陸川豬肉質相關基因的研究進展

吳 瀟,黃繼文,蔣 瑋,朱麗慧,涂尾龍*

(1 上海市農業科學院生物技術研究所,上海 201106;2 上海市農業科學院畜牧獸醫研究所,上海 201106;3浙江農林大學動物科技學院·動物醫學院,杭州 311300)

豬肉品質是生產中重要的經濟性狀,肌肉的生長發育和脂肪沉積是豬肉品質的重要影響因素。 肌纖維作為肌肉組織的基本結構單位,其類型組成與pH、肉色、嫩度和肌內脂肪含量等密切相關,脂肪沉積則直接影響肉的多汁性和嫩度。 在肉質評價指標中,肌內脂肪(Intra muscular fat,IMF)是重要指標,不僅影響著肉的嫩度、系水力、剪切力、多汁性等,而且IMF 的組成含量及其氧化降解產物對肌肉風味形成具有重要影響[1]。 IMF 的調控機制比較復雜,常受到營養、環境和基因等多方面的共同調控。 其中,IMF 的調控基因主要包括脂肪前體細胞分化過程中的轉錄調控因子、脂肪合成與分解代謝途徑中的調控基因以及肌纖維發育相關的基因等。 隨著生物技術的迅猛發展,國內外學者已篩選出一些調控脂肪代謝和肌纖維發育的基因,如激素敏感脂酶、脂蛋白酯酶、心臟脂肪酸結合蛋白、甘油三酯脂酶、過氧化物酶體增殖物激活受體家族基因等,這些基因調控脂肪的合成與分解代謝[2],從而與豬肉IMF 的沉積相關。 對脂肪代謝、脂肪沉積相關候選基因開展分子生物學角度的研究,能夠提供肉品質改善的分子理論支撐,也提供了加快豬肉品質遺傳改良的新途徑。

陸川豬因產于廣西陸川縣得名,是我國八大優良地方品種之一[3]。 研究者發現IMF 含量高是陸川豬肉質優良最重要的原因,其背最長肌中IMF 高達7.43%[4]。 由于陸川豬肉質性狀的表現和相關基因的表達密切相關,因此對脂肪沉積相關基因遺傳機制開展研究,在陸川豬種質資源利用方面具有重要意義。本研究主要對近年來陸川豬肉質相關基因研究領域的重要進展進行綜述,為深入研究陸川豬基因功能和陸川豬的選育提供參考依據。

1 脂肪沉積相關基因

1.1 二脂酰甘油酰基轉移酶2

二脂酰甘油酰基轉移酶2(Acyl CoA:Diacyl gycerol Acyl transferase 2,DGAT2)是內質網細胞微粒體酶,它在二酰甘油通過共價鍵的形式和脂肪酸酰基輔酶A 結合形成三酰甘油(即三酰甘油合成反應的最后一步)過程中起到限速作用[5]。 不同動物DGAT2 基因的研究結果均表明,DGAT2 基因與脂類代謝及脂肪沉積密切相關,推測其可能是通過調節三酰甘油的合成來控制機體脂肪沉積。 研究發現,相對于DGAT1 基因,在金華豬脂肪沉積中DGAT2 基因發揮了更為重要的作用,可將它選作大白豬背膘厚性狀的候選基因,DGAT2 基因表達量的高低很可能是造成中外豬種脂肪沉積能力差異的因素之一[6]。 鄧章超等[7]對同日齡陸川豬與杜長大豬背最長肌中DGAT2 基因表達量相比,發現前者顯著高于后者。 作為調控IMF 沉積的候選基因,DGAT2 基因可進一步深入研究。

