猪繁殖性状主效基因及其合并基因型对产活仔数的影响

武建亮，徐 利，周海深，王丽丽（北京养猪育种中心，北京100194）



猪繁殖性状主效基因及其合并基因型对产活仔数的影响

武建亮，徐 利，周海深，王丽丽
（北京养猪育种中心，北京100194）

摘 要：研究分析了大白、长白和杜洛克3个品种ESR和FSH-β基因的多态性及单基因、多基因合并与产活仔数的关系。结果表明：ESR和FSH-β基因在3个品种中均检测到AA、AB和BB 3种基因型，且A基因为优势基因型。ESR和FSH-β基因在3个品种中，产活仔数具有按照基因型AA、AB、BB递增的趋势，BB型个体产活仔数显著高于AA和AB 型（P<0.05），BB型为优良基因型。合并基因型在3个品种中，BBBB型产活仔数均显著高于其他合并基因型（P<0.05），为最优合并基因型，AAAA为最劣合并基因性；合并基因型效应显著（P<0.05），且高于单基因效应。因此，可以将这2个基因通过分子标记辅助选择或分子标记辅助选配的方法应用到猪的生产实践中，以提高猪的产仔数。

关键词：猪；ESR基因；FSH-β基因；合并基因型；产活仔数

猪的繁殖力是影响猪生产效益的重要因素之一，产仔数的提高能大幅度增加生猪的产量，给养猪业带来巨大的经济效益。繁殖性状作为养猪生产的重要经济性状，其遗传力较低，常规育种方法很难取得较大的遗传进展，而分子育种则为显著改良产仔数等低遗传力性状提供了有效途径。雌激素受体(Estrogen receptor，ESR)基因和促卵泡激素β亚基(Follicle-stimulating hormone beta subunit，FSH-β)基因是目前已经被证实的猪产仔数的主效基因[1，2]。ESR基因参与雌性脊椎动物性腺组织基因的表达与调控并改变雌激素基因的转录，直接影响胚胎着床前的发育和胚胎的存活，在雌性个体第二性征和繁殖周期的维持及影响繁殖力的方面起着关键作用。1994年Rothschild等证实ESR基因存在可以被PvuⅡ内切酶识别的遗传变异位点，大量研究表明，B基因为65 bp和56 bp，A基因为120 bp，将ESR基因分为AA、AB和BB 3种基因型[3，4]。FSH-β基因能够影响生长卵泡的数量、刺激卵泡的发育，并与促黄体素协同激发卵泡的成熟、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种基因型[2]。繁殖性状为多基因控制性状，对于多个候选基因及其合并基因型效应的分析，将有助于提高母猪的繁殖性状[5]。本文检测了北京养猪育种中心大白、长白和杜洛克3个品种ESR和FSH-β的不同基因型，并分析了单基因及合并基因型对产活仔数的影响，并将携带优良基因的个体应用到配套系选育中。

1　 材料与方法

1.1实验材料

在北京养猪育种中心的下属猪场采集了大白、长白和杜洛克3个品种共600头母猪的耳组织，放入75%的酒精中于-20℃保存。同时收集相关母猪的产仔数等资料。DNA提取试剂盒、PCR相关试剂、内切酶、Marker、琼脂糖、TAE 缓冲液等购自宝生物工程(大连)有限公司(TAKARA公司)。

1.2DNA提取

按照DNAiso Reagent*试剂盒说明书提取DNA，-20℃保存。

1.3PCR反应

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采用相同的反应体系： 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采用相同的反应条件： 94 ℃变性4 min，33次循环( 94 ℃，30 s ；54.5℃，30 s ；72 ℃，30 s) ，72 ℃延伸5 min。

1.4多态性检测

ESR采用PCR-RFLP分析：7.5 μL PCR 产物加入0.5μLPvuⅡ内切酶，1.5 μL 10×Buffer(稀释液)，5.5μLH2O，共15 μL，37 ℃水浴3 h ；酶切产物用2% 琼脂糖电泳检测分型。电泳后在紫外灯下观察结果并在凝胶成像系统上照相。FSH-β 等位基因由片段插入组成，经琼脂糖凝胶电泳检测PCR 产物即可见多态性。

