猪生产性状相关SNP位点研究进展
来源:用户上传
作者:
摘 要 单核苷酸多态性以其自身具有的一些优良特性作为一种遗传标记现已被广泛地应用于禽畜等方面的科学研究中。基于此，简单介绍SNP的特性和常用检测分型的方法，并以我国主要经济动物-猪为中心，收集近三年国内SNP影响猪生长、肉质、繁殖等主要经济性状的相关研究，从全面的角度分析猪SNP研究的相关进展，并对SNP的未来发展进行展望。
关键词 猪;单核苷酸多态性（SNP）;生产性状
中图分类号：S828 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.02.076
在经济动物的遗传育种过程中，科研工作者们致力于使用一些可靠的遗传标记（Genetic Maker）来提高选择效率与效能，提高经济效益，其中单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphism，SNP）现在已成为理想的遗传标记之一。SNP是指在基因组上由单个核苷酸变异引起的DNA序列多态性，包括单个碱基的转换或颠换等形式，且其中最少出现一种等位基因的频率不小于1%。
我国是猪养殖大国，猪肉也是国民日常消费的主要肉类之一，2015年和2016年我国生猪存栏量分别为4.51亿头和4.35亿头。面对如此大的市场，只要对猪某一个重要性状进行改良就可能带来巨大的经济效益。检测、鉴定影响重要性状的SNPs并标记应用于育种养殖中，可以加快遗传选育进度，提高经济效益。基于此，就SNP主要的检测、功能活性研究方法以及在影响猪重要性状上的研究进展进行综述。
1 SNP的研究内容
1.1 SNP的特性
SNP自身所具备的一些优良特性使得其在遗传分析中成为一类能够广泛应用的遗传标记，能够更加清晰地剖分研究复杂的数量性状、遗传疾病，构建第三代遗传图谱。
SNP的优良特性有以下4点。1）SNP位点的丰富性。SNP数量众多且分布广泛，几乎遍布整个基因组，DNA序列中任意一个核苷酸都可能发生变异。据估计，基因组中每1 000个核苷酸就有1个SNP。2）SNP适于快速、规模化筛查。组成DNA的碱基虽然有4种，但因为导致SNP的通常只有两种碱基，所以这是一种二态的标记，即二等位基因。由于SNP的二态性，非此即彼，在进行基因筛选时往往只需要进行+/-分析，而不用分析片段的长度，这就利于发展快速的规模化自动化技术筛选。3）SNP等位基因频率易于估计。由于SNP的二态性，在任何种群中其等位基因的频率都是可以估计的。4）SNP突变率低、遗传稳定性高。SNP是由基因组上单核苷酸变异引起的，每代每碱基突变率约为2×18-8。尤其是处于编码区的SNP（cSNP）是高度稳定的，相比较微卫星等重复序列的多态性标记，其遗传稳定性更高。
1.2 SNP的检测分型方法
1.2.1 对未知SNP进行分析
对未知SNP进行分析，即找寻未知的SNP或确定某一未知SNP与某遗传病或性状的关系。检测未知SNP可以使用多种方法，如温度梯度凝胶电泳（TGGE）、变性梯度凝胶电泳（DGGE）、单链构象多态性（SSCP）、限制性片段长度多态性（RFLP）和随机扩增多态性DNA（RAPD）等，但这些方法只能发现含有SNP的DNA链，不能确知突变的位置和碱基类别，要想做到这一点，必须对那些含有SNP的DNA链进行测序，即基因测序技术。
1.2.2 对已知SNP进行分析
对已知SNP进行分析，即对不同群体SNP遗传多样性检测或在临床上对已知致病基因的遗传病进行基因诊断。筛查已知SNP的方法有等位基因特异寡核苷酸片段分析（ASO）、突变错配扩增检验（MAMA）和基因芯片技术（genechips）等。
1.3 猪SNP多态性分析
SNP是指在基因组上由单个核苷酸变异引起的DNA序列多态性，DNA序列直接影响氨基酸密码子的转录，从而影响分子水平上蛋白质的翻译。陈月婵等[1]就猪基因单核甘酸多态性进行了大量的研究分析，运用了PCR-SSCP检测方法对猪的多个基因进行了检测分析，检测出大量的多态位点和位点突变造成的编码氨基酸的变化，结果如表1所示。
2 猪重要性状SNP的研究
目前，可以通过QTL作图对基因进行性状连锁分析，还可以对候选基因利用各种方法与单核苷酸变异的位点进行关联分析。如果找到了与目的性状有关的SNP位点，便可通过芯片筛选个体，并进行优缺点分析，最后通过杂交、回交等改良品种。
需注意的是虽然研究的SNP与猪的重要性状存在关联性，但在不同品種的猪群中，具体效益可能会有所不同。
2.1 生长性状和饲料利用SNP
生长性状也称肥育性状，是中等遗传力性状，也是猪生产中复杂且重要的经济性状。在生长性状中以生长速度和饲料利用率为最重要。