1.2 FAM134B 基因

FAM134B基因是FAM134 基因家族(Family with sequence similarity 134,FAM134)成員之一,主要參與調控豬脂肪合成與分解代謝,促進IMF 細胞分化,提高脂肪合成速率,從而提高IMF 的沉積。 研究顯示:過表達FAM134B可顯著提高脂肪合成關鍵基因的表達量;而抑制FAM134B基因表達則可提高脂肪分解關鍵基因的表達量,同時抑制脂肪細胞分化及合成關鍵基因的表達量,使豬肉IMF 沉積顯著降低[8]。

陸川豬FAM134B基因完整的編碼區序列長度為1 107 bp,編碼368 個氨基酸;金華豬FAM134B基因完整編碼區序列長度為975 bp,編碼325 個氨基酸,比陸川豬FAM134B基因少了43 個氨基酸,推測豬FAM134B基因可能存在多個剪切體,FAM134B基因在陸川豬和金華豬種表達的可能是不同的剪接體[1,8]。 同一基因不同的剪切體產生蛋白的多樣性,不同蛋白發揮不同的功能,因此FAM134B基因不同的剪接體有可能在IMF 沉積中發揮不同的作用。

1.3 肥胖相關基因

肥胖相關基因(Fat mass and obesity associated gene,FTO)因其可調節脂肪細胞沉積從而調控肥胖發生而備受關注[9]。 豬的FTO基因位于6 號染色體上一個包含調控眾多脂肪性狀的QTL 區域[9],研究者分別克隆了烏金豬和蘇鐘豬的FTO基因,并發現同日齡金華豬肌肉和脂肪組織中FTO基因的表達量高于長白豬和長金雜交豬,FTO基因與脂肪代謝、IMF 沉積緊密相關[10]。 夏琴等[11]克隆了陸川豬FTO基因,發現在編碼區序列的第1 050 位點存在單核苷酸多態性(Single nucleotide polymorphism,SNP),胞嘧啶(C)突變為鳥嘌呤(G),而且G 為陸川豬特有的,該位點突變引起編碼氨基酸天冬氨酸突變為谷氨酸,這是否跟陸川豬IMF 含量高相關有待進一步研究。

1.4 G 蛋白偶聯受體基因1

G 蛋白偶聯受體1(G protein coupled receptor1,GPR1)基因是脂肪細胞因子Chemerin 的受體,屬于G蛋白偶聯受體超家族成員,G 蛋白偶聯受體可以將激素、脂內、核苷酸等多種細胞外信號轉導至細胞內,在各種生理代謝活動過程中起著重要調節作用。 在豬脂肪和肝臟等組織中GPR1 基因大量表達,且肝細胞中GPR1 能取代CMKLR1 介導Chemerin 信號起到調控肝臟脂肪代謝的作用,其表達量與機體脂肪沉積能力呈正相關[12]。 陸川豬GPR1 基因編碼355 個氨基酸,存在13 處堿基突變,其中4 處為錯義突變[13]。此外,謝婉等[14]發現陸川豬背最長肌中GPR1 基因相對表達量顯著高于杜洛克豬,其啟動子區存在一個CpG 島,長度為103 bp,位于-1 031—-929 bp,CpG 島在2 個品種豬背最長肌中的整體甲基化水平差異不顯著,但在-126、 -116、 -64、 -10 位點甲基化水平差異顯著,說明GPR1 基因啟動子甲基化程度與IMF 沉積存在一定關聯。

1.5 心型脂肪酸結合蛋白基因

心型脂肪酸結合蛋白(Heart-type fatty acid binding protein,H-FABP)基因是調控脂肪代謝的關鍵基因之一,編碼細胞質蛋白在調節肝臟合成三酰甘油中有重要作用。H-FABP可促進細胞膜從血液中攝取游離的脂肪酸,達到增強脂肪酸轉運的目的[15]。H-FABP基因多態性對IMF 含量影響顯著,而且優勢基因型個體具有較高的IMF 含量[16]。 與國外引進品種豬相比,我國地方豬種的IMF 含量更高,并且地方豬種H-FABP基因在某些突變位點的基因頻率分布極為相似,以上研究結果說明H-FABP基因多態性與地方品種豬的IMF 含量較高有關。 因此,在豬的選育中H-FABP基因是提高豬IMF 含量的重要候選基因[16]。

