影響豬肉質性狀相關基因的研究進展

陳 輝

（華中農業大學動物科學技術學院、動物醫學院，湖北 武漢 430070）

隨著人們生活水平的提高，人們對豬的消費觀念發生了巨大變化，對豬肉品質有了更高的要求，開始注重豬肉的口感和風味，因而豬肉品質的遺傳改良成為了豬遺傳育種中的一個重要組成。由于前期豬肉市場是以瘦肉型肉豬為主，隨著對瘦肉率的不斷選擇，使得瘦肉率取得了較大的遺傳進展，但隨著而來的是豬肉品質的大幅度下降[1]。影響肉質性狀的因素較多，有遺傳（品種）因素[2]、營養因素[3]、屠宰加工[4]以及環境[5]等因素，但研究表明，遺傳因素是影響肉質性狀的主要因素[6]。肉質性狀多為中等遺傳力性狀，通過傳統的選育改良很難取得較大的遺傳進展[7]，并且肉質性狀為屠宰性狀，不利于保留肉質性狀優良的個體，因而有必要鑒定出肉質相關的主效基因和候選基因，以利于對豬肉質性狀進行選育改良。文章就國內外近幾年對豬肉質相關基因的研究展開綜述，重點探討了PPARG（過氧化物酶增殖物激活受體G ）[8]、FABP（脂肪酸結合蛋白）[9]、FTO（肥胖相關基因）[10]、FASN（脂肪酸合成酶）[11]等肉質相關基因的研究進展，以期為肉質性狀的選育改良提供相關分子標記和理論基礎。

1 豬肉質性狀的衡量指標及影響因素

1.1 肉質性狀的衡量指標

豬的肉質性狀的衡量指標包括肌內脂肪（IMF）、pH、肉色、嫩度、系水力、滴水損失以及熟肉率等指標[12,13]，其中IMF 是衡量肉質性狀的一個重要指標，它與肉質的嫩度、風味物質、多汁性等起積極作用[14]，可以說肉質的好壞在一定程度上是取決于IMF[15]，因而IMF 的選育也成了豬肉質改良的一個熱點[16]。肉質性狀多為數量性狀，由微效多基因控制，其遺傳力在0.15 ～0.3 之間，某些性狀可達0.5，從遺傳力來看，肉質性狀大多為中等遺傳力遺傳力性狀。

1.2 肉質性狀的影響因素

影響肉質性狀的因素較多，綜合起來看有遺傳（品種等）因素、營養因素（營養水平、添加劑等）、環境因素（運輸等）以及屠宰加工因素。從遺傳因素來看，不同的品種及雜交類型之間的肉質性狀存在較大差異，研究報道，新美系杜洛克豬的大理石紋評分、熟肉率顯著高于大約克夏豬，而剪切力、滴水損失率則顯著低于大約克夏豬[17]；在雜交方面，崔勝男[18]探討了延邊白豬（BY）和延邊黑豬（HY）肉質間的差異，發現BY 的滴水損失顯著高于HY，而熟肉率顯著低于HY，表明HY 豬的肉質優于BY。在營養方面，不同的營養水平[2]、能氮水平[19]以及飼料添加劑的使用都對肉質具有改善或促進作用。環境因素會使豬群發生應激，進而導致肉質生理條件發生改變而影響肉的品質，研究發現，短距離的運輸會對豬肉品質造成不利的影響[20]。屠宰加工環節對肉質也有一定的影響，陳慶磊[4]認為不當的宰前禁食時間以及致昏的方式會對肉質產生不良的影響。雖然肉質的影響因素較多，但其主導作用的因素還是遺傳因素，通過遺傳改良手段對肉質進行改良是可行的，因而文章就影響豬肉質的相關基因的研究進展加以綜述，旨在為肉質的遺傳改良提供更多的分子標記。

