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猪肌内脂肪基因研究概况

  作者: 来源: 日期:2003-01-01  

  摘要:肌内脂肪(IMF)是影响猪肉食用品质的一个重要因素。传统的选择方法对数量性状的选择具有很大的局限性,如果确定了影响肌内脂肪的主效基因或其数量性状位点,就可进行标记辅助选择育种(MAS)。本文对影响IMF的两个候选基因和几个数量性状位点进行了概述。

  关键词:肌内脂肪;猪肉品质;QTL

  Studies on Intramuscular Fat in Pigs

  Ren Wuze, Sun Shiduo

  (Northwest Sci-Tech University of agriculture and forestry

  Animal Sci-Tech College 11# 712100)

  Abstract: Intamuscular fat(IMF) is a key factor for pork eating quality. But traditional selection for IMF is limited because phenotypic information for estimating breeding values is only available for relatives of candidates for selection and not for the candidates themslves. So marker-assisted selection(MAS) may be practicable for this traits, once genes or QTL affecting IMF are confirmed. Two candidate genes and several quality trait loci(QTL)affecting IMF are discussed in this review.

  Key Words: IMF ;pork quality;QTL

  过去50年时间里,由于对猪瘦肉进行高强度的选择,抑制脂肪沉积,使得猪瘦肉率得到了很大水平的提高,但是与此同时造成猪肉品质的急剧下降。猪肉品质越来越引生产者和消费者的关注。如何提高猪肉品质已经成为21世纪遗传育种学家研究的热点和难点问题。

  肌肉脂肪含量与猪肉的嫩度和风味等食用质量密相关。IMF(intramuscular fat)是影响肌肉品质的重要因素。研究表明,IMF与肉质呈正相关,表现在影响肉的风味、多汁性和嫩度。IMF与瘦肉率间呈负相关,且遗传相关较低(-0.30~-0.25);而IMF的遗传力较高(0.50-0.76)[1,2],这就表明同时选择提高IMF和瘦肉率是可能的。Shanks等(2001)用多性状动物模型对牛胴体重、膘厚、眼肌面积、大理石纹评分、断奶体重、肌肉切碎率6个性状的遗传相关的研究表明,在不降低胴体品质的条件下提高瘦肉率是可能的[3]。有研究表明2-3%的IMF含量是新鲜猪肉的一个理想标准[4~6]。

  1972年,Ockneir等人在研究大鼠小肠脂肪酸吸收的调节时,在肠粘膜上发现了脂肪酸结合蛋白(fatty acid-binding protein,FABP)。FABP是一族同源性小分子胞质蛋白质,分子量为11-16KD,含有126-134个AA残基。目前发现的FABP有九种,分别为小肠型(I)、心型(H)、脂肪细胞型(A)、肝型(L)、脑型(B)、回肠型(Il)、表皮细胞型(E)、髓磷脂型(My)和睾丸型(S)。其中一些类型只存在于一种组织中,如I、A、My、B和S型;H型则广泛存在于心肌、骨骼肌、平滑肌、组、主动脉、肾脏、脑等组织或器官中;一些组织或器官如肾脏、胃、卵巢等含有多种类型的FABP,如肠上皮细胞中含有I、L型FABP。FABP的主要功能是参与细胞内脂肪酸及其他一些疏水性配基的运输[7],可将脂肪酸(优先结合长链脂肪酸)运送到β-氧化、甘油三酯或磷脂合成的位点,促进细胞摄取脂肪酸,并在代谢内环境中起重要作用[8,9]。目前IMF的最有前途的侯选基因是心脏脂肪酸结合蛋白(heart fatty acid-binding protein,H-FABP )和脂肪细胞脂肪酸结合蛋白(adipocyte fatty acid-binding protein,A-FABP)基因。

  1心脏脂肪酸结合蛋白(H-FABP )

  猪的H-FABP最早由Fournier等(1983)分离;Kiven等采用Northen 印记法发现H-FABP

  任武泽(1978-)男,汉族,硕士研究生,主攻方向:动物遗传育种 E-mail wuzeren_55@163.com

  主要存在于心肌和骨骼肌中。而在其他组织或细胞中有少量或无H-FABP分布[10]。Gerbens等(1997)通过用猪/鼠细胞杂交克隆板的方法将H-FABP定位于6号染色体,采用与人H-FABP cDNA 噬斑杂交,含有猪H-FABP基因的λ-噬菌体被分离出来确定其基因含有1.6Kb的5,上游调节区域和0.2Kb的3,-UTR。并利用限制性内切酶对850bp和700bp的两个PCR产物进行分析,发现了3种位于H-FABP基因上的RFLP多态性的存在,其中一种位于5,上游调控区域,另外2种位于第二内元中[5] [11]。Gerbens 等(1998,1999)对纯种杜洛克猪的研究发现3个与IMF有显著相关的H-FABP多态性位点[12,13]。Gerbens et al(2000)的研究表明,IMF与H-FABP存在显著相关[14]。2001年他们在阉猪上发现了2个H-FABP多态性与IMF含量存在显著差异,这与其2000年和Grindflek et al 的结果一致[14~16],且H-FABP HaeIII的dd基因型和MspI PCR-RFLP的aa型具有最高的IMF含量。林万华等(2002)对中外10个猪种H-FABP遗传变异进行了研究,发现6个地方猪种(在HaeIII位点)均表现为DD型,而外国猪种和培育猪种南昌猪则表现出多态性,这些多态性是否可作为遗传标记还有待进一步研究[17]。这些研究结果提示H-FABP极有可能是IMF的候选基因。