陸川豬H-FABP基因編碼133 個氨基酸,與GenBank 上的豬H-FABP基因序列比對發現,陸川豬在235 位的堿基A 突變為G,使精氨酸變為甘氨酸,該突變可能影響陸川豬脂肪沉積[17]。 因此,把H-FABP作為陸川豬脂肪沉積的重要候選基因。

1.6 丙酮酸脫氫激酶4

丙酮酸脫氫酶激酶(Pyruvate dehydrogenase kinase,PDK)是腺苷三磷酸酶家族成員,有4 個亞型,丙酮酸脫氫激酶4 是其中之一。PDK4 基因通過使丙酮酸脫氫酶復合體磷酸化來抑制丙酮酸脫羧轉變為乙酰輔酶A,乙酰輔酶A 是合成脂肪酸、酮體等能源物質的前體物質,也是合成膽固醇及其衍生物等生理活性物質的前體物質,從而在脂肪代謝過程中發揮作用[18]。

PDK4 基因在豬脂肪組織中的表達量均顯著高于其他組織,推測PDK4 可能通過表達量的改變調控脂肪代謝過程,從而影響豬肉IMF 的沉積和含量[19]。 陸川豬PDK4 基因編碼407 個氨基酸,序列有2 處突變,其中1 處突變使第25 位氨基酸由酪氨酸變為組氨酸。PDK4 基因在陸川豬皮下脂肪中表達量最高,肝臟次之,在背最長肌中表達量最低,說明該基因不僅和脂肪沉積相關,與脂肪肝等相關疾病可能也存在一定關聯[20]。

1.7 圍脂滴蛋白5

圍脂滴蛋白(Perilipin,PLIN)是一種重要的脂滴表面蛋白,在體內能量平衡和脂質代謝中發揮著關鍵作用。 因PLIN基因與肥胖相關,所以常作為豬生長肥育性狀的候選基因,研究PLIN基因于不同物種間的遺傳多態性分布,以期找到與生產性狀相關的遺傳標記,指導豬的育種和生產。 當前對PLIN 的研究主要集中于PLIN1 和PLIN5。

PLIN1 基因第2 外顯子111 bp 處的胸腺嘧啶(T)突變為C,該突變與背膘厚、剪切力顯著相關[21];第2 外顯子3 519 bp 處的腺嘌呤(A)突變為G,該處錯義突變與背膘厚、肌肉水分和IMF 含量存在顯著相關[22];第4 外顯子126 bp 處的G 突變為A,該突變與背膘厚、IMF 含量相關[21]。 這3 個位點可作為影響豬背膘厚、IMF 含量的分子輔助標記。PLIN2 多態性在杜洛克豬選育中作為分子輔助標記得到應用,在保證瘦肉率的前提下,可增加豬肉中IMF 含量[23]。

PLIN5 屬于圍脂滴蛋白超家族成員之一,對細胞脂滴內三酰甘油的儲存和使用有關鍵性的調節作用[24]。 陸川豬PLIN5 基因編碼458 個氨基酸,與美國國家生物技術信息中心(NCBI)上公布的野豬PLIN5 基因序列的編碼區存在4 個堿基突變,均為錯義突變:457 bp 處突變導致纈氨酸變為異亮氨酸;472 bp 處突變導致絲氨酸變為脯氨酸;708 bp 處突變導致谷氨酸變為天門冬氨酸;1 307 bp 處突變導致天門冬氨酸變為甘氨酸[25]。 作為陸川豬脂肪代謝的候選基因,PLIN5 基因這些突變與陸川豬脂肪沉積的相關性有待進一步研究。