2 影響豬肉質性狀的基因的研究進展

2.1 PPARG 基因的研究進展

過氧化物酶增殖物激活受體G (Peroxisome Proliferator-activated Receptor Gamma, PPARG)是由PPARG基因編碼的配體激活的轉錄因子，屬于類固醇核受體家族，具有調控動物機體能力穩態、糖脂代謝和免疫應答的作用[21]。其作用機理是PPARG與配體結合，對PPARG進行修飾，兩者形成的復合物與視黃醇X受體相互作用形成激活物或阻遏物，從而誘導或抑制基因的表達[22]。由于對其作用機制地深入理解，畜牧研究者圍繞著其在肉質方面的作用展開了研究。Wei等[23]為探討豬肌內脂肪和皮下脂肪的沉積的差異，比較了兩種組織中PPARG的表達水平，發現皮下脂肪中PPARG的mRNA水平和蛋白水平均高于肌內脂肪，進一步發現肌內脂肪中的miR-130a的表達量顯著高于皮下脂肪，研究認為miR-130a的表達差異導致了PPARG的表達差異，進而造成兩者脂肪沉積的差異。IMF被認為是影響豬肉品質的主要因素，Cui等[24]比較了萊蕪豬（LW）、魯萊黑豬（LL）以及大白豬（LY）肌肉組織中PPARG的表達和IMF的關系，結果發現PPARG基因的mRNA水平與IMF沉積呈現顯著的正相關關系（P＜0.05），研究認為PPARG可能是影響豬脂肪組織中IMF沉積的主要效應因子。隨著新技術（基因芯片等技術）的使用，使得基因的鑒定更為簡單準確，Liu等[8]采用了基因芯片技術和蛋白質組學技術比較了肉質差異較大的大白豬組織中的差異表達基因，通過貝葉斯統計和微陣列分析篩選出了260個差異表達基因，其中發現了主要的基因-PPARG，研究發現PPARG基因參與MARK信號通路，參與細胞的增殖分化，進而調控著機體的肌肉纖維結構而影響豬肉品質。在肉質的標記輔助選擇方面，Wang等[25]首次報道了PPARG啟動子多態性對二花臉背最長肌中IMF的含量，構建了高低IMF的群體，使用單鏈構像多態性聚合酶鏈式技術（PCR-SSCP）對66頭二花臉豬PPARG上游調控區多態位點進行檢測，結果發現SNP只有T-A單倍型和C-G單倍型，而且發現T-A單倍型中PPARG的轉錄活性顯著高于C-G型，研究認為PPARG的T-A單倍型可能是二花臉豬IMF含量較高的形式，可作為遺傳標記用于二花臉豬肉質的選育。全基因組關聯分析技術（GWAS）在闡述豬的肉質性狀的遺傳改良起到了很大的作用，宰后24小時的pH值也是衡量肉品質的一個重要指標，Verardo等[26]采用GWAS技術對700多只AI公豬進行SNP分型，采用混合線性模型分析了SNP對24 h的pH的影響，定位了三個重要區域，分別為SSC3、SSC5和SSC5，鑒定了幾個可能的候選基因，分別是PPARG、ADCY9、CREBBP、TRAP1等基因，研究結果確定了與肉質相關的的重要區域以及可能的候選基因，為今后的肉質的標記輔助選擇提供了相關的分子標記。綜上表明，PPARG基因在豬肉品質的改良中具有較大的效應，可作為一種肉質相關的分子標記。

2.2 FABP 基因的研究進展

脂肪酸結合蛋白 (fatty acid binding proteins, FABP) 是一種低分子量的胞漿蛋白質，也是對脂肪酸有較高親和力的可溶性蛋白質，屬于胞內脂質結合蛋白超家族成員，在動物體內大多數組織中含量豐富，其具有多種類型，常見的FABP 類型為心臟型脂肪酸結合蛋白（H-FABP）以及脂肪型脂肪酸結合蛋白（A-FABP）[27]。研究發現FABP 對肉質具有改善作用，表現為與動物機體的脂肪沉積具有關聯性，可增加畜禽機體中的IMF含量[28]。王順利等[29]為了研究A-FABP 第一內含子多態性大河烏豬和長白豬IMF 的相關性，結果表明大河烏豬和長白豬A-FABP 基因第一內含子均存在多態性，發現了六種基因型（AB 型、BB 型、BC 型、BD 型、CC 型以及CE 型），在大河烏豬中，BD 型的IMF 的最小二乘均值顯著高于其他五種基因型，而長白豬中CC 型的效應值最高，因此可通過提高A-FABP 第一內含子的BD 型和CC 型的基因頻率而改善大河烏豬和長白豬IMF 的含量，進而改善兩者的豬肉品質。H-FABP被認為是調控豬肉IMF 含量的候選基因[30]，Chen 等[31]以杜洛克豬、長白豬、杜長大（DLY）豬以及金華豬為研究對象，探討了H-FABP（Hinfl、Mspl 和HaeIII）3 個位點多態性與IMF 含量以及背膘厚（BFT）的關系，關聯分析表明：H-FABP的HaeIII 的多態性位點極顯著影響DLY 豬和金華豬肉中IMF 的含量（P<0.01），在3 個H-FABP 多態位點發現了DLY 最高的IMF 的記錄，但是H-FABP 與BFT 無顯著的影響，因而結果表明H-FABP 可作為提高豬肉質中的IMF 含量的一個標記。肉質中的脂肪酸含量和組成也影響著肉質性狀，Renaville 等[9]研究發現H-FABP 第二內含子Mspl 酶切位點存在多態性，酶切位點使H-FABP分 為AA（750+100bp）、Aa(815bp)型，該位點和育肥豬腿部脂肪組織中的花生四烯酸含量存在顯著相關性，AA 型花生四烯酸的含量顯著高于Aa 型。綜上表明，FABP 與豬肉質性狀存在關聯，對豬肉IMF 含量以及脂肪酸等具有改善作用，有望作為一種分子標記用于豬肉質性狀的標記輔助育種。

