雌激素受體（ESR）基因PvuⅡ多態(tài)位點(diǎn)的研究進(jìn)展

摘 要：ESR基因與豬的繁殖性狀緊密連鎖，并與豬的產(chǎn)仔數(shù)有密切關(guān)系。本文就ESR基因PvuⅡ多態(tài)位點(diǎn)的分子結(jié)構(gòu)、多態(tài)性、基因型與產(chǎn)仔數(shù)的關(guān)聯(lián)以及在聯(lián)合輔助育種的應(yīng)用前景進(jìn)行了綜述。

關(guān)鍵詞：ESR基因；母豬；產(chǎn)仔數(shù)

中圖分類號：S828.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-0769（2014）11-0064-03

我國是養(yǎng)豬大國，豬的產(chǎn)仔數(shù)是一項非常重要的經(jīng)濟(jì)性狀，但繁殖性狀屬于低遺傳力的性狀（約0.1左右）、變異程度高、且受環(huán)境影響較大。所以常規(guī)育種方法很難使此性狀在短時間內(nèi)得到提高，但分子標(biāo)記輔助選擇（MAS）為顯著改良產(chǎn)仔數(shù)這類低遺傳力性狀提供了有效的方法[1]。由于繁殖性狀的重要的經(jīng)濟(jì)價值，國內(nèi)外學(xué)者對其分子遺傳基礎(chǔ)進(jìn)行了大量研究，目前已經(jīng)報道了一些控制該性狀的主效基因及QTL，其中雌激素受體（ESR）[2]、促卵泡素受體β亞基（FSHβ）[3]和催乳素受體（PRLR）[4]基因是研究較多的主效基因。自1962年Jenson和Jacobson首先發(fā)現(xiàn)子宮、陰道等靶組織中存在ESR以來，人們對ESR基因進(jìn)行了大量的研究，現(xiàn)已經(jīng)證實(shí)，ESR在影響豬的高繁殖力性狀中，是影響產(chǎn)仔數(shù)的主效基因或與多產(chǎn)主效基因緊密連鎖，可有效提高豬的繁殖遺傳性狀。本文對豬的ESR基因位點(diǎn)PvuⅡ多態(tài)性及其研究進(jìn)展進(jìn)行論述。

1 ESR基因的分子結(jié)構(gòu)和多態(tài)性

1.1 ESR基因的分子結(jié)構(gòu)

據(jù)報道，人ESR基因全長約14 kb，含有8個外顯子和7個內(nèi)含子，ESR mRNA的cDNA含6 322個核苷酸，編碼區(qū)長1 785個核苷酸，其5’和3’各有一個長233和4 305個核苷酸的編碼區(qū)，ESR蛋白質(zhì)由595個氨基酸組成，分子量約為65 KD。豬的ESR基因位于其1號染色體p24-25區(qū)域，全長6 kb，由8個外顯子和8個內(nèi)含子組成。1994年Rothschild研究組定位豬的ESR基因后，又通過比較定位法加入了一個超氧化物歧化酶（SOD2），結(jié)果得到下列多點(diǎn)連鎖圖：Sw552-[83Cm]-Swr485-[32cM]–ESR-[29cM]-SOD2-[29cM]Sw137-[26cM]-Sw64-[254cM]-S0008。ESR兩側(cè)的標(biāo)記是Swr485和SOD2[5]。根據(jù)GeneBank上的DNA序列，ESR上游引物序列為5’-CCTGTTTTTACAGTGACTTTTACAGAG-3’；下游引物序列為5’-CACTTCGAGGGTCAGTCCAATTAG-3’。徐子清等對豬的ESR基因一段序列（332 bp）分析發(fā)現(xiàn)，豬與哺乳動物的ESR基因相同區(qū)段有較高同源性，與禽類相同區(qū)段同源性較低。豬的核酸序列與人、鼠、雞相比存在4處特有變異，即：A→S，A→V，V→I，F(xiàn)→L[6]。