1.8 黑素皮質素受體4

黑素皮質素受體4(Melano cortin-4 receptor,MC4R)為跨膜神經受體黑素皮質素受體家族的成員之一,也屬于G 蛋白耦聯受體超家族。 MC4R 是調節能量動態平衡的重要信號分子,通過與腦分泌的天然內源配體α-促黑激素結合,抑制體重增加,通過介導瘦素,在動物采食量、能量代謝和體重的調控中發揮重要作用,MC4R基因突變可導致肥胖。

MC4R基因作為豬生長肥育性狀的候選基因被廣泛研究。MC4R基因在豬肌肉中的表達量較高,而且顯著影響著脂肪沉積效果[26]。 研究MC4R基因在不同豬種間的遺傳多態性分布,找到與生產性狀相關的遺傳標記指導育種生產也是研究熱點之一。MC4R基因298 bp 位點存在一處錯義突變,天冬氨酸變為天冬酰胺,該突變與商品豬背膘厚相關,可作為背膘厚的分子標記[27];1 392 bp 處存在單核苷酸多態位點,G 突變為A,該位點可作為影響豬生長速度和背膘厚的分子標記。

陸川豬MC4R基因編碼332 個氨基酸,通過與NCBI 上公布的豬MC4R基因序列(NM_214 173.1)進行比對分析,發現陸川豬的編碼區4 個位點存在堿基差異,即第110 bp、175 bp、278 bp 和906 bp 位點。 其中第110 bp 和278 bp 的錯義突變,使第37 位谷氨酸變為甘氨酸,第93 位纈氨酸變為丙氨酸[26]。 這兩處位點的突變是否能用于陸川豬的分子輔助育種中有待進一步研究。

1.9 磷酸酪氨酸互作結構域1

磷酸酪氨酸互作結構域1(Phosphotyrosine Interaction Domain Containing 1,PID1)為脂質代謝相關的基因,可促進脂肪細胞增殖和細胞內脂滴形成,對脂肪代謝起著重要調節作用。PID1 基因的過表達可影響脂肪細胞對葡萄糖攝取功能,抑制葡萄糖轉換,從而影響機體對胰島素的敏感性,促進前體脂肪細胞增殖,增加脂肪沉積。

中國地方豬種中PID1 基因表達量極顯著高于國外瘦肉型豬種,說明PID1 基因表達量確實與豬肉IMF 的沉積顯著相關[28]。 陸川豬PID1 基因編碼217 個氨基酸,對陸川豬PID1 蛋白質結構進行預測,發現其C 端含有1 個PTB(Phosphor tyrosine binding)結構域[4]。

豬脂肪沉積相關基因的功能、突變位點相關信息見表1。

2 肌肉發育相關基因

2.1 心肌錨蛋白重復域1

心肌錨蛋白重復域1(Ankyrin repeat domain 1,ANKRD1)屬于肌肉錨蛋白重復蛋白(MARP)家族,在哺乳動物中高度保守。ANKRD1 基因是肉品質的候選基因之一。 陸川豬ANKRD1 基因在其心臟、肝臟、脾臟、肺臟、腎臟、背最長肌和皮下脂肪等7 個組織中均表達,且差異明顯,尤其在心臟中,推測ANKRD1 基因在不同組織中發揮不同作用[29]。

2.2 胰島素生長因子結合蛋白5

胰島素生長因子結合蛋白5(Insulin-like growth factor binding protein 5,IGFBP5)屬于胰島素樣生長因子結合蛋白家族成員,與肌肉生長發育密切相關,且受到諸多因子調控進而影響肌肉生長。

通過與NCBI 上IGFBP5 基因(NM_214099.1)比對分析,發現陸川豬存在3 處錯義突變:419 bp 處A突變為G,導致組氨酸突變為精氨酸;468 bp 處A 突變為T,導致精氨酸突變為絲氨酸;533 bp 處T 突變為C,導致亮氨酸突變為絲氨酸[30]。IGFBP5 基因在肌肉中高表達,而且與肌肉增殖分化密切相關,因此IGFBP5 基因在不同豬種間的表達差異可能是導致豬肉瘦肉率差異的原因之一。

