影响猪肉质性状相关基因的研究进展

陈 辉

（华中农业大学动物科学技术学院、动物医学院，湖北 武汉 430070）

随着人们生活水平的提高，人们对猪的消费观念发生了巨大变化，对猪肉品质有了更高的要求，开始注重猪肉的口感和风味，因而猪肉品质的遗传改良成为了猪遗传育种中的一个重要组成。由于前期猪肉市场是以瘦肉型肉猪为主，随着对瘦肉率的不断选择，使得瘦肉率取得了较大的遗传进展，但随着而来的是猪肉品质的大幅度下降[1]。影响肉质性状的因素较多，有遗传（品种）因素[2]、营养因素[3]、屠宰加工[4]以及环境[5]等因素，但研究表明，遗传因素是影响肉质性状的主要因素[6]。肉质性状多为中等遗传力性状，通过传统的选育改良很难取得较大的遗传进展[7]，并且肉质性状为屠宰性状，不利于保留肉质性状优良的个体，因而有必要鉴定出肉质相关的主效基因和候选基因，以利于对猪肉质性状进行选育改良。文章就国内外近几年对猪肉质相关基因的研究展开综述，重点探讨了PPARG（过氧化物酶增殖物激活受体G ）[8]、FABP（脂肪酸结合蛋白）[9]、FTO（肥胖相关基因）[10]、FASN（脂肪酸合成酶）[11]等肉质相关基因的研究进展，以期为肉质性状的选育改良提供相关分子标记和理论基础。

1 猪肉质性状的衡量指标及影响因素

1.1 肉质性状的衡量指标

猪的肉质性状的衡量指标包括肌内脂肪（IMF）、pH、肉色、嫩度、系水力、滴水损失以及熟肉率等指标[12,13]，其中IMF 是衡量肉质性状的一个重要指标，它与肉质的嫩度、风味物质、多汁性等起积极作用[14]，可以说肉质的好坏在一定程度上是取决于IMF[15]，因而IMF 的选育也成了猪肉质改良的一个热点[16]。肉质性状多为数量性状，由微效多基因控制，其遗传力在0.15 ～0.3 之间，某些性状可达0.5，从遗传力来看，肉质性状大多为中等遗传力遗传力性状。

1.2 肉质性状的影响因素

影响肉质性状的因素较多，综合起来看有遗传（品种等）因素、营养因素（营养水平、添加剂等）、环境因素（运输等）以及屠宰加工因素。从遗传因素来看，不同的品种及杂交类型之间的肉质性状存在较大差异，研究报道，新美系杜洛克猪的大理石纹评分、熟肉率显著高于大约克夏猪，而剪切力、滴水损失率则显著低于大约克夏猪[17]；在杂交方面，崔胜男[18]探讨了延边白猪（BY）和延边黑猪（HY）肉质间的差异，发现BY 的滴水损失显著高于HY，而熟肉率显著低于HY，表明HY 猪的肉质优于BY。在营养方面，不同的营养水平[2]、能氮水平[19]以及饲料添加剂的使用都对肉质具有改善或促进作用。环境因素会使猪群发生应激，进而导致肉质生理条件发生改变而影响肉的品质，研究发现，短距离的运输会对猪肉品质造成不利的影响[20]。屠宰加工环节对肉质也有一定的影响，陈庆磊[4]认为不当的宰前禁食时间以及致昏的方式会对肉质产生不良的影响。虽然肉质的影响因素较多，但其主导作用的因素还是遗传因素，通过遗传改良手段对肉质进行改良是可行的，因而文章就影响猪肉质的相关基因的研究进展加以综述，旨在为肉质的遗传改良提供更多的分子标记。

