豬生產性狀相關SNP位點研究進展

宋春雷 高靈琦

摘 要 單核苷酸多態性以其自身具有的一些優良特性作為一種遺傳標記現已被廣泛地應用于禽畜等方面的科學研究中。基于此，簡單介紹SNP的特性和常用檢測分型的方法，并以我國主要經濟動物-豬為中心，收集近三年國內SNP影響豬生長、肉質、繁殖等主要經濟性狀的相關研究，從全面的角度分析豬SNP研究的相關進展，并對SNP的未來發展進行展望。

關鍵詞 豬;單核苷酸多態性（SNP）;生產性狀

中圖分類號：S828 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.02.076

在經濟動物的遺傳育種過程中，科研工作者們致力于使用一些可靠的遺傳標記（Genetic Maker）來提高選擇效率與效能，提高經濟效益，其中單核苷酸多態性（Single Nucleotide Polymorphism，SNP）現在已成為理想的遺傳標記之一。SNP是指在基因組上由單個核苷酸變異引起的DNA序列多態性，包括單個堿基的轉換或顛換等形式，且其中最少出現一種等位基因的頻率不小于1%。

我國是豬養殖大國，豬肉也是國民日常消費的主要肉類之一，2015年和2016年我國生豬存欄量分別為4.51億頭和4.35億頭。面對如此大的市場，只要對豬某一個重要性狀進行改良就可能帶來巨大的經濟效益。檢測、鑒定影響重要性狀的SNPs并標記應用于育種養殖中，可以加快遺傳選育進度，提高經濟效益。基于此，就SNP主要的檢測、功能活性研究方法以及在影響豬重要性狀上的研究進展進行綜述。

1 SNP的研究內容

1.1 SNP的特性

SNP自身所具備的一些優良特性使得其在遺傳分析中成為一類能夠廣泛應用的遺傳標記，能夠更加清晰地剖分研究復雜的數量性狀、遺傳疾病，構建第三代遺傳圖譜。

SNP的優良特性有以下4點。1）SNP位點的豐富性。SNP數量眾多且分布廣泛，幾乎遍布整個基因組，DNA序列中任意一個核苷酸都可能發生變異。據估計，基因組中每1 000個核苷酸就有1個SNP。2）SNP適于快速、規模化篩查。組成DNA的堿基雖然有4種，但因為導致SNP的通常只有兩種堿基，所以這是一種二態的標記，即二等位基因。由于SNP的二態性，非此即彼，在進行基因篩選時往往只需要進行+/-分析，而不用分析片段的長度，這就利于發展快速的規模化自動化技術篩選。3）SNP等位基因頻率易于估計。由于SNP的二態性，在任何種群中其等位基因的頻率都是可以估計的。4）SNP突變率低、遺傳穩定性高。SNP是由基因組上單核苷酸變異引起的，每代每堿基突變率約為2×18-8。尤其是處于編碼區的SNP（cSNP）是高度穩定的，相比較微衛星等重復序列的多態性標記，其遺傳穩定性更高。

1.2 SNP的檢測分型方法

1.2.1 對未知SNP進行分析

對未知SNP進行分析，即找尋未知的SNP或確定某一未知SNP與某遺傳病或性狀的關系。檢測未知SNP可以使用多種方法，如溫度梯度凝膠電泳（TGGE）、變性梯度凝膠電泳（DGGE）、單鏈構象多態性（SSCP）、限制性片段長度多態性（RFLP）和隨機擴增多態性DNA（RAPD）等，但這些方法只能發現含有SNP的DNA鏈，不能確知突變的位置和堿基類別，要想做到這一點，必須對那些含有SNP的DNA鏈進行測序，即基因測序技術。

1.2.2 對已知SNP進行分析

對已知SNP進行分析，即對不同群體SNP遺傳多樣性檢測或在臨床上對已知致病基因的遺傳病進行基因診斷。篩查已知SNP的方法有等位基因特異寡核苷酸片段分析（ASO）、突變錯配擴增檢驗（MAMA）和基因芯片技術（genechips）等。

1.3 豬SNP多態性分析

SNP是指在基因組上由單個核苷酸變異引起的DNA序列多態性，DNA序列直接影響氨基酸密碼子的轉錄，從而影響分子水平上蛋白質的翻譯。陳月嬋等[1]就豬基因單核甘酸多態性進行了大量的研究分析，運用了PCR-SSCP檢測方法對豬的多個基因進行了檢測分析，檢測出大量的多態位點和位點突變造成的編碼氨基酸的變化，結果如表1所示。