2.3 生肌調節因子5

生肌調節因子(Myogenic Regulatory Factors,MRFs)家族調控著肌肉的發生過程(如肌細胞的增殖、分化),因此與肌纖維的大小、數量密切相關。Myf5 是該家族最早表達的基因,作用于特化成肌細胞及增殖肌細胞,影響著豬肌纖維生長、瘦肉率、酮體背膘厚度及IMF 含量[31]。

陸川豬Myf5 基因在205 bp 處存在C 突變為A,導致亮氨酸突變為蛋氨酸[3]。 30 日齡時,陸川豬背最長肌Myf5 基因相對表達量最高,之后下降,但240—300 日齡又呈上升趨勢,這不同于Myf5 基因在五指山豬、馬身豬的發育性表達規律,差異原因可能是所選地方豬種骨骼肌生長發育規律不同導致的[31]。

2.4 肌球蛋白調節輕鏈9

肌球蛋白調節輕鏈9(Myosin light chain 9,MYL9,又稱LC20 或MYRL2)由MYL9 或MLC2 基因編碼,是肌球蛋白結構中調節肌球蛋白活性的調節性輕鏈,可利用ATP 水解產生的能量沿肌動蛋白運動[32]。豬的MYL9 基因位于第17 號染色體,含4 個外顯子。 陸川豬MYL9 基因編碼172 個氨基酸,存在2 處同義突變,第195 bp 處C 突變為A,第498 bp 處T 突變為C。 研究發現,陸川豬背最長肌中MYL9 基因相對表達量極顯著低于杜洛克豬[32],這可能是陸川豬比杜洛克豬肌肉生長緩慢的影響因素之一。

豬脂肪沉積相關基因的功能、突變位點相關信息見表2。

3 脂肪沉積和肌肉發育相關的基因

3.1 細胞因子信號抑制因子3

細胞因子信號抑制因子(Suppressor of cytokine signaling,SOCS)家族是參與多種細胞因子、生長因子和激素信號調節的蛋白分子,對這些細胞因子信號通路起負反饋調節。 SOCS3 是SOCS 家族的主要成員之一,參與脂肪和肌肉組織中瘦素、胰島素等多種細胞因子的信號傳導。 SOCS3 能抑制瘦素(Leptin)信號通路,與肥胖的發生顯著相關。

“一個不讀書的民族是沒有希望的民族。”同樣，不讀書的體育教師，很難提高自己的課堂效果，提升自己的科研能力，很難成為“專家研究型”體育教師。對農村中小學體育教師來說，閱讀專業書籍更有必要性。體育教師經常進行閱讀積累，特別是閱讀專業書籍，既能開闊農村體育教師的視野，又能增加農村體育教師的知識儲備，使課堂教學和教育科研都有很大的提升。

諸多研究證實,SOCS3 基因在豬肌肉生長發育、脂肪沉積等方面起重要調控作用。SOCS3 基因在瘦肉型豬大白豬肌肉中的表達量顯著高于脂肪型八眉豬,其原因在于SOCS3 正調控IGF-I 信號通路,負調控Leptin 信號通路,SOCS3 基因表達量的高低顯著影響豬個體脂肪沉積的能力[33]。

與GenBank 中公布的豬SOCS3 基因序列(NM_001123196,HM045422)比對發現,陸川豬SOCS3 基因第70 位點的A 突變為G,并且G 為陸川豬所特有,該處突變導致蘇氨酸變為丙氨酸[34]。 陸川豬SOCS3基因的突變是否影響陸川豬脂肪沉積進而影響豬肉品質,還需要繼續深入研究。

