猪抗病和免疫相关候选基因的研究进展

杨海玲 ，曾勇庆，王 慧*

（1. 山东农业大学动物科技学院，泰安 271018；2. 青岛市畜牧兽医工作站，青岛 266001）

目前，影响我国养猪业的瓶颈除饲料和市场问题，还有各种疫病所带来的威胁。免疫接种、药物防治、卫生隔离和改善环境等措施，虽取得一定的效果，但仍不能完全控制或消灭疫病的蔓延。药物和疫苗的大量使用使得病原微生物变异加快，疫病控制更加困难。在这种背景下，借助于现代分子遗传育种的理论和手段，通过生物技术等综合育种措施，培育抗病力强的新品种，成为控制病害的最有效途径和最终目标。

1 抗病育种的遗传基础

猪的抗病力可分为一般抗病力和特殊抗病力，其遗传基础不同。一般抗病力不限于抗一种病原体，它受多基因及环境的综合影响，具体体现在机体对疾病的防御机能和对抗原的免疫应答能力的不同，较少受病原体来源、类型和入侵方式的影响。研究表明，当一般疾病的抗性转为特殊免疫反应时，由于抗体反应一般有较高的可遗传性，其遗传力会增加。Morris等研究认为，对特殊疾病抗病性状的选择类似于对生产性状的选择。所以，在猪的抗病育种中，既要针对特殊抗病力进行选择；又要针对一般抗病力进行选择，二者同等重要。特殊抗病力可通过特殊病原体直接攻毒试验进行测定；一般抗病力则比较复杂，如何衡量目前尚无统一标准。由于一般抗病力体现了机体对疾病的整体防御功能，因此，提高机体的一般抗病力也就是提高机体的整体免疫机能。

2 抗病育种的技术方案和选择方法

抗病育种是一项复杂的系统工程，必须从筛选抗病突变基因或基因型、提高机体免疫应答能力、提高总体抗病力等方面着手。抗病育种的技术方案包括直接选择法和间接选择法。

直接选择法是通过筛选抗病个体、同胞和后裔，或通过克隆等方法进行。直接选择具有直观和准确等优点，但由于疾病性状的遗传力较低、世代间隔长，尤其是有些抗病性状和生产性状往往存在负的遗传相关等，使得直接进行抗病选育十分困难。

间接选择法是通过疫苗攻击、体外实验、基因组扫描、筛选遗传标记和QTL定位等方法进行的。近年来，国内外陆续发表了许多有关资源家系中与抗病力或免疫相关的QTL定位的研究成果。Anderson等1998年完成了对免疫反应的若干参数的研究，并查明了一些免疫力QTL。Edfors-Lilja等1998年定位了影响猪免疫性状的QTL，其中4个达到染色体水平的显著效应。Edfors-Lilja等（2000）在野猪与约克夏猪的杂交F2代群体中定位了猪应激状态下白细胞计数的QTL，同时也定位了4个在染色体水平呈显著效应的QTL。2005年Wattrang等进一步确认影响猪白细胞数、血液参数和白细胞功能的QTL在1号和8号染色体上。这些抗病基因或QTL的发现和定位，为开展动物抗病育种研究奠定了重要基础。

3 猪免疫或抗病相关的候选基因

猪抗病育种的最终目标是培育出整体免疫力高的品种或品系。要借助于标记辅助选择培育和提高猪的抗病力，需要首先找到与抗病性或免疫相关的候选基因。

3.1 MHC超基因族

主组织相容性复合体（MHC）是由紧密连锁的高度多态性的基因位点所组成的染色体上的一个遗传区域，广泛存在于脊椎动物，在猪中又称为SLA。SLA复合体基因由Vaimin等首次发现，随后Rabin等将其定位于猪7号染色体。Smith等进一步将其定位于猪7号染色体着丝粒两边，由3个基因簇或区域组成。SLA一般分为3大类，即I类基因、II类基因和III类基因，其中I类基因具有高度多态性。大量研究表明，SLA与抗病力和免疫应答密切相关。Tissot等发现遗传性皮肤恶性黑瘤与SLA复合体有关。Renard等发现腹泻造成的断奶前死亡率与SLA的单倍型类型有关，Lunney等发现SLA的不同单倍型对寄生虫的抗性存在类型的差异。姜范波等发现，SLA基因在二花脸猪免疫系统的高表达可能是该猪种高抗逆性的基础之一。预计在不远的将来，育种工作者可以利用SLA作为一种遗传标记进行标记辅助选择，以培育出一般抗病力强且高产的猪品种。

3.2 天然抗性相关巨嗜蛋白（NRAMP1）基因

NRAMP1定位于猪的第15号染色体（15q23-26）。吴宏梅研究了猪NRAMP基因PCR-RFLP多态性与免疫指标的关系，发现在第6内含子区遗传变异对免疫功能有一定的影响，可作为一个很有价值的一般抗病力的候选基因。