  2 脂肪细胞脂肪酸结合蛋白(A-FABP)

  Gerbens et al(1998)分离了A-FABP基因,并进行了测序[12]。A-FABP在人、小鼠和大鼠之间高度保守,尤其是所有功能部位的AA序列都是高度保守的。A-FABP被定位于猪4号染色体。Gerbens et al(1998,1999)对纯种杜洛克猪的研究表明,A-FABP多态性与IMF间存在显著相关[12,13]。Gerbens et al(2001)在10个基因型猪群中检测到6个微卫星等位基因,其中A6A9较其他基因型的IMF含量高[15]。巧合的是这两个A6A9基因型个体与其MspI PCR-RFLP的aa基因型表现相同。

  Gerbens等(1998,1999)研究表明,A-FABP和H-FABP基因多态性与猪IMF含量之间存在相关[12,13]。但是这些分析没有排除对IMF含量有影响的其他紧密连锁基因的效应。Gerbens等(2001)研究了A-FABP和H-FABP在mRNA和蛋白质水平上对IMF含量的影响[15]。结果表明,H-FABP mRNA表达水平与IMF含量现在相关,但没有检测到其蛋白质表达水平与IMF含量间的关系。还发现mRNA和蛋白质表达水平间相关性极低,这就暗示了A-FABP和H-FABP是受翻译水平调控的。我们知道,一般是蛋白质分子而不是mRNA分子决定表现型。Gerbens等指出所得结果不能解释两种FABP与猪IMF含量关系的原因可能有以下几点:(1)供试群体小且不平衡;(2)供试群体没有分离到FABP基因,理想群体应该是杜洛克猪;(3)FABP基因对IMF含量的影响是由蛋白质功能(脂肪酸结合能力、配体特异性等)差异造成的,而不是蛋白质表达水平造成的;(4)FABP基因mRNA和蛋白质表达水平上可能存在功能差异,但是试验所用检测mRNA表达水平的 RT-PCR-ELISA和检测蛋白质的ELISA技术不能显示这种功能性差异;(5)取样时间不恰当。IMF的添加生长表现在猪的一生中,究竟哪一个生长发育阶段的FABP mRNA和蛋白质表达水平差异与IMF含量的遗传变异有关,目前还不清楚。(6)H-FABP蛋白质表达水平在具有不同肌纤维类型组成的大鼠和猪肌肉中存在差异。尽管猪背最长肌纤维组成变异较小,但是这种差异可能影响A-FABP表达结果。在兔子上的研究表明,肌原纤维组成与兔IMF含量变异有关,尽管IMF含量变异较小。基于此Gerbens等认为FABP mRNA和蛋白质表达水平仍然与IMF含量的遗传变异有关[15]。

  3 过氧化氢酶体激活增殖受体γ(PPARγ)基因 过氧化氢酶体激活增殖受体(preoxisome proliferator-activated receptorγ, PPARγ)为一特殊因子,与脂类代谢的基因表达调控有关,在许多动物物种中研究表明,它与脂肪细胞分化有关,因此可能是IMF的候选基因[18]。

  4 与IMF有关的QTL

  De Koning et al用127个微卫星标记对梅山猪F2 619头代和150头F1进行了全基因组扫描,采用品种品系杂交模型(outbred line-cross model)和半同胞模型(half-sib model)进行了相关分析,将IMF分别定位于2、4、6号染色体和4、7染色体[19]。Bidanel et al用63个微卫星标记对6头大白猪×梅山猪F2 1000头基因组进行了扫描,应用最大似然法将影响IMF的QTL定位于7号染色体,并发现3号染色体存在肌纤维QTL [20]。

  5 结束语

  国外遗传育种学家对影响猪肉质性状基因进行了广泛而深入的研究,期望在DNA水平上改善猪肉品质,以减少因肉质问题而造成的经济损失。我国地方猪种IMF含量较高(3%以上),国内的许多学者也正积极地寻找影响IMF含量的主基因或与其紧密连锁的分子标记。影响IMF含量的因素很多,有遗传因素和非遗传因素如饲料组成、饲料中蛋白能量比、饲喂策略和育肥方式等。IMF可能与其他肉质性状紧密连锁或受其他基因的调控,这就加大了IMF遗传变异的复杂性。但IMF具有中等遗传力,如果能从分子水平上找到影响IMF含量的主基因或与其紧密连锁的分子标记,就可进行标记辅助选择育种(market-assisted selection,MAS),从而生产出优质而稳定的猪肉产品。

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