3.2 肌肉生長抑制素

肌肉生長抑制素(Myostatin,MSTN)是可調控成肌細胞增殖的一種糖蛋白,在骨骼肌中廣泛表達,影響肌肉的生長與發育,MSTN 對脂肪沉積同樣也有調節作用。 過度選擇畜禽生長速度,會導致骨骼肌過快發育、增加脂肪含量、降低飼料轉化率。 因此,深入研究MSTN基因功能,對通過調節MSTN基因表達來調控畜禽肌肉的增長速度、脂肪的沉積、改善豬肉品質具有重要的意義。 近年來,MSTN作為影響畜禽肉質性狀的主要候選基因之一,在畜禽肉質方面的研究取得了一定進展。 在魯萊黑豬、廣西巴馬小型豬、藏豬、通城豬、萊蕪豬、五指山豬、長白豬、大白豬、杜長大中都發現MSTN基因存在多個多態位點,并且大部分和生長性狀、肉質性狀相關[35-36]。

對比GenBank 上約克夏、漢普夏、杜洛克、梅山豬、藏豬、廣西巴馬小型豬的基因同源性,均在99.8%以上。 陸川豬MSTN基因第294 位點存在特有堿基G,但未引起氨基酸改變。 豬MSTN基因高度保守,可用作研究陸川豬肌肉生長發育和脂肪沉積的候選基因之一[37]。

3.3 激素敏感性脂肪酶

激素敏感性脂肪酶(Hormone sensitive lipase,HSL)作為參與脂肪分解代謝過程的關鍵酶,可催化三酰甘油分解為甘油和脂肪酸以供機體組織的需要,在脂肪的合成和分解過程中發揮重要作用。

豬的HSL基因被定位在6 p1.1—1.2 上,相近區域分布了一些與豬肉質性狀及生長發育相關的候選基因,因此有關HSL基因在豬脂肪沉積和代謝方面的研究已經成為近年的熱點。 通過研究發現,HSL基因多態性和豬的平均背膘厚度、瘦肉率及眼肌面積等有著高度的相關性,可把它們作為豬胴體性狀的候選基因[38]。 與長白豬、梅山豬相比,陸川豬HSL基因第1 044 位點C 突變為T,并發現T 為陸川豬所特有,但未引起氨基酸的改變。HSL基因如何影響陸川豬的肉質性狀,如IMF 含量等,有待后續研究[39]。

3.4 瘦素

瘦素或瘦蛋白(Leptin)是一種脂肪細胞分泌因子,具有廣泛的生物學效應,其作用于下丘腦的代謝調節中樞,抑制食欲,減少能量攝取,抑制脂肪的合成,促進分解,避免肥胖發生。Leptin基因在豬脂肪沉積、代謝調控及骨骼肌的生長發育等方面的研究獲得了突出進展,可為中國地方品種豬優質肉質形成的分子機制奠定重要基礎。Leptin基因在不同品種的豬脂肪組織中表達量存在差異,黃艷娜等[40]發現地方豬種脂肪組織中Leptin基因的表達量比外來豬種高1.21 倍,血清中Leptin基因的表達量則高3.23 倍。

3.5 解偶聯蛋白受體3

解偶聯蛋白受體3(Uncoupling protein 3,UCP3)基因屬于線粒體內膜轉運蛋白家族,使線粒體氧化與磷酸化解偶聯,促進脂肪酸的氧化、代謝,UCP3 基因有負調控脂肪沉積的作用。 在畜禽育種研究領域,UCP3 基因作為影響IMF 的候選基因之一。 豬的UCP3 基因有6 個外顯子,編碼310 個氨基酸,與UCP2緊密連鎖[41]。 研究發現,UCP3 基因的表達量較低是梅山豬肉品質優良的重要原因,此外,UCP3 的多態性和豬肉品質相關;和肉質性狀中的系水力、失水率及IMF 含量顯著相關;和能量代謝能力極顯著相關[42]。