2 影响猪肉质性状的基因的研究进展

2.1 PPARG 基因的研究进展

过氧化物酶增殖物激活受体G (Peroxisome Proliferator-activated Receptor Gamma, PPARG)是由PPARG基因编码的配体激活的转录因子，属于类固醇核受体家族，具有调控动物机体能力稳态、糖脂代谢和免疫应答的作用[21]。其作用机理是PPARG与配体结合，对PPARG进行修饰，两者形成的复合物与视黄醇X受体相互作用形成激活物或阻遏物，从而诱导或抑制基因的表达[22]。由于对其作用机制地深入理解，畜牧研究者围绕着其在肉质方面的作用展开了研究。Wei等[23]为探讨猪肌内脂肪和皮下脂肪的沉积的差异，比较了两种组织中PPARG的表达水平，发现皮下脂肪中PPARG的mRNA水平和蛋白水平均高于肌内脂肪，进一步发现肌内脂肪中的miR-130a的表达量显著高于皮下脂肪，研究认为miR-130a的表达差异导致了PPARG的表达差异，进而造成两者脂肪沉积的差异。IMF被认为是影响猪肉品质的主要因素，Cui等[24]比较了莱芜猪（LW）、鲁莱黑猪（LL）以及大白猪（LY）肌肉组织中PPARG的表达和IMF的关系，结果发现PPARG基因的mRNA水平与IMF沉积呈现显著的正相关关系（P＜0.05），研究认为PPARG可能是影响猪脂肪组织中IMF沉积的主要效应因子。随着新技术（基因芯片等技术）的使用，使得基因的鉴定更为简单准确，Liu等[8]采用了基因芯片技术和蛋白质组学技术比较了肉质差异较大的大白猪组织中的差异表达基因，通过贝叶斯统计和微阵列分析筛选出了260个差异表达基因，其中发现了主要的基因-PPARG，研究发现PPARG基因参与MARK信号通路，参与细胞的增殖分化，进而调控着机体的肌肉纤维结构而影响猪肉品质。在肉质的标记辅助选择方面，Wang等[25]首次报道了PPARG启动子多态性对二花脸背最长肌中IMF的含量，构建了高低IMF的群体，使用单链构像多态性聚合酶链式技术（PCR-SSCP）对66头二花脸猪PPARG上游调控区多态位点进行检测，结果发现SNP只有T-A单倍型和C-G单倍型，而且发现T-A单倍型中PPARG的转录活性显著高于C-G型，研究认为PPARG的T-A单倍型可能是二花脸猪IMF含量较高的形式，可作为遗传标记用于二花脸猪肉质的选育。全基因组关联分析技术（GWAS）在阐述猪的肉质性状的遗传改良起到了很大的作用，宰后24小时的pH值也是衡量肉品质的一个重要指标，Verardo等[26]采用GWAS技术对700多只AI公猪进行SNP分型，采用混合线性模型分析了SNP对24 h的pH的影响，定位了三个重要区域，分别为SSC3、SSC5和SSC5，鉴定了几个可能的候选基因，分别是PPARG、ADCY9、CREBBP、TRAP1等基因，研究结果确定了与肉质相关的的重要区域以及可能的候选基因，为今后的肉质的标记辅助选择提供了相关的分子标记。综上表明，PPARG基因在猪肉品质的改良中具有较大的效应，可作为一种肉质相关的分子标记。

2.2 FABP 基因的研究进展

脂肪酸结合蛋白 (fatty acid binding proteins, FABP) 是一种低分子量的胞浆蛋白质，也是对脂肪酸有较高亲和力的可溶性蛋白质，属于胞内脂质结合蛋白超家族成员，在动物体内大多数组织中含量丰富，其具有多种类型，常见的FABP 类型为心脏型脂肪酸结合蛋白（H-FABP）以及脂肪型脂肪酸结合蛋白（A-FABP）[27]。研究发现FABP 对肉质具有改善作用，表现为与动物机体的脂肪沉积具有关联性，可增加畜禽机体中的IMF含量[28]。王顺利等[29]为了研究A-FABP 第一内含子多态性大河乌猪和长白猪IMF 的相关性，结果表明大河乌猪和长白猪A-FABP 基因第一内含子均存在多态性，发现了六种基因型（AB 型、BB 型、BC 型、BD 型、CC 型以及CE 型），在大河乌猪中，BD 型的IMF 的最小二乘均值显著高于其他五种基因型，而长白猪中CC 型的效应值最高，因此可通过提高A-FABP 第一内含子的BD 型和CC 型的基因频率而改善大河乌猪和长白猪IMF 的含量，进而改善两者的猪肉品质。H-FABP被认为是调控猪肉IMF 含量的候选基因[30]，Chen 等[31]以杜洛克猪、长白猪、杜长大（DLY）猪以及金华猪为研究对象，探讨了H-FABP（Hinfl、Mspl 和HaeIII）3 个位点多态性与IMF 含量以及背膘厚（BFT）的关系，关联分析表明：H-FABP的HaeIII 的多态性位点极显著影响DLY 猪和金华猪肉中IMF 的含量（P<0.01），在3 个H-FABP 多态位点发现了DLY 最高的IMF 的记录，但是H-FABP 与BFT 无显著的影响，因而结果表明H-FABP 可作为提高猪肉质中的IMF 含量的一个标记。肉质中的脂肪酸含量和组成也影响着肉质性状，Renaville 等[9]研究发现H-FABP 第二内含子Mspl 酶切位点存在多态性，酶切位点使H-FABP分 为AA（750+100bp）、Aa(815bp)型，该位点和育肥猪腿部脂肪组织中的花生四烯酸含量存在显著相关性，AA 型花生四烯酸的含量显著高于Aa 型。综上表明，FABP 与猪肉质性状存在关联，对猪肉IMF 含量以及脂肪酸等具有改善作用，有望作为一种分子标记用于猪肉质性状的标记辅助育种。