3.3 K88受体和F18受体基因

肠毒素型大肠杆菌（ETEC）是引起仔猪腹泻的主要病原菌，可引发仔猪黄痢、白痢、水肿病等多种大肠杆菌病。ETEC的致病能力决定于它们在宿主小肠上皮细胞的定居能力和产生肠毒素能力；而定居能力则由菌体表面的特异菌毛（称为黏附素）介导。按黏附素的性质（抗原性）可将E.coli分为K88（F4）、K99（F5）、F41（F6）、F17和F18等（房海，1997）。Sellwood等首次发现对E.coliK88ac粘附素引起的腹泻具有抗性的猪是由于小肠粘膜缺乏相应的受体。ETECK88ac粘附素受体按孟德尔两等位基因方式遗传，显性表现粘附性，隐性表现为抗性。研究表明仔猪体内如果缺乏E.coliK88受体或F18受体，就会对相应的血清型大肠杆菌引起的腹泻产生抗性。进一步的研究发现，在猪小肠上皮细胞分离到的两种粘液型唾液糖蛋白，分子量分别为210KDa（IMTGP-1）和240KDa（IMTGP-2），被认为是猪对K88ab和K88ac易感性和抗性重要的决定因子。用外切糖苷酶消化IMTGP-1和IMTGP-2试验表明，β-半乳糖是K88ac识别IMTGP-1和IMTGP-2的重要成分，而K88ad受体是一种中性糖鞘脂，命名为IGLad，K88粘附素识别受体的最少氨基酸序列可能是β-N-乙酰己糖胺（β-HexNAC），而HexNAC末端β-半乳糖的存在会增强K88粘附素的结合。EcoliF18是引起断奶仔猪腹泻及水肿病的主要病原菌,Bertschinser发现，断奶前后仔猪水肿病是F18菌株与细胞表面受体结合释放肠毒素而引起的，缺乏受体能抗腹泻和水肿病。F18受体基因定位于猪的6号染色体，并与血型抑制因子S、红细胞酶系统及氟烷基因紧密连锁。Meijerink等发现，岩藻糖转移酶基因1（FUT1）可作为EcoliF18R的候选基因，AA型为抗性基因型，据此进行标记辅助选择和标记辅助交配，有可能提高群体中A基因频率，培育抗病品系，实现抗病育种。

3.4 氟烷（RYR1）基因

氟烷基因是导致猪应激综合征（PSS）的遗传基础，应激敏感猪在应激状态下产生PSE等劣质猪肉。同时C1843-T1843突变改变了HhaI酶切位点，因而可通过此突变位点判断猪对应激的敏感性。据报道，Haln基因型频率随猪胴体瘦肉率的提高在群体中呈上升趋势。在我国地方品种中，Haln基因频率很低或不存在Haln基因，但部分品种中也有Haln基因存在。在育种过程中，可通过基因检测技术将氟烷敏感基因从群体中剔除。比利时Hanset已成功地利用分子标记辅助导入将抗应激的氟烷阴性基因导入皮特兰猪中。

3.5 MX1蛋白

MX1蛋白是一种GTPase结合蛋白，具有抗病毒作用。Muller等从猪的细胞中分离克隆了全长MX1cDNA序列，包括一个663个氨基酸开放阅读框，预测分子量75.6kDa。Morozumi等报道了在猪MX1基因第14外显子发现2个新的多态性位点，在不同品种中等位基因频率呈现很大差别。

3.6 干扰素（IFN）基因

干扰素是1957年Isaacs和Lindenmann从病毒感染细胞培养中分离到的一种生物活性物质，因这种因子可干扰其他病毒的复制，故命名为干扰素。目前所发现的猪干扰素包括INF-α、β、ω、δ和INF-γ，并且IFN-δ未在其它物种中发现（Domeika,2003）。由于INF-γ不但具有抗病毒作用，而且具有广泛的免疫调节作用，因此可作为疾病抗性的良好候选基因。INF-γ作为抗病性候选基因研究正在广泛展开。

3.7 其他候选基因

免疫球蛋白及其受体基因、C5基因、白细胞介素基因、Toll样受体基因等作为抗病候选基因正在进行广泛的研究。

补体蛋白C3（Complement3,C3）是补体的一个重要成分，参与猪的免疫调节。C3基因的多态性与补体有显著关系，所以C3基因是抗病原微生物的重要候选基因（Wimmers等,2003；Mekchay等,2003）。补体蛋白C5（Complement5,C5）也是补体的一个组成成分，该基因在细胞免疫和体液免疫以及炎症反应中起重要作用。C5蛋白基因的SNP与免疫学参数之间有显著的关联，所以Kumar等（2004）认为C5蛋白基因是一个重要的抗病候选基因。

此外，范志勇等（2005）研究发现，表皮生长因子（EGF）、谷氨酸胺(Gln)和pGRF基因质粒的不同组合形式在增强仔猪兔疫功能方面表现出良好效果。

4 结语

尽管与抗病、免疫能力有关的QTL和候选基因研究在猪上已经取得了一些进展，但是，抗病育种还面临诸多困难。首先，多数情况下，疾病感染是数量性状，是由多个微效基因控制的；且这种数量性状的遗传力很低，通过常规育种选择，进展缓慢。第二，基因的表达调控一般受控于一个复杂的基因网络，通常不会单独起作用，这给分子标记辅助选择带来了极大的干扰和难度。第三，抗病性或易感性指标难以测定，且在兽医临床上对某些疾病的准确诊断通常非常困难，如仔猪腹泻可以由不同类型的大肠杆菌、沙门氏菌等多种病原微生物引发。第四，抗病性的遗传机制非常复杂且受环境因素的影响较大，这给研究带来极大的不便。第五，培育抗病性和易感性极端差异的动物品系很困难。尽管如此，利用动物的遗传特性来培育抗病品种仍具有很大的现实意义，对动物抗病性的研究也会受到遗传育种学家们的高度关注。致谢：本文受国家发改委生物育种高技术专项（2007249051），山东省农业良种工程重大课题（2007LZ013），山东省自然科学基金项目（Y2008D32）和山东省教育厅科技计划项目（J07WF08）资助。