饲料成本决定了养殖成本，饲料利用效率的提高可以大大节约养殖成本。剩余采食量（Residual feed intake，RFI）是禽畜实际采食量与预期采食量的差值，也是衡量饲料转化率（Feed conversion ration，FCR）的指标之一。随着电子自动喂料技术的发明和普及，使平均日采食量（Average daily feed intake，ADFI）和平均日增重（Average daily gain，ADG）得以准确测定。基于以上条件，蒲蕾等[2]对杜洛克猪的MAP3K5基因和HMGA1基因进行了研究实验。1）利用Illumina SNP60芯片对猪的全基因组进行分型，得到的结果和软件基因库中记录的MAP3K5基因的SNP位置进行比对确定了4个SNPs位点，通过实验数据收集发现4个SNPs位点中，Sscl：30769583 A>C、Sscl：30962276 G>A、Sscl：30781169 A>G位点与RFI性状呈显著相关，Sscl：30940839 A>G位点的突变与FCR性状呈显著相关。MAP3K5基因可能是通过改变猪体内的激素调节、生长因子等，来实现对RFI、FCR这些性状的调控。这4个SNPs位点可记录作为分子标记。2）通过对大白猪和民猪群体的重测数据分析，发现了HMGA1基因的2个SNPs位点。并采用质谱分型技术对杜洛克猪群体进行这2个SNPs位点的基因分型。收集统计相关数据后得出HMGA1基因g.-543 T>C和g.1356 C>T位点突变可以使杜洛克猪在不影响ADG的同时降低同期间内的ADFI，即同日龄个体体重更重，同体重个体日龄更短。尤其g.1356 C>T位点突变还可以使杜洛克猪有更薄的背膘厚和更低的RFI。这2个SNPs位点可记录作为分子标记，为猪遗传育种提供辅助参考。如表2所示，为影响生长性状和饲料利用的SNPs位点。 2.2 繁殖性状SNP
猪繁殖性状包括母猪的窝产仔数、初生活仔数、仔猪初生重、乳头数、泌乳力、断奶时育成仔猪数、断奶窝重等。公猪的繁殖性状主要包括精液的质量、精子的活力、精液的产量、公猪性欲以及公猪使用年限。
查安东等[3]在IL6基因内检测到1个SNP位点g.1704674 C>T，并通过PCR-RFLP检测其分型。统计结果发现，在杜洛克猪种g.1704674 C>T位点与射精量呈显著相关（P<0.05），T等位基因为优势等位基因;而在大白猪中，g.1704674 C>T位点与精子密度呈显著相关（P<0.05），说明SNP对公猪繁殖性状有一定影响。Tetzlaff等[4]研究发现了在LEF-1基因中有2个SNPs（g.1351 T>C、g.1666 A>C）与猪乳头数显著相关，而后Xu等[5]在该基因上再次检测到新的突变位点（g.99514 A>G、g.119846 C>T），关联分析后发现均与猪乳头数显著相关。胡闪耀等[6]就此展开研究，以美系大白猪为研究对象，发现仅g. 99514 A>G位点与猪乳头数显著相关，而另一位点的相关性并没有达到显著水平，对乳头数变异没有影响推测，可能只是连锁性的标记。刘碧霞等[7]研究发现，大白母猪LIF基因上C6988T位点的CT基因型和C4950G位点的GC基因型为繁殖性状的增效基因型，2个SNPs对繁殖性状的影响呈现了明显的协同效应，即这2个SNPs与母猪产仔数等繁殖性状有显著关联。高天[8]等在嘉兴黑猪ESR2、FSHβ和PRLR基因中筛选并确定了8个SNPs，并与母猪的繁殖性状展开了关联分析，分析发现ESR2基因中的A221G位点和PRLR基因中的A13901T位点均与个体繁殖性状呈显著关联，而其余位点并未发现有显著关联。如表3所示，为影响繁殖性状的SNPs位点
2.3 肉质性状SNP
肉质的优劣是通过许多肉质指标来判定的，常见的有pH、肉色、系水力、大理石纹、肌肉脂肪含量和公猪膻味等指标。我国种猪遗传评估方案中的肉质性状有：肌肉pH、肉色、滴水损失和大理石纹。
乔木等[9]通过测序，发现猪RTL1基因中存在1个SNP位点，利用PCR-Fnu4H I-RFLP方法在9个猪种中进行了分型，并在360头大×梅F2代群体中进行了性状关联分析。结果表明，在肉质性状方面该位点与背最长肌pH、股二头肌肌肉肉色值呈显著相关（P<0.01），与背最长肌系水力、背最长肌肌肉色值呈极显著相关（P<0.05）。杨华等[10]采用PCR-Msp I-RFLP方法对IGFBP2基因的g.171 C>T位点进行分型，关联分析得出g.171 C>T位点与肉质性状显著相关。张越等[11]研究了H-FABP基因对肉质性状的影响，通过测序确定了2个SNPs位点，命名为SNP1和SNP2，研究显示SNP1对肉质性状没有显著影响，SNP2仅与谷氨酸含量显著关联，谷氨酸作为影响猪肉的主要鲜味物质之一，对肉质性状有影响，可作为参考位点进行深入研究。如表4所示，为影响肉质性状的SNPs位点。
2.4 胴体性状SNP
胴体性状是一种高遗传力性状，猪的胴体性状主要有背膘厚度、胴体长度、眼肌面积、腿臀比例和胴体瘦肉率等。