通過缺失突變與點(diǎn)突變技術(shù)已證明ESR基因分為A、B、C、D、E、F6個功能區(qū)：N端的A、B區(qū)，其作用是增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄激活靶基因，ESR磷酸位點(diǎn)主要分布于此；C區(qū)含有兩個Ⅱ型鋅指結(jié)構(gòu)，為DNA結(jié)合區(qū)（DNA Binding Domain，DBD），富含堿性氨基酸和Cys；D區(qū)為多邊鉸鏈區(qū)，可與熱休克蛋白（Hot-Shock Protein，HSP）結(jié)合，從而改變蛋白質(zhì)構(gòu)象，另外還包含核酸定位信號和穩(wěn)定DBD的DNA結(jié)合能力的作用；E區(qū)是激素結(jié)合區(qū)，是類固醇激素的結(jié)合區(qū)和轉(zhuǎn)錄激活區(qū)；F區(qū)具有轉(zhuǎn)錄激活、抑制抗雌激素因子活性、調(diào)節(jié)抗雌激素因子激活劑與拮抗劑的平衡及在不同細(xì)胞中的生物活性等功能[7]。

1.2 ESR基因的多態(tài)性

ESR基因內(nèi)存在PvuⅡ、AvaⅠ和MspA1Ⅰ3個多態(tài)位點(diǎn)，Rothschild等（1996）[8]首先發(fā)現(xiàn)了ESR基因的PvuⅡ多態(tài)位點(diǎn)；Drogemuller等發(fā)現(xiàn)了AvaⅠ和MspA1Ⅰ2個多態(tài)位點(diǎn)[9]。研究發(fā)現(xiàn)，其中PvuⅡ多態(tài)位點(diǎn)與產(chǎn)仔數(shù)主基因存在緊密連鎖。ESR基因座等位基因的多態(tài)性是由于B等位基因發(fā)生點(diǎn)突變（A→C，T→C），從而產(chǎn)生了1個限制性內(nèi)切酶PvuⅡ的酶切位點(diǎn)（CAG↓CTG或GTC↓GAC）。ESR基因作為產(chǎn)仔數(shù)的主效基因曾被國內(nèi)外很多學(xué)者報道過。Webb報道[10]，應(yīng)用ESR基因經(jīng)過10年的育種，豬的每窩產(chǎn)仔數(shù)可提高4頭。Vrtkova等[11]發(fā)現(xiàn)ESR基因PvuⅡ多態(tài)性與產(chǎn)仔數(shù)有很強(qiáng)的相關(guān)性。Short等報道，有利的豬的ESR等位基因型可以提高總產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)（P<0.01）。

1.3 ESR基因新位點(diǎn)

國內(nèi)外學(xué)者絕大多數(shù)研究都集中在ESR基因PvuⅡ多態(tài)位點(diǎn)對豬繁殖性狀的關(guān)聯(lián)分析，僅有少數(shù)研究了ESR基因上的其他位點(diǎn)，并有了新的發(fā)現(xiàn)。Munoz等[12]通過放射雜交技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了位于1號染色體上的ESR2基因，而且在其外顯子5處通過PCR-RFLP方法，發(fā)現(xiàn)了一個多態(tài)性酶切位點(diǎn)Met/Val，但經(jīng)過驗(yàn)證該位點(diǎn)與產(chǎn)仔數(shù)性狀相關(guān)不顯著。張冬杰等[13]通過PCR-SSCP方法，對東北民豬ESR基因外顯子7檢測后，發(fā)現(xiàn)了1處新多態(tài)位點(diǎn)A→G的突變，從而產(chǎn)生組氨酸→精氨酸的突變，并分析了3種基因型頻率在東北民豬、杜洛克、大約克以及長白豬中的不同。而根據(jù)褚維偉等[14]對糯谷豬ESRα基因外顯子8的檢測，發(fā)現(xiàn)該外顯子562位點(diǎn)和623位點(diǎn)2個同義突變位點(diǎn)，并在3’端檢測到1處T→C突變，此外還檢測到3個變異位點(diǎn)以及2種基因型。作為影響繁殖性狀的主效基因，豬的ESRα基因是否還存在其他標(biāo)記輔助選位點(diǎn)仍需要不斷研究，從而進(jìn)一步了解ESR基因的作用機(jī)理應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中。