1.5数据分析

对数据进行统计分析。不同基因型对产仔数的影响用SPSS 17.0软件中的一般线性模型(GLM)进行统计分析，GLM为：

y=μ+B+P+E+F+EF+e

式中： y表示产仔数，μ表示总体的均值，B表示品种，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表示残差效应。

Levene’s检验用于方差的同质性检验，该检验是在k-1 和N-k的自由度下进行的F值统计量分析，该检验中k表示样本分组的大小，N表示样本的大小。产仔数的多重比较用Duncan’s方法。所有数据用“平均值±标准误”表示。

2　 结果与分析

2.1ESR和FSH-β基因多态性检测

ESR检测到3 种基因型(图1)：AA 型为一条长约121 bp的条带；BB型有65 bp和56bp的条带；AB 基因型为121 bp、65 bp、56bp条带。FSH-β检测到3 种基因型(图2)：AA 型有一条长约500 bp的条带，AB 型有一条500 bp的条带和一条220 bp长的条带，BB 型有一条220 bp长的条带。

图1　ESR基因多态性检测结果

图2　FSH-β基因多态性检测结果

2.2基因频率和基因型频率

根据ESR和FSH-β基因不同基因型在各品种中的检出个数，计算基因频率和基因型频率，结果见表1。ESR基因在大白、长白和杜洛克3个品种中均表现AA和AB型较多，BB型最少，A等位基因频率略高于B等位基因。FSH-β不同基因型在3个品种中的分布基本与ESR基因一致，AA 和AB型较多，BB型最少，A为优势等位基因。

2.3ESR和FSH-β基因多态性与产仔数间的关系

就单个基因效应而言，对猪产活仔数的影响见表2。ESR基因 BB基因型对大白和杜洛克猪的产活仔数极显著高于AA 和AB型(P<0.01)，长白猪中，BB和AB型产活仔数极显著高于AA型(P<0.01)，BB型产活仔数显著高于AB型 (P<0.05)。3个品种的产活仔数具有按照基因型AA、AB、BB递增的趋势，BB型为优良基因型。FSH-β基因BB产活仔数显著高于AA和AB型(P<0.05)，且极显著高于AA 型(P<0.01)，AB型产活仔数均显著高于AA型(P<0.05)。与ESR基因一致，3个品种的产活仔数具有按照基因型AA、AB、BB递增的趋势，BB型为优良基因型。

表1　ESR和FSH-β的基因频率和基因型频率

表2　ESR和FSH-β基因对产活仔数的影响 头

2.4ESR和FSH-β基因合并基因型与产仔数间的关系

利用一般线性模型对ESR和FSH-β基因合并基因型对各品种产活仔数进行分析(表3)，ESR和FSH-β基因合并后存在9种合并基因型，由表3可以看出，在大白、长白和杜洛克3个品种中，BBBB型产活仔数均显著高于其他合并基因型(P<0.05)，为最优合并基因型；AAAA型产活仔数显著低于其他合并基因型(P<0.05)，为最劣合并基因型。其他中间合并基因型表现出类似单基因的效应，如杜洛克产活仔数AAAA型为8.79头，ABAA型为9.69头，BBAA型为10.25头，即在同一基因型(AA)下，产活仔数有按照AA、AB、BB递增的趋势，同单基因效应。合并后效应高于单基因效应，如大白猪ESR基因BB型产活仔数为11.63头，FSH-β基因BB型产活仔数为11.46头，合并基因型BBBB型产活仔数为13.50头。

表3　合并基因型对产活仔数的影响 头

2.5胎次对产活仔数的影响

头胎和经产母猪产活仔数分析见表4。在大白品种中，不管ESR和FSH-β基因为哪种基因型，经产母猪的产活仔数都高于头胎母猪的产活仔数。长白品种仅在ESR基因的AB型和FSH-β基因的AB和BB型中头胎母猪产活仔数略高于经产母猪产活仔数。杜洛克品种仅在ESR基因的AB型中头胎母猪产活仔数略高于经产母猪产活仔数。