2 豬重要性狀SNP的研究

目前，可以通過QTL作圖對基因進行性狀連鎖分析，還可以對候選基因利用各種方法與單核苷酸變異的位點進行關聯分析。如果找到了與目的性狀有關的SNP位點，便可通過芯片篩選個體，并進行優缺點分析，最后通過雜交、回交等改良品種。

需注意的是雖然研究的SNP與豬的重要性狀存在關聯性，但在不同品種的豬群中，具體效益可能會有所不同。

2.1 生長性狀和飼料利用SNP

生長性狀也稱肥育性狀，是中等遺傳力性狀，也是豬生產中復雜且重要的經濟性狀。在生長性狀中以生長速度和飼料利用率為最重要。

飼料成本決定了養殖成本，飼料利用效率的提高可以大大節約養殖成本。剩余采食量（Residual feed intake，RFI）是禽畜實際采食量與預期采食量的差值，也是衡量飼料轉化率（Feed conversion ration，FCR）的指標之一。隨著電子自動喂料技術的發明和普及，使平均日采食量（Average daily feed intake，ADFI）和平均日增重（Average daily gain，ADG）得以準確測定。基于以上條件，蒲蕾等[2]對杜洛克豬的MAP3K5基因和HMGA1基因進行了研究實驗。1）利用Illumina SNP60芯片對豬的全基因組進行分型，得到的結果和軟件基因庫中記錄的MAP3K5基因的SNP位置進行比對確定了4個SNPs位點，通過實驗數據收集發現4個SNPs位點中，Sscl：30769583 A>C、Sscl：30962276 G>A、Sscl：30781169 A>G位點與RFI性狀呈顯著相關，Sscl：30940839 A>G位點的突變與FCR性狀呈顯著相關。MAP3K5基因可能是通過改變豬體內的激素調節、生長因子等，來實現對RFI、FCR這些性狀的調控。這4個SNPs位點可記錄作為分子標記。2）通過對大白豬和民豬群體的重測數據分析，發現了HMGA1基因的2個SNPs位點。并采用質譜分型技術對杜洛克豬群體進行這2個SNPs位點的基因分型。收集統計相關數據后得出HMGA1基因g.-543 T>C和g.1356 C>T位點突變可以使杜洛克豬在不影響ADG的同時降低同期間內的ADFI，即同日齡個體體重更重，同體重個體日齡更短。尤其g.1356 C>T位點突變還可以使杜洛克豬有更薄的背膘厚和更低的RFI。這2個SNPs位點可記錄作為分子標記，為豬遺傳育種提供輔助參考。如表2所示，為影響生長性狀和飼料利用的SNPs位點。

2.2 繁殖性狀SNP

豬繁殖性狀包括母豬的窩產仔數、初生活仔數、仔豬初生重、乳頭數、泌乳力、斷奶時育成仔豬數、斷奶窩重等。公豬的繁殖性狀主要包括精液的質量、精子的活力、精液的產量、公豬性欲以及公豬使用年限。

查安東等[3]在IL6基因內檢測到1個SNP位點g.1704674 C>T，并通過PCR-RFLP檢測其分型。統計結果發現，在杜洛克豬種g.1704674 C>T位點與射精量呈顯著相關（P<0.05），T等位基因為優勢等位基因;而在大白豬中，g.1704674 C>T位點與精子密度呈顯著相關（P<0.05），說明SNP對公豬繁殖性狀有一定影響。Tetzlaff等[4]研究發現了在LEF-1基因中有2個SNPs（g.1351 T>C、g.1666 A>C）與豬乳頭數顯著相關，而后Xu等[5]在該基因上再次檢測到新的突變位點（g.99514 A>G、g.119846 C>T），關聯分析后發現均與豬乳頭數顯著相關。胡閃耀等[6]就此展開研究，以美系大白豬為研究對象，發現僅g. 99514 A>G位點與豬乳頭數顯著相關，而另一位點的相關性并沒有達到顯著水平，對乳頭數變異沒有影響推測，可能只是連鎖性的標記。劉碧霞等[7]研究發現，大白母豬LIF基因上C6988T位點的CT基因型和C4950G位點的GC基因型為繁殖性狀的增效基因型，2個SNPs對繁殖性狀的影響呈現了明顯的協同效應，即這2個SNPs與母豬產仔數等繁殖性狀有顯著關聯。高天[8]等在嘉興黑豬ESR2、FSHβ和PRLR基因中篩選并確定了8個SNPs，并與母豬的繁殖性狀展開了關聯分析，分析發現ESR2基因中的A221G位點和PRLR基因中的A13901T位點均與個體繁殖性狀呈顯著關聯，而其余位點并未發現有顯著關聯。如表3所示，為影響繁殖性狀的SNPs位點

