猪FUT1基因的多态性及与性状关联的研究进展

张 艳，叶佳欣，俞向前，叶承荣，朱建国，2*

（1.上海交通大学农业与生物学院兽医生物技术重点实验室，上海 200240；2上海市浦东新区动物疫病预防控制中心，上海 201299）

随着人类对动物性食品安全要求的不断提高，以及现代化养猪生产的需要， 抗病育种已经成为世界猪育种研究的热点内容之一。a-1岩藻糖转移酶基因FUTl是控制大肠杆菌F18(Enterotoxigenic Escherichiacoli F18，ECFl8)侵染猪小肠的受体蛋白表达的候选基因，与仔猪水肿病、腹泻等疾病相关，对动物健康造成很大的影响。FUTl基因是迄今为止找到的为数不多的抗性基因或抗性标记之一，若要在抗病育种中应用该基因，需要进行包括抗性和生产性能在内的全面遗传评价。FUT1基因不仅与断奶仔猪腹泻和仔猪水肿病有很大关系，相关研究表明其与产仔数，断奶仔猪日增重，肉质和胴体等性状也有一定联系。对FUT1的深入研究，不仅可以发现中国地方种猪的资源优势，同时也可以为今后的标记辅助育种及培育新的抗病猪品系提供一定的科学依据。

1 FUT1 简介

肠毒素大肠杆菌F18是引起仔猪断奶后水肿和腹泻病的主要病原菌。ECFl8通过其黏附素黏附于仔猪小肠黏膜上皮细胞刷状缘，产生类肠毒素，通过渗透，引发组织胺的释放，导致血管壁损伤，水分大量渗出而引起水肿和腹泻病。4～12周龄仔猪因此病原菌感染的发病率为30%～40%，发病仔猪死亡率为40%，有时甚至高达90%，这在养猪业中造成了极大的经济损失。ECF18 能否致病取决于小肠黏膜上皮细胞刷状缘有无受体。F18 受体基因定位于猪6号染色体上， 并与血型抑制因子S 和氟烷基因连锁[1]。研究表明， 该受体基因一侧的α-1岩藻糖转移酶(α1- fucosytransferase， FUT1) 基因可作为对F18 介导的黏附受体蛋白的 候 选 基 因[2]。FUT1 基 因 M857 序列测定表明M857 处存在C/T 突变[3]。FUT1 基 因 第 307 位 存 在 G-A 点突 变 ， AA 基 因 型 为ECF18 抗 性猪，GG 基因型为易感猪， 等位基因G对A是显性[4]。可将FUTl作为ETECF18R的候选基因，通过标记辅助选择，实现抗病育种。

2 FUT1类基因的多态性

研究结果表明 具有FUT1类基因不同基因型的猪对断奶仔猪水肿病和腹泻病抵抗能力有差异，对猪生产性能，胴体肉质等有不同程度的影响， 因此了解不同猪的FUT1类基因分型， 寻找不同类型与疾病抗性能力，生产性能等之间的关系， 将对猪的抗病育种产生重大的指导意义。目前对FUT1基因遗传变异的分型研究大多采用PCR- RFLP方法，研究的突变位点为M307和857位点。

晏学明[5]采用PCR- RFLP方法对国外杜洛克猪、长白猪、大白猪、汉普夏猪和皮特兰猪5个瘦肉型猪种检测，扩增FUTl基因片段长度为421 bp，在其开放阅读框的307 bp处存在一个点突变，即G突变成A。PER产物经限制性内切酶Hin6I酶切后，产生AA、AG和GG 3种基因型，其分布频率分别 为 ：0.028，0.244和 0.728。 等 位基因A和G的基因频率分别为0.15和0.85。在不同品种猪中易感AG和GG型均占绝对优势(97.2%)，而抗性AA型仅为2.8%。检测结果表明，这些猪种在FUT1基因开放阅读框的307座位均存在不同程度的多态性。

包文斌[6]采用PCR一RFLP方法对国外品种杜洛克猪FUT1基因多态性进行分析，结果发现：杜洛克猪FUT1基因开放阅读框307位点经Hin6 I酶切后，检测到从AA、AG和GG 3种基因型，从基因型的频率为0.157，A基因的频率为0.353。王大力[7]等采用PCR—RFLP方法对经20年培育品种军牧l号白猪FUTl基因M307核苷酸G/A突变位点的多态性进行分析。结果表明，军牧1号白猪FUTl基因M307位点存在3种基因型，分布趋势为AG＞AA＞GG，等位基因A的频率为0.604 8，为优势等位基因。X2适合性检验结果表明，军牧l号白猪FUTl基因在M307位点上呈Hardy-Weinberg平衡状态。