比較陸川豬和杜洛克豬×陸川豬正反交F1代豬的眼肌面積,發現三者在眼肌面積、IMF 含量和UCP3基因mRNA 表達量上均差異顯著,UCP3 的表達量和IMF 含量為極顯著正相關,和豬眼肌面積則表現為極顯著負相關,而且F1代個體都遺傳了杜洛克豬大體型、陸川豬高IMF 含量的優勢,UCP3 基因可作為影響豬IMF 含量的主效基因[41-42]。

3.6 脂聯素

脂聯素(AdipoQ)是脂肪細胞分泌的一種內源性生物活性多肽或蛋白質,也是胰島素增敏激素,在調節脂肪代謝、脂肪沉積等方面發揮著重要作用。 豬的AdipoQ基因包含3 個外顯子和2 個內含子[43]。 陸川豬AdipoQ基因編碼242 個氨基酸,編碼的蛋白具有較強的親水性[44]。 比較陸川豬、廣西巴馬小型豬、梅山豬、長白豬AdipoQ基因的核苷酸序列,發現陸川豬在292 bp 處存在由G 突變為A,引起甘氨酸突變為絲氨酸[44],AdipoQ基因的此突變或許是陸川豬優質肉質形成的一個關鍵因素。

3.7 酰基輔酶A 氧化酶1

酰基輔酶A 氧化酶(Acyl-coenzyme A oxidase,ACOX)基因是和過氧化物酶體中的脂肪酸氧化分解過程密切相關的一個基因家族,按不同催化底物被分為ACOX1、ACOX2 和ACOX3 三種亞型[45]。ACOX1 是脂肪酸β-氧化過程中脫氫反應的限速酶,能夠在長鏈與極長鏈脂肪酸脫氫氧形成反式雙鍵α,β-烯脂酰輔酶A 過程中起到特異性的催化作用。

豬ACOX1 基因和影響日增重、背膘厚、脂肪酸組成的數量性狀位點有著緊密的聯系[45]。ACOX1 基因有14 個外顯子,我國地方豬種與3 個外來品種豬在第9 個內含子的多態位點的基因頻率上表現出極顯著差異,ACOX1 基因多態性在豬瘦肉率、平均背膘厚度等性狀方面也顯著相關,當ACOX1 基因為雜合子時表現出瘦肉率較高、背膘厚度以及脂肪率較低的特征。 陸川豬的ACOX1 基因編碼了661 個氨基酸,有9處堿基突變,其中第129 bp、481 bp、938 bp 處發生錯義突變[45],為今后研究ACOX1 基因與陸川豬脂肪沉積的相關性等提供了重要序列信息。

豬脂肪沉積和肌肉發育均相關的基因功能、突變位點相關信息見表3。

表3 豬脂肪沉積和肌肉發育均相關的基因Table 3 Gengs associated with fat deposition and muscle development

4 動物肉質相關基因與調控通路

為了進一步分析上述基因與豬肉質形成之間的關系,使用KOBAS(http:∕∕kobas.cbi.pku.edu.cn∕)對上述肉質相關基因進行KEGG 分析發現(表4),參與過氧化物酶體增殖物激活受體信號通路(PPAR signaling pathway,PPAR)、環磷酸腺苷信號通路(cAMP signaling pathway,cAMP)、腺苷酸激活蛋白激酶信號通路(AMPK signaling pathway,AMPK) 和脂肪細胞脂肪分解調控通路(Regulation of lipolysis in adipocytes)等24 個通路的基因有8 個,其中ACOX參與了其中10 個通路,HSL參與了7 個通路,AdipoQ參與了5 個通路、PLIN參與了4 個通路、MYL9 參與了3 個通路、DGAT2 參與了2 個通路、SOCS和H-FABP分別參與1 個通路,而歸屬于PPAR 通路中的基因最多,分別是ACOX、H-FABP、PLIN、AdipoQ。