2.3 FASN 基因的研究進展

脂肪酸合成酶 (fatty acid synthase, FASN) 是一種多酶復合體，主要功能是在細胞間質中催化機體脂肪酸的合成，即識別底物乙酰輔酶A、丙二酸單酰輔酶A 和CO2，在一系列輔酶和輔助因子的參與下催化合成C16 脂肪酸。FASN基因定位于SSC12p1.5 ，靠近背膘厚（BFT）、大理石紋以及脂肪組成的QTL 區域[32]。FSAN 基因主要是通過對脂肪生成的調控進而來調控肉質，Grzes 等[33]探討了FSAN 基因的多態性和轉錄水平與豬肉脂肪酸組成的關系，選用了波蘭長白豬（PL）、波蘭大白豬（PLW）、杜洛克豬（Duroc）和皮特蘭豬（PT）4 個商品豬群，在其5’-UTR 區域發現了12 個多態位點，其中C.-2908 ＞A，C.-2335C ＞T，C.-A264 ＞G3 個 多態位點與PL(n=225)和PLW（n=179）的BFT 顯著相關，同時在多態位點與FA 含量顯著相關，表明FSAN基因是一個與脂肪沉積相關的潛在標記。Renaville 等[9]以129 頭9 月齡的育肥豬為研究對象，探討了FASN 基因多態性與豬肉脂肪酸（FA）含量的影響，該基因的Fnu4Hl 酶切位點將該基因分為TT 型、TC 和CC 型結果發現，FASN 基因和脂肪酸含量直接具有顯著的相關關系。FASN 基因在脂肪代謝過程中具有重要作用，Lim等[34]采用RNA-seq 技術研究了豬背最長肌IMF 相關的差異表達基因，將107 頭伯克希爾豬分為高IMF 組和低IMF 組，鑒定出了134 個差異表達基因，其中FSAN基因在高IMF 組的表達量顯著高于低IMF 組，通過GO 分析表明，FASN 基因介導的脂肪代謝過程是與IMF 含量差異的重要生物學過程，表明FASN 基因的表達有助于IMF 含量的增加，進而改善豬肉品質。在FASN 多態性與肉質性狀的關聯研究中，Choi 等[35]探討了FASN 多態性與韓系杜洛克豬肉質性狀的關系，對200 頭純種杜洛克進行屠宰和肉質分析，使用BssSI 限制性酶對FASN 基因進行分型，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），關聯分析表明AA 型提高了肉質的大理石紋評分、油酸含量和多不飽和脂肪酸（PUFA），研究認為FASN 基因的AA 型有助于肉質性狀的改善；同樣的，Maharani 等[36]報道，FASN基因C.265C ＞T 多態位點顯著關聯杜洛克豬肉中棕櫚油酸（C16:1）、油酸（C18:1）、單不飽和脂肪酸（MUFA）以及PUFA 等脂肪酸的含量，研究認為FASN 與肉質中的脂肪酸組成具有顯著關系，有望成為杜洛克豬肉質性狀的有用標記。綜上表明FASN 基因參與肉質脂肪的調控以及脂肪酸組成的調控，進而影響肉質。