施启顺等[8]和晏学明等[9]分别对FUT1基因的多态性进行了研究，均认为国内地方猪种不含有AA基因型个体，而且除临高猪和鄂西黑猪外，所有地方猪种均未发现AG基因型个体，呈现极端偏态分布。外来猪种的FUT1基因中M307位点具有多态性，存在AA、AG和GG 3种基因型。以上对国外品种和国内培育品种的研究均支持施启顺等和晏学明等的结论。国内对地方种猪的部分研究也支持其结论。

刘文举[10]等研究表明中国地方猪种监利猪和大监猪FUTl基因型只有一种BB型（其他文献为GG型），均没有检测到突变，具有国内品种抗应激的特性以及对大肠杆菌敏感的特点。这与施启顺等和晏学明等结论相同。吴圣龙等[11]利用PCR-RFLP 方法检测了1个野猪以及20个中外家猪猪种(群)共696个个体在FUT1基因开放阅读框架的857核苷酸位点的遗传变异， 结果表明： 在所有猪种中， 均未检测到抗性的AA型纯合子，在外来猪种杜洛克和约克夏、国内猪种临高猪和杂交猪种中检测到AG型杂合子，外来猪种中的皮特兰、长白猪以及除临高猪外的所有国内猪种和野猪均表现为极端的单态分布，只有易感的GG 基因型。研究结果提示，中国地方猪种不具备抵抗F18大肠杆菌的遗传基础，与外来猪种确实存在差异。其结论支持施启顺等和晏学明等。

但部分研究与施启顺等和晏学明等结论相悖。包文斌[12]2006年课题组利用FUTl基因标记对地方猪种苏太猪核心群全面测基因型，结果在643头苏太猪母猪和17头苏太猪公猪中分别检测到65头和3头AG基因型个体；这与施启顺等和晏学明等研究结论所有地方猪种均未发现AG基因型个体相悖。且包文斌课题组通过适当选种选配，组建了苏太猪抗F18大肠杆菌病育种基础群，共计576头。采用PCR—RFLP方法对苏太猪抗F18大肠杆菌病育种基础群FUTl基因M307多态性进行分析。结果表明，基础群中576个个体FUTl基因M307位点经Hin6 I酶切后，产生AA、AG和GG 3种基因型，基因型频率分别为0.235、0.609和0.156，抗性基因A为优势等位基因，频率为0.540；群体显著偏离了Hardy-Weinberg平衡状态(P＜0.01) 。朱弘焱[13]等对东北荷包猪采用PCR-RFLP技术检测，用Hin6 I限制性内切酶对扩增片段进行酶切.检测到GG、AG和AA 3种基因型。频率各有不同，具有多态性。国内地方猪种荷包猪检测出A等位基因，且A的频率基本相同，且均高于国外猪种，这一结果与施启顺等和晏学明等国内地方猪种不含有AA基因型个体的结论截然相反。荷包猪中GG基因型为优势基因型，AA基因型数量相对较少，这与其他研究者的结果类似。

国内猪种检测到AA型基因，原因很可能与品种有关，另外与地区差异也有很大关系。我国地方猪种为地方特色品种，与其他地区猪种很少有基因交流。国外猪种AA抗性基因检出频率较高，可能因为AA抗性基因有可能起源于西方猪种。而国内地方猪种是否没有AA型抗性基因，除临高猪和鄂西黑猪外，所有地方猪种均未发现AG基因型个体，国内外研究学者结论多不统一，具体结论有待进一步研究确认。

3 FUT1类基因的关联分析

3.1 FUT1类基因与产仔性能的关联分析

作为仔猪断奶后水肿病和腹泻病的抗性基因型，AA基因型的产仔性能以及其他重要的经济性状究竟如何，是利用其为素材进行抗性配套系的培育中需要关注的问题。许多研究表明FUT1类基因M307位点的多态性对产仔数存在显著影响。何小平等[14]对猪FUTl基因M307位点的多态性与产仔性状进行了关联性分析，AA与GG产仔数差异显著，AA与AG、AG与GG产仔数差异不显著。3种基因型猪产仔数均值依次为AA＞AG＞GG。朱弘焱[15]等研究表明荷包猪FUT1基因M307位点的AA基因型个体每个胎次的总产仔数，均高于AG和GG基因型个体，且AA基因型个体第3胎和第4胎的总产仔数显著高于AC和GG基因型的个体(P＜0.05)。从基因型对产仔性能而言是有益基因型。

3.2 FUT1类基因与胴体，肉质，仔猪日增重等的关联分析

分子标记辅助选择为动物的遗传育种带来了新的活力，但任何一个标记应用价值的确定都要综合多方面的分析，包括标记基因型对目标性状的影响，还有对其他相关性状的影响等。最理想的分子标记是其某个基因型或等位基因对多个经济性状都有利，或对部分性状有利而对其他无影响。相关学者除了对FUT1基因在进行多态性分析外，对其与胴体，体重，肉质等相关性状也进行了关联分析。

