3個品種中，BBBB型為最優合并基因型，產活仔數均顯著高于其他合并基因型(P<0.05)，這一結果與大多研究結果一致[8，15-17]。且其他合并基因型中，某一基因型(AA)固定條件下，產活仔數有按照AA、AB、BB遞增的趨勢，同單基因效應，這一結果與王立辛(2011)[16]的研究一致，本研究結果表明合并后效應高于單基因效應，如大白豬ESR基因BB型產活仔數為11.63頭，FSH-β基因BB型產活仔數為11.46頭，合并基因型BBBB型產活仔數為13.50頭，這也與相關研究結果一致[15]140。

ESR和FSH-β對豬產仔數具有顯著的效應，且多基因的合并效應高于單基因效應，因此可以將這2個基因通過分子標記輔助選擇或分子標記輔助選配的方法應用到豬育種的生產實踐中，以提高豬的產仔數。本研究通過ESR和FSH-β基因多態性的檢測，將單基因或合并基因型優良基因型個體通過分子標記輔助選配的方法應用到中育配套系選育過程中，以期提高配套系的產仔數，試驗數據將在隨后的研究中驗證。

參考文獻

[1]Rothschild M，Jacobson C，Vaske D，et al.The estrogen receptor locus is associated with a major gene influencing litter size in pigs[J].Proc Natl AcadSci U S A.1996，93(1)：201-205.

[2]Zhao Y F.FSH-β subunit gene is associated with major gene controlling litter size in commercial pig breeds[J].Science in China，1998，41(6)：664-668.

[3]Goliasova E，Wolf J.Impact of the ESR gene on litter size andproduction traits in Czech Large White pigs[J].Animal Genetics，2004，35(4)：293-297.

[4]Bárbara A，Fernando HB，Robson CA，et al.Association of the estrogen receptor gene PvuⅡ restriction polymorphism with expected progeny differences for reproductive and performance traits in swine herds in Brazil[J].Genetics and Molecular Biology，2006，29(2)：273-277.

[5]Cooke DJ，Crowe M A，Roche JF，et al.onadotrophin heterogeneity and its role in farm animal reproduction[J].Animal Reproduction Science，1996，41(2)：77-99.

[6]李千軍，王立剛，穆淑琴，等.ESR、FSHβ 及OPN 基因多態性與母豬繁殖性狀的關聯分析[J].中國畜牧獸醫，2010，37(10)：139-142.

[7]劉遠，張曉佩，高承芳，等.ESR基因多態性對不同胎次的大白豬母豬產活仔數的影響[J].中國畜牧獸醫，2011，38(3)：160-162.

[8]劉超，沈君葉，朱士恩，等.FSH-β、ESR、BF基因對大白豬繁殖性狀的遺傳效應分析[J].中國畜牧雜志，2013，49(17)： 6-11.

[9]陳克飛，黃路生，李寧，等.豬FSH-β及ESR 合并基因型對豬產仔數性狀的影響[J].科學通報，2000，45(18)：1963-1966.

[10]蘭旅濤，周利華，李琳，等.3個外來種豬群ESR 基因位點多態性及其與繁殖性能相關性分析[J].江西農業大學學報.，2006，28(1)： 115-118.

[11]李慶崗，王志秀，張博，等.FSHβ、ESR和PRLR基因多態性與淮豬新品系產仔數相關性分析[J].養豬，2014(1)： 52-56.

[12]Isler BJ，Irvin KM，Neal SM，et al.Examination of the relationship between the estrogen receptor gene and reproductive traits in swine[J].J Anim Sci.2002，80(9)：2334-2339.

[13]趙要風，李寧，肖璐，等.豬FSHβ亞基基因結構區逆轉座子插入突變及其與豬產仔數關系的研究[J].中國科學(C 輯)，1999，29(1)： 81-86.

[14]施啟順，柳小春，劉志偉，等.5個與豬產仔數相關基因的效應分析等[J].遺傳，2006，28(6)：652-658.

[15]ChenK F，Li N，HuangL S，et al.The combined genotypes effect of ESR and FSHβ genes on litter size traits in five different pig breeds[J].Chinese Science Bulletin.2001，46(2)：140-143.

[16]王立辛，蘇玉虹，高繼紅.豬ESR、FSH-β和PRLR基因合并基因型對產仔數的影響[J].中國農學通報，2011，27(29)：18-22.

[17]管玲玉，馬力鵬，劉麗娟，等.FSH-β和ESR基因多態性對大白豬產活仔數的影響[J].豬業科學，2015，32(1)：114-115.

(收稿日期：2015-12-24)

作者簡介：武建亮，男，博士，從事種豬生產與管理工作，E-mail: wwwjl1617@163.com

基金項目：北京三元種業科技股份有限公司自立課題，課題編號：SYZYZ20130015。