2 ESR基因PvuⅡ多態(tài)位點(diǎn)基因型和基因頻率在不同品種中的分布

我國常見養(yǎng)殖的地方豬種、引進(jìn)豬種，以及培育出的新雜交豬種群體中，ESR基因PvuⅡ多態(tài)位點(diǎn)基因頻率分布情況見表1[15-34]。

根據(jù)資料顯示，我國大部分具有優(yōu)良繁殖性狀的地方豬種，如太湖豬、藏豬、金華豬等，其B等位基因基因頻率高達(dá)70 %以上；另外也有一些地方豬種，如晉陽白豬、遼宋黑豬、玉山黑豬、大河烏豬等，B等位基因頻率不足50 %。說明我國不同地方豬種間，B等位基因頻率的分布很不一致。而杜洛克、長大雜交豬、長白豬、大白豬等外來豬種ESR基因等位基因A頻率高達(dá)70 %左右，而且在各個品種間分布相對比較一致。另外，一些通過配套系將國內(nèi)外優(yōu)良豬種雜交后得到的新品系豬種，如野家雜交豬、申農(nóng)1號豬、淮豬新品系等其A基因和B基因基因頻率均在50 %左右，可能是在培育品種過程中，由于是在地方品種的基礎(chǔ)上導(dǎo)入外來品種的血源，導(dǎo)致A等位基因頻率提高。也有報道發(fā)現(xiàn)，有些群體甚至缺失某種基因型[23]。總的來說，在地方豬群體中B等位基因?yàn)閮?yōu)勢基因，而在國外豬種中A等位基因?yàn)閮?yōu)勢基因。這可能與中國地方品種的高產(chǎn)性密切相關(guān)，從另一方面證實(shí)ESR基因PvuⅡ酶切多態(tài)性與產(chǎn)仔數(shù)有很強(qiáng)的相關(guān)性。

3 ESR基因PvuⅡ多

態(tài)位點(diǎn)與總產(chǎn)仔數(shù)和

產(chǎn)活仔數(shù)性狀的關(guān)系

在基因型與性狀的關(guān)聯(lián)分析中，已有多項研究證實(shí)ESR基因PvuⅡ多態(tài)位點(diǎn)對豬的繁殖性狀有顯著影響。但哪種基因型為繁殖性狀有利基因型，仍存在一定的爭議。目前，大多數(shù)研究結(jié)果顯示，總產(chǎn)仔數(shù)（TNB）和產(chǎn)活仔數(shù)（NBA）存在BB>AB>AA的趨勢；而少部分結(jié)果表明，存在AA>AB>BB的趨勢；但也有極少量研究結(jié)果認(rèn)為，AB為優(yōu)勢基因型。