表4　胎次对产活仔数的影响 头

2.6猪产活仔数差异性分析

猪产活仔数在不同品种、不同胎次及不同基因的各基因型之间存在一定的差异，该研究通过建立一般线性模型进行方差分析剖析了差异的来源，结果见表5。建立的一般线性模型对于猪不同品种、不同胎次及不同基因的各基因型之间的产活仔数的分析是适宜的(P<0.01)，其校正的R2统计量为0.178，胎次差异显著(P<0.05)，品种、ESR、FSH-β以及后二者合并基因型对猪产活仔数没有显著效应。说明猪产活仔数的差异主要来源于不同胎次的差异。

表5　猪产活仔数在不同品种、胎次及不同基因型中的方差分析

3　讨论

3.1ESR和FSH-β的基因多态性分析

本研究以北京养猪育种中心下属猪场饲养的3个品种共600头猪为研究对象，分析了ESR和FSH-β的基因多态性、各基因型和合并基因型的分布及其与产活仔数的关系。在大白、长白和杜洛克3个品种中，ESR和FSH-β基因都存在AA、AB和BB 3种基因型，大白品种中的基因频率和基因型频率与李千军(2010)[6]、刘远(2011)[7]的相关研究结果基本一致，而与刘超等(2013)[8]8ESR基因B等位基因频率为0.6315，高于A等位基因频率0.3685的研究结果有所差异。说明ESR和FSH-β基因在不同遗传背景的猪品种中各基因型分布及其优势基因型有所差异。

3.2ESR和FSH-β的单基因效应分析

本研究中大白猪FSH-β基因的BB型对AA型表现为有利基因型，且BB型母猪的产活仔数显著优于AA型个体，该结论与刘超等(2013)的研究结果一致，大白猪中ESR基因BB型为优良基因型，且产活仔数呈现AA、AB、BB递增趋势的结论与其他相关报道一致[6，9，10]。也有相关报道显示ESR基因AA型产仔数高于BB型，与AA和AB基因型相比，BB基因型具有更高的产仔数，但差异不显著[3，4，11，12]。与赵要风等(1999)[13]的研究结果大白、长白和杜洛克等国外猪种中FSH-β优良基因型为BB 型一致。陈克飞、施启顺等人也证实在大白、长白猪中BB型母猪产仔数和产活仔数比AA型明显的多[9，14]。说明ESR和FSH-β对繁殖性状的影响在不同地区以及母猪不同胎次间存在一定差异。

3.3ESR和FSH-β合并基因型效应分析

猪的繁殖性状受多个基因影响，且多个基因合并基因型遗传效应并非各单基因型效应的简单相加，而是高于单基因型效应[15]141。本研究大白、长白和杜洛克3个品种中，BBBB型为最优合并基因型，产活仔数均显著高于其他合并基因型(P<0.05)，这一结果与大多研究结果一致[8，15-17]。且其他合并基因型中，某一基因型(AA)固定条件下，产活仔数有按照AA、AB、BB递增的趋势，同单基因效应，这一结果与王立辛(2011)[16]的研究一致，本研究结果表明合并后效应高于单基因效应，如大白猪ESR基因BB型产活仔数为11.63头，FSH-β基因BB型产活仔数为11.46头，合并基因型BBBB型产活仔数为13.50头，这也与相关研究结果一致[15]140。

ESR和FSH-β对猪产仔数具有显著的效应，且多基因的合并效应高于单基因效应，因此可以将这2个基因通过分子标记辅助选择或分子标记辅助选配的方法应用到猪育种的生产实践中，以提高猪的产仔数。本研究通过ESR和FSH-β基因多态性的检测，将单基因或合并基因型优良基因型个体通过分子标记辅助选配的方法应用到中育配套系选育过程中，以期提高配套系的产仔数，试验数据将在随后的研究中验证。

参考文献

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(收稿日期：2015-12-24)

作者简介：武建亮，男，博士，从事种猪生产与管理工作，E-mail: wwwjl1617@163.com

基金项目：北京三元种业科技股份有限公司自立课题，课题编号：SYZYZ20130015。