2.4 FTO 基因的研究進展

肥胖相關基因 (fat mass and obesity associated gene, FTO) 是一種調節脂肪細胞沉積進而調控IMF沉積的基因，定位于豬的6 號染色體 上（SSC6q12.1）[37-38]。 研 究 表明FTO 通過參與豬肌內前脂肪細胞的增殖和分化過程進而影響脂肪的形成，Chen 等[39]探討了FTO 基因在脂肪形成過程中的作用，設計了針對FTO 基因的小干擾RNA（MiRNA），進而抑制其表達從而探討其在脂肪沉積的機制，干擾FTO后，豬肌內前體脂肪細胞的增殖受到了抑制作用，同時，脂肪沉積相關基因PPARG 的表達被下調，表明FTO 基因對豬肌內脂肪前體細胞的增殖分化具有正調控作用。FTO的表達主要在脂肪組織中，Fu 等[40]采用RT-PCR 技術檢測了16 頭蘇中豬FTO 基因的表達，結果發現FTO基因在背脂的表達量顯著高于其他組織，其次是在背最長肌的表達，進一步通過蛋白質印跡結果表明，FTO 蛋白在背最長肌以及背脂中的蛋白表達量顯著高于其他組織，這顯示了FTO 基因對豬脂肪沉積具有正調控作用，可作為一個有用的分子標記用于改善豬肉品質的潛在候選基因。在FTO 基因多態性與肉質性狀的關聯研究中，Zhang 等[41]以400 頭商品豬為研究對象，分析了FTO 基因多態性與肉質性狀（pH、肉色、滴水損失、剪切力、嫩度、多汁性等15 個肉質相關性狀）的相關性，關聯分析表明，FTO 基因C.101G ＞C 多態位點與肉色、pH及剪切力顯著相關，其中GG 型對肉質具有正調控作用，CC 型有助于增加肉質的pH，該多態位點對肉色（L*值）的加性效應高達0.723，顯性效應高達0.703。許衛華等[10]以上杭槐豬為研究對象，探討了FTO 基因5′上游區域SNPg.-167T＞G、第一內含子SNPc.46-139A>T和第三外顯子同義突變SNPc.594C＞G 三個位點多態性及其與肌內脂肪含量、背膘厚度、眼肌面積等肉質性狀的相關性，分別在EcoRI、XapI 和Bsh1236I 酶切位點存在多態性，關聯分析表明，在SNPg.-167T ＞G 位點，TT 型IMF 含量顯著高于GG 型；SNPc.46-139A ＞T位點中，AA 型BFT 顯著低于TT 型；而在SNPc.594C ＞G 位點各被測群體差異不顯著；因而研究認為FTO基 因 的SNPg.-167T ＞G 位 點 和SNPc.46-139A ＞T 位點可作為肉質選育的潛在標記，以便改善槐豬的肉質。以上結果表明，FTO 基因與豬肉組織中的脂肪沉積相關，通過對脂肪的調控進而影響肉質，通過關聯分析，表明其可作為改善豬肉品質的潛在候選基因。

2.5 其他肉質相關基因研究進展

除了上述所涉及的相關基因，還有一些有肉質相關的基因，也有望作為肉質選育改良的潛在標記，如胰島素樣生長因子結合蛋白2 基 因（IGFBP2）[42]、腺 苷 單磷酸活化蛋白激酶α1(PRKAA1)基因[43]、蛋白激酶腺苷激活的γ3-亞基基因（PRKAG3）[44]等對豬肉品質具有調控作用，可作為肉質改良的可能潛在標記。楊華等[42]研究了IGFBP2 基因第二內含子g.171C ＞T 的Msp Ⅰ位點多態性與382 頭大白×梅山豬F2 代豬群體的肉質性狀的相關性，結果發現該位點與背膘厚、眼肌高、眼肌寬、骨率等性狀呈極顯著相關（P ＜0.01），與眼肌面積、肥肉率、瘦肥比、花油、色值（LD）和色值(BF)等性狀呈顯著相關（P ＜0.05），研究結果表明IGFBP2 基因與肉品質具有相關性，是影響肉質性狀的潛在候選基因。易恒杰等[43]報道了PRKAA1基因的g.12988 T ＞G、g.13071A ＞G、g.13152 A ＞G3 個位點與高坡豬肉質性狀的關聯性，結果顯示，g.13152 A>G 位點中的AA 基因型豬的眼肌面積顯著高于GG 型和AG 型，而AA 型肉質中pH 極顯著高于GG 型，表明該位點對肉質具有關聯作用。Davoli 等[45]研究表明PRKAG3 基因對意大利豬后腿重量和pH 具有顯著影響。除此之外，對脂肪代謝具有調控作用的FOXO4基因[46]、與豬肌內脂肪細胞增殖分化相關的脂肪酸轉運蛋1（FATP1）基因[47]、鈣蛋白酶基因(CAST)[48]、載脂蛋白A5 基因（APOA5）和載脂蛋白C3 基因（APOC3）[49]可能是影響豬肉質的相關候選基因，進一步豐富了豬肉品質性狀的相關分子標記。

3 小結與展望

利用遺傳標記對肉質性狀進行改良有望更好的改善豬肉品質，本文就國內外學者對肉質相關基因的研究展開了綜述，重點探討了PPARG、FABP、FTO、FASN 等 相關基因的研究進展，探討了影響豬肉品質的影響因素，為豬肉品質的標記輔助選擇提供了參考，豐富了豬肉品質改良的分子標記。但是文章所述的基因大多為單個基因對肉質的效應，而肉質性狀多為數量性狀，其遺傳基礎是微效多基因型，并且大多基因的調控機制尚未完全清楚，隨著分子遺傳學、生物信息學以及先進育種技術（如GWAS 技術、RNA-seq 技術、蛋白組學等）的發展，我們可以充分利用這些技術深入探討這些基因的調控機制，使用不同的技術對基因的功能進行相互驗證，從而增強基因的效應的可靠性，使分子標記更為真實可行。通過這些技術的使用，可進一步深入挖掘肉質性狀相關的遺傳標記，從而為豬肉質性狀的遺傳改良以及輔助選擇提供標記，提高選擇的效率和準確度，加快肉質性狀改良的遺傳進展，進而改善豬肉品質。