2.3 肉質性狀SNP

肉質的優劣是通過許多肉質指標來判定的，常見的有pH、肉色、系水力、大理石紋、肌肉脂肪含量和公豬膻味等指標。我國種豬遺傳評估方案中的肉質性狀有：肌肉pH、肉色、滴水損失和大理石紋。

喬木等[9]通過測序，發現豬RTL1基因中存在1個SNP位點，利用PCR-Fnu4H I-RFLP方法在9個豬種中進行了分型，并在360頭大×梅F2代群體中進行了性狀關聯分析。結果表明，在肉質性狀方面該位點與背最長肌pH、股二頭肌肌肉肉色值呈顯著相關（P<0.01），與背最長肌系水力、背最長肌肌肉色值呈極顯著相關（P<0.05）。楊華等[10]采用PCR-Msp I-RFLP方法對IGFBP2基因的g.171 C>T位點進行分型，關聯分析得出g.171 C>T位點與肉質性狀顯著相關。張越等[11]研究了H-FABP基因對肉質性狀的影響，通過測序確定了2個SNPs位點，命名為SNP1和SNP2，研究顯示SNP1對肉質性狀沒有顯著影響，SNP2僅與谷氨酸含量顯著關聯，谷氨酸作為影響豬肉的主要鮮味物質之一，對肉質性狀有影響，可作為參考位點進行深入研究。如表4所示，為影響肉質性狀的SNPs位點。

2.4 胴體性狀SNP

胴體性狀是一種高遺傳力性狀，豬的胴體性狀主要有背膘厚度、胴體長度、眼肌面積、腿臀比例和胴體瘦肉率等。

喬木等[9]研究的RTL1基因，同一個SNP位點，檢測出的AA、AG、GG這3個分型中，AA基因型個體的內脂率、平均背膘厚、肩部膘厚等顯著高于GG基因型，參考不同豬種中基因型的分布規律，國內豬種中A等位基因占比明顯高于國外豬種，因而具有較高的肥肉率，該SNP位點突變具有促進脂肪沉積的效應，可作為改善豬胴體性狀的分子標記。楊華等[10]研究的IGFBP2基因的g.171 C>T位點，關聯分析也得出g.171 C>T位點與胴體性狀顯著相關。如表5所示，為影響胴體性狀的SNPs位點。

3 SNP存在的問題與展望

SNPs研究現在正處于發展之中，雖然其具有很好的前景，但目前仍存在以下4點問題。

1）SNPs改變了基因原來的結構和連鎖率，主要表現為生物對外界反應的不適應。所以，隨著SNP的增加，可能會相應導致致命性疾病的增加。

2）雖然目前已經有了幾個公開的SNP數據庫，但由于一些商業利益的考慮，不是所有的科研工作者都可以自由詳盡地利用SNP數據庫，勢必將阻礙SNP信息的獲取與利用。

3）目前雖然有大量檢測SNP的方法，且已經建立了高度自動化和高通量的SNP檢測分型技術，但大都價格昂貴，速度較慢，這限制了其在科學研究中的應用，所以迫切需要有低成本、高生產率的新方法涌現。

4）SNP命名問題。SNP的命名是很混亂的，從本文的信息整理就可以看出來，不同的研究者采用不同的記錄方法，目前沒有一個統一標準的命名方法，不同的組織機構命名不一樣，并且各自為政，堅持自己的命名方法，由于不同SNP由不同實驗室測定，現在至少存在6種不同的命名系統。這為后人學習以及科研成果統計造成了很大的障礙。

4 結語

雖然目前SNP的應用還存在一些不足，但依然存在很大的潛力。可以預期，SNP的應用將促進分子標記技術與其他生物技術的結合，大大加速傳統育種技術的革新，隨著分子生物技術的提高，SNP的應用前景將更加廣泛。

參考文獻：

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（責任編輯：趙中正）