乔木等[9]研究的RTL1基因，同一个SNP位点，检测出的AA、AG、GG这3个分型中，AA基因型个体的内脂率、平均背膘厚、肩部膘厚等显著高于GG基因型，参考不同猪种中基因型的分布规律，国内猪种中A等位基因占比明显高于国外猪种，因而具有较高的肥肉率，该SNP位点突变具有促进脂肪沉积的效应，可作为改善猪胴体性状的分子标记。杨华等[10]研究的IGFBP2基因的g.171 C>T位点，关联分析也得出g.171 C>T位点与胴体性状显著相关。如表5所示，为影响胴体性状的SNPs位点。
3 SNP存在的问题与展望
SNPs研究现在正处于发展之中，虽然其具有很好的前景，但目前仍存在以下4点问题。
1）SNPs改变了基因原来的结构和连锁率，主要表现为生物对外界反应的不适应。所以，随着SNP的增加，可能会相应导致致命性疾病的增加。
2）虽然目前已经有了几个公开的SNP数据库，但由于一些商业利益的考虑，不是所有的科研工作者都可以自由详尽地利用SNP数据库，势必将阻碍SNP信息的获取与利用。
3）目前虽然有大量检测SNP的方法，且已经建立了高度自动化和高通量的SNP检测分型技术，但大都价格昂贵，速度较慢，这限制了其在科学研究中的应用，所以迫切需要有低成本、高生产率的新方法涌现。
4）SNP命名问题。SNP的命名是很混乱的，从本文的信息整理就可以看出来，不同的研究者采用不同的记录方法，目前没有一个统一标准的命名方法，不同的组织机构命名不一样，并且各自为政，坚持自己的命名方法，由于不同SNP由不同实验室测定，现在至少存在6种不同的命名系统。这为后人学习以及科研成果统计造成了很大的障碍。
4 结语
虽然目前SNP的应用还存在一些不足，但依然存在很大的潜力。可以预期，SNP的应用将促进分子标记技术与其他生物技术的结合，大大加速传统育種技术的革新，随着分子生物技术的提高，SNP的应用前景将更加广泛。
参考文献：
[1] 陈月婵，翟春媛，刘娣，等.猪TLR4基因2个突变位点的PCR-SSCP分析[J].黑龙江畜牧兽医，2012（17）：
1-3.
[2] 蒲蕾，刘欣，岳静伟，等.杜洛克猪HMGA1基因多态位点与生长、饲料利用性状的关联分析[J].中国畜牧兽医，2016，43（12）：3268-3274.
[3] 查安东，邢桂玲，高晓雯，等.IL6基因内含子3多态性与仔猪腹泻、生长和公猪繁殖性状的关联分析[J].畜牧兽医学报，2017，48（9）：1674-1682. [4] Tetzlaff S，Jonas E，Phatsara C，et al.Evidence for association of lymphoid enhancer-binding factor-1 （LEF1） with the number of functional and inverted teats in pigs[J].Cytogenetic & Genome Research，2009，124（2）：139-146.
[5] Xu R X，Wei N，Wang Y，et al.Association of Novel Polymorphisms in Lymphoid Enhancer Binding Factor 1 （LEF-1） Gene with Number of Teats in Different Breeds of Pig[J].Asian Australasian Journal of Animal Sciences，2014，27（9）：1254-1262.
[6] 胡閃耀，杨华，姜佳佳，等.美系大白猪LEF-1基因多态性与乳头数及生长性状的相关性研究[J].猪业科学，2017，34（1）：116-117.
[7] 刘碧霞，杨善海，严达伟，等.大白母猪LIF基因多态性及其对繁殖性状的影响[J].云南农业大学学报（自然科学），2017，32（4）：620-626.
[8] 高天，鐔忠斌，王晓杜，等.嘉兴黑猪ESR2和FSHβ及PRLR基因多态性与繁殖性状相关性分析[J].中国畜牧杂志，2016，52（5）：1-7.
[9] 乔木，程碧军，武华玉，等.猪RTL1基因多态性及其与胴体、肉质性状的关联分析[J].湖北农业科学，2017，56（20）：3948-3951.
[10] 杨华，徐珍，左波.猪IGFBP2基因多态性及其与胴体、肉质性状的关联分析[J].中国畜牧杂志，2017，53（3）：
25-28.
[11] 张越，陆萌，朱卫华，等.猪心脏脂肪酸结合蛋白基因多态性检测及与肉质性状的关联分析[J].中国畜牧杂志，2016，52（1）：7-12.
（责任编辑：赵中正）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15253899.htm