表4 肉質相關基因參與的代謝通路Table 4 Metabolic pathways involved in meat related genes

PPAR 通路能調控許多參與細胞內外脂類代謝基因的表達,以調節脂肪在合成代謝和氧化分解過程中的動態變化,從而維持脂肪組織的動態平衡,實現對脂肪沉積的影響作用[46]。PPARs是一類配體激活的核轉錄因子超家族成員,迄今已鑒定出PPARα、PPARγ和PPAR β∕δ這3 種亞型,PPARγ主要參與脂肪細胞分化及成脂作用,而PPARβ具有增加脂肪酸氧化的能力,與細胞的脂質代謝有關。 細胞內的第二信使cAMP 是一種非常重要的信號傳遞分子,很多通路的激活和抑制均受到cAMP 信號通路的調控[47]。 細胞內的能量感受器AMPK 是一種普遍存在于真核生物中的絲氨酸∕蘇氨酸蛋白激酶,其活性受到一磷酸腺苷(AMP)、二磷酸腺苷(ADP)和三磷酸腺苷(ATP)的變構調節,在細胞的繁殖、能量平衡、代謝調控等多種生命活動中有著重要的調節作用[48]。 AMPK 作為能量代謝調控因子,可促進脂肪酸氧化及脂肪酸合成等生物學過程[49]。 絲氨酸∕蘇氨酸蛋白激酶激活AMPK,通過磷酸化乙酰輔酶A 羧化酶2(ACC2)促進脂肪氧化,減少甘油三酯合成;通過FTO基因調控肌細胞中脂滴聚集;使PPAR γ下調,脂肪前體細胞的分化及脂肪沉積受到抑制,實現對肌肉中脂肪代謝及IMF 生成的調控[47]。 研究發現,AMPK 活性與IMF 含量呈負相關,與肌肉發達程度呈正相關[48]。 由此可見,這三個通路在脂肪代謝和沉積中發揮了重要作用,并且存在相互作用的關系,進一步揭示這些基因和通路在豬肉質形成過程中的機制將是今后的研究重點。

此外,還有12 個基因沒有歸屬于任何一個通路,因為目前對這些基因的研究還不夠深入,尚未揭示它們參與的代謝過程及相關的調控機制,但它們可作為豬肉質重要的候選基因進行深入研究。

5 結語

種質資源是農業發展的芯片,優良品種是影響畜牧業發展的首要影響因素。 隨著國際競爭越來越激烈,尤其近年來中美經貿摩擦的加劇,為我國種業發展敲響了警鐘。 加大我國畜禽遺傳資源保護開發利用的力度,持續提升畜禽種業自主創新能力,是打贏畜禽種業“翻身仗”的唯一途徑。

陸川豬始于漢而盛于唐,有著兩千多年悠久歷史。 因為陸川豬具有早熟易肥、產仔數多、肉味鮮美等特點,因此在漢代,陸川豬就被羅馬帝國引入,育成了拿波利坦豬;18 世紀被英國引進育成巴克夏豬。 當前,由于陸川豬肉質鮮嫩的脂肪含量較高,口感好,味道醇香,因此受到消費者的青睞和育種者的重視。對陸川豬生長發育、脂肪沉積等方面的調控機理以及肉質形成的分子機制開展深入研究,有利于更好地實現對陸川豬開發利用。 雖然,已經陸續有學者對陸川豬肉質相關基因進行了研究,開展遺傳多樣性、表達量、蛋白功能預測等方面的研究,但是研究不夠深入,缺乏系統性;而且,肉質相關的候選基因之間存在相互作用,因此后期研究可能需要把候選基因作為一個整體因素去考慮,在挖掘分子標記方面也不再只考慮單個多態位點對肉質性狀的影響,而是同時考慮多個多態位點的綜合效應;研究這些基因之間的調控網絡,以及脂肪代謝相關通路之間的關系將對揭示豬肉質形成的機制具有關鍵性意義。