枣庄黑盖猪与引进猪遗传关系分析

王继英，赵雪艳，朱晓东，孙厚伟，张 涛，成建国，武 英

（1.山东省农业科学院畜牧兽医研究所，山东省畜禽疫病防治与繁育重点实验室，山东 济南 250100；2.山东春藤食品有限公司枣庄黑盖猪保种场，山东 枣庄 277100）

枣庄黑盖猪（图1和图2），俗称“盖子猪”，其中心产区位于枣庄市境内，属华北型优良地方猪种，存养历史悠久。枣庄黑盖猪具有繁殖率高、哺育力强、肉质细嫩、耐粗抗病、对环境的适应力强等特性。无论从育种还是市场开发方面，枣庄黑盖猪都具有良好的开发利用前景。在市场经济的冲击下，自20世纪80年代开始，大量的国外种猪引入，严重影响了山东省地方猪种的纯度和种质特性的保存，对该猪种进行有效保护已经刻不容缓。

图1 枣庄黑盖猪公猪

图2 枣庄黑盖猪母猪

深入了解猪种的遗传多样性、群体结构及其与山东省主要引进猪种之间的遗传关系，是开展该地方猪科学保护、有效利用的基础。以前主要使用线粒体DNA和微卫星标记进行猪种的遗传变异检测[1-2]，获得的遗传标记数量非常小，不足以在全基因组范围阐述品种遗传特征。随着基因组芯片和二代测序技术的普及，开始利用覆盖基因组范围的SNP标记在全基因组层面上对猪种进行研究[3-4]、深刻揭示群体遗传结构，特别是与引进猪种的亲缘关系。

本研究针对枣庄黑盖猪核心群体，采用SNP芯片在全基因组范围内检测遗传变异（SNP），应用全基因组范围内的遗传标记，分析群体的遗传多样性和遗传结构，以期深入揭示黑盖猪与引进猪种之间的遗传关系，进而为该品种的保护、分子育种和杂交利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间与地点

试验于2017年9—12月在山东省畜禽疫病防治与繁育重点实验室进行。

1.2 试验材料

枣庄黑盖猪（N=30）采自枣庄黑盖猪保种场，大约克（N=27）、长白（N=25）、杜洛克（N=30）、巴克夏（N=41）和皮特兰（N=32）采自山东省外种猪原种场核心群猪群。样本采集时，选取核心群全部种公猪及有代表性的种猪30头左右，取耳组织放入eppendorf离心管中，加入70%酒精，-20℃保存备用。

1.3 基因型测定

利用血液/组织/细胞基因组提取试剂盒（DP304，天根生化科技有限公司）提取试验猪耳组织的基因组DNA。基因组DNA质检合格后委托北京康普森生物技术有限公司利用Illumina PorcineSNP55 BeadChip芯片进行基因组SNP位点的基因型判型。

1.4 数据分析

1.4.1 SNP质控与筛选 利用Plink软件[5]进行数据质量控制，剔除检出率小于0.95的SNPs，剔除次等位基因频率（Minor Allele Frequency,MAF）小于0.05的SNP标记。该芯片共包含43 832个SNP，经过质控筛选后剩余39 300个SNP用于下一步遗传分析。

1.4.2 群体内遗传多样性分析 针对群体内的遗传多样性，利用Plink软件[5]分析观察杂合度（HO）、期望杂合度（HE）和群体内遗传距离（Dst）3个指标。

1.4.3 品种遗传分化分析 将质检筛选后的39 300个SNP的基因型，利用MEGA7软件[6]，采用最大复合似然模型（Maximum Composite Likelihood Model）进行群体遗传距离分析；采用邻接法（NJ）绘制群体系统进化树，基于遗传距离与系统进化树分析结果，研究枣庄黑盖猪及引进猪的遗传距离和群体结构。

1.4.4 群体结构分析 利用STRUCTURE软件[7]，估计群体间共同祖先的比例，分析群体的混杂程度。

2 结果与分析

2.1 群体内遗传多样性

黑盖猪和5个引进猪群体内遗传多样性分析结果详见表 1。观察杂合度（HO）、期望杂合度（HE）、群体内遗传距离，这些均为衡量群体内遗传多样性的指标，这些指标值越大，表明该群体中的基因丰度越大，也就意味着群体的遗传多样性越高，某些有利等位基因灭绝的可能性越小。从表1可以看出，黑盖猪与5个引进猪群体相比，遗传多样性各项指标均较高，群体内遗传多样性最为丰富。

表1 遗传多样性参数估计

2.2 群体间遗传分化分析

黑盖猪与5个引进猪群体遗传距离和净遗传距离如表2和表3所示。可以看出，黑盖猪与5个引进猪群体的遗传距离（0.671 2~0.706 7）和净遗传距离（0.306 8~0.394 6），5个引进猪种间遗传距离为0.540 2~0.651 2，净遗传距离为0.189 2~0.352 0。本分析结果表明总体而言，黑盖猪与引进猪群体存在比较大的遗传分化。

2.3 群体结构分析

为了能够定量地分析这些群体的遗传结构及其混合模式，本研究进一步做了STRUCTURE分析。该分析中把群体的亚群数称为K值。预设群体亚群数后，软件使用贝叶斯算法推算群体是如何形成这些亚群的，以及每个个体的血统构成是如何的。由于本研究中包含了枣庄黑盖猪及5个引进猪种，所以本分析预设K=6，即把备检样本分成6个亚群。这些亚群在黑盖猪及5个引进猪种的分布如表4所示。可以看出，黑盖猪特征亚群为5，所占的比例为0.826，低于5个引进猪种特征亚群所占的比例（0.922~0.996）。

表2 群体间遗传距离（Evolutionary Divergence）分析结果

表3 群体间净遗传距离（Net Evolutionary Divergence）分析结果

表4 各群体所占的预定义亚群的比例（K=6）

图3为绘制的黑盖猪和5个引进猪种的STRUCTURE图。可以看出，6个群体各有其特征性组成，可以单独分开。其中黑盖猪中亚群5的比例为0.826。引进猪在黑盖猪中比例占到0.174，其中杜洛克影响最大（0.068），皮特兰最小（0.006）。

图3 枣庄黑盖猪及5个引进猪种STRUCTURE群体结构

2.4 系统进化树分析

图4为利用最大似然法构建的黑盖猪及5个引进猪种的NJ系统发生树。可以看出，黑盖猪在分子系统发生树上单独聚集成一个分支，表明黑盖猪品种特征明显，可以单独聚类在一起。

图4 枣庄黑盖猪及5个引进猪种基于邻接法构建的系统进化树

3 结论

枣庄黑盖猪群体内多样性各项指标均较高，群体内遗传多样性丰富。枣庄黑盖猪与5个引进猪种存在大的遗传分化，枣庄黑盖猪与巴克夏猪群体遗传距离和净遗传距离最大，与长白猪的遗传距离和净遗传距离最小。群体结构分析表明，枣庄黑盖猪在系统发生树上单独聚类成一个分支，特征性亚群在群体中所占比例为0.826，故枣庄黑盖猪具有自己独特的遗传特征，是一个受引进猪影响较小的地方猪群体。今后选育中，建议利用分子标记分析结果，进一步进行选优提纯，剔除部分可能与引进猪群体混杂的个体，进一步提高本品种特征。