2.3 FASN 基因的研究进展

脂肪酸合成酶 (fatty acid synthase, FASN) 是一种多酶复合体，主要功能是在细胞间质中催化机体脂肪酸的合成，即识别底物乙酰辅酶A、丙二酸单酰辅酶A 和CO2，在一系列辅酶和辅助因子的参与下催化合成C16 脂肪酸。FASN基因定位于SSC12p1.5 ，靠近背膘厚（BFT）、大理石纹以及脂肪组成的QTL 区域[32]。FSAN 基因主要是通过对脂肪生成的调控进而来调控肉质，Grzes 等[33]探讨了FSAN 基因的多态性和转录水平与猪肉脂肪酸组成的关系，选用了波兰长白猪（PL）、波兰大白猪（PLW）、杜洛克猪（Duroc）和皮特兰猪（PT）4 个商品猪群，在其5’-UTR 区域发现了12 个多态位点，其中C.-2908 ＞A，C.-2335C ＞T，C.-A264 ＞G3 个 多态位点与PL(n=225)和PLW（n=179）的BFT 显著相关，同时在多态位点与FA 含量显著相关，表明FSAN基因是一个与脂肪沉积相关的潜在标记。Renaville 等[9]以129 头9 月龄的育肥猪为研究对象，探讨了FASN 基因多态性与猪肉脂肪酸（FA）含量的影响，该基因的Fnu4Hl 酶切位点将该基因分为TT 型、TC 和CC 型结果发现，FASN 基因和脂肪酸含量直接具有显著的相关关系。FASN 基因在脂肪代谢过程中具有重要作用，Lim等[34]采用RNA-seq 技术研究了猪背最长肌IMF 相关的差异表达基因，将107 头伯克希尔猪分为高IMF 组和低IMF 组，鉴定出了134 个差异表达基因，其中FSAN基因在高IMF 组的表达量显著高于低IMF 组，通过GO 分析表明，FASN 基因介导的脂肪代谢过程是与IMF 含量差异的重要生物学过程，表明FASN 基因的表达有助于IMF 含量的增加，进而改善猪肉品质。在FASN 多态性与肉质性状的关联研究中，Choi 等[35]探讨了FASN 多态性与韩系杜洛克猪肉质性状的关系，对200 头纯种杜洛克进行屠宰和肉质分析，使用BssSI 限制性酶对FASN 基因进行分型，得到了161 bp 和151 bp 的片段，得到了CC 型（312 bp），CA型（312 bp、161 bp+151 bp）AA型（161 bp，151 bp），关联分析表明AA 型提高了肉质的大理石纹评分、油酸含量和多不饱和脂肪酸（PUFA），研究认为FASN 基因的AA 型有助于肉质性状的改善；同样的，Maharani 等[36]报道，FASN基因C.265C ＞T 多态位点显著关联杜洛克猪肉中棕榈油酸（C16:1）、油酸（C18:1）、单不饱和脂肪酸（MUFA）以及PUFA 等脂肪酸的含量，研究认为FASN 与肉质中的脂肪酸组成具有显著关系，有望成为杜洛克猪肉质性状的有用标记。综上表明FASN 基因参与肉质脂肪的调控以及脂肪酸组成的调控，进而影响肉质。