3.1 BB為優(yōu)勢基因型

到目前為止，大多數(shù)的研究結(jié)果顯示為BB型是有利基因型。孟慶利等[34]在蘇鐘豬和二花臉豬的ESR基因研究中發(fā)現(xiàn)，二花臉豬各ESR基因型間頭胎總產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)差異顯著（P<0.05）；蘇鐘豬頭胎總產(chǎn)仔數(shù)AA基因型與AB、BB基因型之間差異顯著（P<0.05）；二花臉豬經(jīng)產(chǎn)總產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)AB基因型與BB基因型之間差異顯著（P<0.05）。并且二花臉豬的產(chǎn)仔數(shù)存在BB>AB>AA的趨勢。吳珍芳等[35]進(jìn)行了ESR基因與長白豬繁殖性能的相關(guān)研究，結(jié)果表明BB基因型母豬的總產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)優(yōu)于其他基因型母豬。劉建華等[36]運(yùn)用PCR-SSCP方法，研究了山西省長白、大白和杜洛克ESR基因與其產(chǎn)仔數(shù)的關(guān)系，結(jié)果顯示，不同基因型對總產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)的影響差異顯著（P<0.05）。頭胎產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)均存在BB>AB>AA的規(guī)律，并且BB和AA純合子間總產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)分別相差3.361頭和1.913頭。等位基因的加性效應(yīng)對總產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)分別為1.680和0.957。曾昭智等[37]研究ESR基因在西藏小型豬上的遺傳效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)不同基因型間產(chǎn)仔數(shù)呈BB>AB>AA的趨勢，認(rèn)為提高B等位基因頻率有利于提高兩藏小型母豬的產(chǎn)仔數(shù)。張浩等[18]利用PCR-RFLP測定了202頭藏豬ESR、FSHβ和PRL R3個基因位點(diǎn)的多態(tài)性，結(jié)果顯示ESR基因位點(diǎn)BB型是優(yōu)勢基因型，與大多數(shù)國內(nèi)地方豬種比較一致，說明藏豬在這個基因位點(diǎn)可能存在優(yōu)良繁殖性能的遺傳潛力。趙中利等[32]以松遼黑豬為研究對象，分析了ESR基因PvuⅡ多態(tài)性與其繁殖性狀間的關(guān)系，結(jié)果顯示ESR各基因型間TNB和NBA差異顯著（P<0.05），BB和AA純合子間總產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)分別相差2.395和2.250頭，在初生窩重、20日齡重、60日齡重、乳頭數(shù)幾個性狀，不同基因型間沒有顯著差異（P>0.05）。周勝花等[20]對晉陽白豬的ESR和FSHβ基因進(jìn)行研究，分析發(fā)現(xiàn)，ESR基因?qū)Ψ敝承誀钣酗@著影響，B等位基因?yàn)橛欣颍琓NB、NBA和NW（斷奶仔豬數(shù)）存在BB>AB>AA的現(xiàn)象。羅軍榮等[38]對大白豬5個世代選育結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn)，TNB、NBA和NW均存在BB>AB>AA的現(xiàn)象。唐現(xiàn)文等[39]研究了ESR基因在蘇姜豬四至六世代選育中的遺傳情況，結(jié)果表明，3個世代中BB型基因的第2～4胎總產(chǎn)仔數(shù)顯著高于AA和AB。萬明春等[21]采用PCR-RFLP方法對玉山黑豬的ESR基因和FSHβ基因多態(tài)性檢測，并分析其與繁殖性能間關(guān)系，發(fā)現(xiàn)ESR基因3種基因型總體表現(xiàn)出BB>AB>AA，其中初產(chǎn)仔數(shù)和經(jīng)產(chǎn)仔豬數(shù)BB型分別比AA型多1.21和0.51頭，比AB型多0.91和0.31頭。以上結(jié)果均顯示BB型為優(yōu)勢基因型，B基因與中國多數(shù)豬品種高產(chǎn)仔數(shù)密切相關(guān)，是提高產(chǎn)仔數(shù)的優(yōu)勢基因型。