研究表明FUT1 基因型与猪达上市体重日龄无明显差异， 但AG 基因型猪的试验期平均日增重明显高于GG基因型( P=0.024) 。AA基因型猪肌肉的pH、肌肉系水力、肉色和瘦肉率等均比AG基因型猪的高，而眼肌宽、眼肌面积和膘厚则显著低于后者(P＜0.05)。其他肉质和胴体性状在FUTl基因型间没有显著差异(P＞0.05)。这表明，猪AA基因型对于肉质和胴体性状而言是有益基因型[16]。

3.3 FUT1类基因与部分免疫指标的关联分析

白细胞是机体免疫不可缺少的重要成分。与免疫器官和组织中的许多细胞如巨噬细胞、肥大细胞、成纤维细胞等存在紧密联系，参与机体细胞免疫。在正常生理状态下，白细胞总数反映机体综合的免疫反应能力，属于一般抗病力特征性状。研究表明AA基因型个体的血红蛋白(HGB)和白细胞计数(WTBC)显著高于AG和GG型个体(P＜0.05)，AG和GG型个体间差异不显著(P＞0.05)。众多的研究证实，异嗜性粒细胞与淋巴细胞比率(H/L)是细胞介导免疫的重要性状之一，可以作为应激反应和抗逆性的准确生理指示指标[17-18]。当机体受到外界刺激时(如病原体入侵，热刺激等)，淋巴细胞和单核细胞在血液中的含量会下降，异嗜性粒细胞增加，因此H/L的值升高[19-20]。相关研究表明，AA基因型个体的H/L比率明显低于AG和GG基因型个体，这表明AA基因型个体抗应激和抗逆性强，在相同的应激条件下，缓解应激引起的特异性和非特异性反应的能力比AG和GG基因型个体强。

4 讨论

仔猪腹泻和水肿病是一种重要的传染病，此病从出生到断奶这一阶段的死亡率高达11.5%～29.5%。该病主要是由肠毒素型大肠杆菌的特定抗原F18的不同血清型引起的。而FUTI基因可作为F18介导的黏附呈敏感性或抗性遗传性状的一个候选基因。考虑到该基因既与仔猪的腹泻和水肿病相关，同时还是一个影响母猪繁殖性状的候选基因。在猪抗F18大肠杆菌病育种基础群中提高FUTl基因M307位点A等位基因的频率不仅可以提高猪群对F18大肠杆菌的抗性，对于免疫应答能力和一般抗病力也是有利的。尽管近年来养猪生产中营养条件和环境条件已得到大大改善， 但是在这种情况下， 全国猪水肿病的发病率仍然呈逐年上升趋势。在生产实践中可以通过控制诱发猪水肿病发生的诸多因素， 使之在一定程度上降低F18大肠杆菌病的发生率， 但提高抗性基因A的基因频率仍然十分必要，这可以从遗传基础上降低猪水肿病的发病率。中国地方猪种中已发现的在M307位点存在多态性的海南临高猪，鄂西黑猪和东北荷包猪的品种资源保存具有非常重要的意义。对FUT1基因分析，为后续的分子标记辅助选择/育种提供一定的理论依据。

然而大部分研究学者对FUT1基因多态性的研究结论并不相同，有的甚至完全相反。争论焦点主要在中国地方猪种中是否存在AA抗病基因型，及除了临高猪，鄂西黑猪之外是否还有其他中国地方猪种存在AG基因型。对于FUT1基因多态性在中国地方猪种中是否存在，还有待深入研究。M307位点的突变引起的不同基因型间的生产性能，除了猪肌肉的pH、肌肉系水力、肉色、瘦肉率、眼肌宽、眼肌面积、膘厚和断奶窝重等有关系外，是否对其他性状有一定影响有待考证。M857位点的多态性与性状的关联分析目前还未见报道，是否还存在其他与经济性状相关多态位点，尚待迸一步研究。

国内近10个省份ETEC F18大肠杆菌病(主要诱发仔猪水肿病)的流行病学调查结果表明，外来猪种和含外血的杂种猪发病率高于国内地方品种猪，似乎与中国地方猪种不具备抵抗ETEC F18大肠杆菌的遗传基础这一事实不符。吴圣龙[5]等初步推测，猪种的生长速度与ETEC F18大肠杆菌病的发生具有密切的关系，研究的结果提示有必要对中国地方猪种所具备的上述遗传抗性做更深入的研究，寻找、定位其相应的抗性基因。

对M857 位点克隆和测序的结果发 现 ， 该位 点 存在 C/T 突 变 ， 突 变的结果导致氨基酸由精氨酸变为色氨酸， Meijerink 等在国外猪种中发现该位点突变为A/G， 氨基酸改变为精氨酸到谷氨酸， 研究的结果并不一致。中国猪种和国外猪种抗病性状的遗传基础可能存在差异。该位点的变异是否在中国猪种中具有普遍性， 还有待进一步验证。

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