2.4 FTO 基因的研究进展

肥胖相关基因 (fat mass and obesity associated gene, FTO) 是一种调节脂肪细胞沉积进而调控IMF沉积的基因，定位于猪的6 号染色体 上（SSC6q12.1）[37-38]。 研 究 表明FTO 通过参与猪肌内前脂肪细胞的增殖和分化过程进而影响脂肪的形成，Chen 等[39]探讨了FTO 基因在脂肪形成过程中的作用，设计了针对FTO 基因的小干扰RNA（MiRNA），进而抑制其表达从而探讨其在脂肪沉积的机制，干扰FTO后，猪肌内前体脂肪细胞的增殖受到了抑制作用，同时，脂肪沉积相关基因PPARG 的表达被下调，表明FTO 基因对猪肌内脂肪前体细胞的增殖分化具有正调控作用。FTO的表达主要在脂肪组织中，Fu 等[40]采用RT-PCR 技术检测了16 头苏中猪FTO 基因的表达，结果发现FTO基因在背脂的表达量显著高于其他组织，其次是在背最长肌的表达，进一步通过蛋白质印迹结果表明，FTO 蛋白在背最长肌以及背脂中的蛋白表达量显著高于其他组织，这显示了FTO 基因对猪脂肪沉积具有正调控作用，可作为一个有用的分子标记用于改善猪肉品质的潜在候选基因。在FTO 基因多态性与肉质性状的关联研究中，Zhang 等[41]以400 头商品猪为研究对象，分析了FTO 基因多态性与肉质性状（pH、肉色、滴水损失、剪切力、嫩度、多汁性等15 个肉质相关性状）的相关性，关联分析表明，FTO 基因C.101G ＞C 多态位点与肉色、pH及剪切力显著相关，其中GG 型对肉质具有正调控作用，CC 型有助于增加肉质的pH，该多态位点对肉色（L*值）的加性效应高达0.723，显性效应高达0.703。许卫华等[10]以上杭槐猪为研究对象，探讨了FTO 基因5′上游区域SNPg.-167T＞G、第一内含子SNPc.46-139A>T和第三外显子同义突变SNPc.594C＞G 三个位点多态性及其与肌内脂肪含量、背膘厚度、眼肌面积等肉质性状的相关性，分别在EcoRI、XapI 和Bsh1236I 酶切位点存在多态性，关联分析表明，在SNPg.-167T ＞G 位点，TT 型IMF 含量显著高于GG 型；SNPc.46-139A ＞T位点中，AA 型BFT 显著低于TT 型；而在SNPc.594C ＞G 位点各被测群体差异不显著；因而研究认为FTO基 因 的SNPg.-167T ＞G 位 点 和SNPc.46-139A ＞T 位点可作为肉质选育的潜在标记，以便改善槐猪的肉质。以上结果表明，FTO 基因与猪肉组织中的脂肪沉积相关，通过对脂肪的调控进而影响肉质，通过关联分析，表明其可作为改善猪肉品质的潜在候选基因。

2.5 其他肉质相关基因研究进展

除了上述所涉及的相关基因，还有一些有肉质相关的基因，也有望作为肉质选育改良的潜在标记，如胰岛素样生长因子结合蛋白2 基 因（IGFBP2）[42]、腺 苷 单磷酸活化蛋白激酶α1(PRKAA1)基因[43]、蛋白激酶腺苷激活的γ3-亚基基因（PRKAG3）[44]等对猪肉品质具有调控作用，可作为肉质改良的可能潜在标记。杨华等[42]研究了IGFBP2 基因第二内含子g.171C ＞T 的Msp Ⅰ位点多态性与382 头大白×梅山猪F2 代猪群体的肉质性状的相关性，结果发现该位点与背膘厚、眼肌高、眼肌宽、骨率等性状呈极显著相关（P ＜0.01），与眼肌面积、肥肉率、瘦肥比、花油、色值（LD）和色值(BF)等性状呈显著相关（P ＜0.05），研究结果表明IGFBP2 基因与肉品质具有相关性，是影响肉质性状的潜在候选基因。易恒杰等[43]报道了PRKAA1基因的g.12988 T ＞G、g.13071A ＞G、g.13152 A ＞G3 个位点与高坡猪肉质性状的关联性，结果显示，g.13152 A>G 位点中的AA 基因型猪的眼肌面积显著高于GG 型和AG 型，而AA 型肉质中pH 极显著高于GG 型，表明该位点对肉质具有关联作用。Davoli 等[45]研究表明PRKAG3 基因对意大利猪后腿重量和pH 具有显著影响。除此之外，对脂肪代谢具有调控作用的FOXO4基因[46]、与猪肌内脂肪细胞增殖分化相关的脂肪酸转运蛋1（FATP1）基因[47]、钙蛋白酶基因(CAST)[48]、载脂蛋白A5 基因（APOA5）和载脂蛋白C3 基因（APOC3）[49]可能是影响猪肉质的相关候选基因，进一步丰富了猪肉品质性状的相关分子标记。

3 小结与展望

利用遗传标记对肉质性状进行改良有望更好的改善猪肉品质，本文就国内外学者对肉质相关基因的研究展开了综述，重点探讨了PPARG、FABP、FTO、FASN 等 相关基因的研究进展，探讨了影响猪肉品质的影响因素，为猪肉品质的标记辅助选择提供了参考，丰富了猪肉品质改良的分子标记。但是文章所述的基因大多为单个基因对肉质的效应，而肉质性状多为数量性状，其遗传基础是微效多基因型，并且大多基因的调控机制尚未完全清楚，随着分子遗传学、生物信息学以及先进育种技术（如GWAS 技术、RNA-seq 技术、蛋白组学等）的发展，我们可以充分利用这些技术深入探讨这些基因的调控机制，使用不同的技术对基因的功能进行相互验证，从而增强基因的效应的可靠性，使分子标记更为真实可行。通过这些技术的使用，可进一步深入挖掘肉质性状相关的遗传标记，从而为猪肉质性状的遗传改良以及辅助选择提供标记，提高选择的效率和准确度，加快肉质性状改良的遗传进展，进而改善猪肉品质。