3.2 AA為優(yōu)勢基因型

雖然多數(shù)研究證明BB優(yōu)勢基因型，但是也有一部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明AA為優(yōu)勢基因型。胡雪松等[40]研究的長白豬群體發(fā)現(xiàn)A等位基因有利于長白豬的產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)。劉衛(wèi)東等[41]也發(fā)現(xiàn)對于ESR基因，A等位基因具有增加產(chǎn)仔數(shù)的效應(yīng)。黃雪根等[33]發(fā)現(xiàn)上蘇太豬ESR基因PvuⅡ3種基因型個體的繁殖性狀其中初產(chǎn)母豬中，AA型個體的產(chǎn)活仔數(shù)和初生窩重顯著高于AB、BB基因型個體 （P<0.05）；經(jīng)產(chǎn)母豬中，AA型總產(chǎn)仔數(shù)和斷奶成活數(shù)顯著高于AB和BB型個體（P<0.05），并存在AA>AB>BB的趨勢。劉遠(yuǎn)等[42-43]通過對大白豬經(jīng)產(chǎn)母豬不同胎次的分析發(fā)現(xiàn)，ESR基因?qū)?jīng)產(chǎn)和所有胎次產(chǎn)活仔數(shù)的影響為AA>AB>BB，4～7胎AA型個體的產(chǎn)活仔數(shù)最多，并認(rèn)為深入的研究該位點(diǎn)對整個母豬生產(chǎn)周期的遺傳效應(yīng)很有必要。李祥等[22]對大河烏豬ESR基因研究發(fā)現(xiàn)，初產(chǎn)仔數(shù)AA>AB>BB，AA型比AB型多產(chǎn)仔1.72頭，AA型初產(chǎn)仔數(shù)顯著高于AB、BB型（P<0.05）。李慶崗等[31]研究淮豬新品系ESR基因發(fā)現(xiàn)，其產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)存在AA>AB>BB的趨勢，AA型個體產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)比BB型個體分別高2.13、1.82頭，比AB型個體分別高1.02、1.15頭。

3.3 AB優(yōu)勢基因型

目前有少量研究顯示AB型為ESR基因的優(yōu)勢基因型。魯紹雄等[17]對撒壩豬ESR基因研究顯示，AB型的個體經(jīng)產(chǎn)產(chǎn)活仔數(shù)和總產(chǎn)仔數(shù)分別比BB型多0.74頭（P<0.05）和0.74頭（P<0.05），但與AA型間差異不顯著（P>0.05）。在王靖等[26]對84頭長白豬ESR基因分析發(fā)現(xiàn)，AB型個體其第2胎總產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)、斷奶仔豬數(shù)及第3胎總產(chǎn)仔數(shù)均顯著高于AA型。雖然有實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明AB為優(yōu)勢基因型，但是由于類似的實(shí)驗(yàn)結(jié)論較少，并且有的結(jié)果僅顯示為AB型對某一胎次有優(yōu)勢，而對于母畜整體繁殖性能是否有利，有待證實(shí)。所以AB是否能為優(yōu)勢基因有待進(jìn)一步研究確認(rèn)。

綜上所述，ESR基因與豬產(chǎn)仔數(shù)顯著相關(guān)，不論哪種基因型為有利基因型，ESR基因型分布頻率都能影響不同豬種間的繁殖性能，與其他經(jīng)濟(jì)性狀之間沒有明顯的負(fù)基因效應(yīng)影響，因此可以采用因地制宜的方法，在確定了ESR基因哪個基因型為該品種的有利基因型之后，再利用其進(jìn)行豬的繁殖性狀的改良。

4 展望

繁殖性狀作為一類重要的經(jīng)濟(jì)性狀一直都受到人們的重視。而大量研究表明，ESR是調(diào)節(jié)母豬產(chǎn)仔性狀的關(guān)鍵主效基因之一。根據(jù)前文所述，不同豬種在優(yōu)勢基因型上面略有不同，所以可以在確定了優(yōu)勢基因型之后，再進(jìn)行留種。另外，只進(jìn)行單一基因的輔助育種，已經(jīng)不能滿足育種的需求，因此分子育種的發(fā)展方向已轉(zhuǎn)向多基因聯(lián)合育種，即將不同品種或品系的有利基因聚合到一個基因組中。目前已經(jīng)有將ESR、FSHβ和PRLR的基因型進(jìn)行合并分析，并運(yùn)用在聯(lián)合基因育種中的報道。可以尋找這種方式在豬種遺傳改良過程中的潛在價值，為豬的遺傳改良提供參考。□□

參考文獻(xiàn)：（43篇，略）