FSH-β、PRLR和FUT1基因多态性与母猪繁殖性状的关联性分析

李梦寻， 胡九英， 孙敬礼， 鲁慧文， 汪德明， 王 忻， 刘 乙， 马力鹏， 李 涛， 沈永巧， 来红霞， 黄 涛

(1.石河子大学动物科技学院，新疆石河子 832000； 2.新疆正大食品有限公司，新疆五家渠 831301)

猪的繁殖性能是重要经济性状，但遗传力低，利用常规育种对该性状进行遗传改良进展缓慢。利用影响产仔性能的主效基因进行分子标记辅助育种是加快母猪繁殖性状遗传进展的有效途径。

FSH-β是促卵泡素β基因。促卵泡素(FSH)是哺乳动物卵子和精子成熟的主要刺激物，是α/β异二聚体糖蛋白激素家族的成员。α和β二亚基非共价连接，β亚基决定着每种激素的生理特征[1]。FSH能诱导雌性动物的卵泡发育、促进子宫内膜生长等，FSH还协同促黄体生成素(LH)一起刺激性腺类固醇、雌二醇和孕酮的合成和分泌，而这些固醇类物质又可以直接或间接地调控FSH的合成[2]。FSH在畜牧业生产中用于家畜的同期发情和超数排卵等[3]。有研究认为FSH-β基因可作为遗传学中有关繁殖性状研究的重要分子标记，基因中的1处逆转座子插入突变产生AA、AB、BB 3种基因型[4]。

催乳素受体(PRLR)是细胞分裂素受体超家族，是一个单独的膜被蛋白[5]。PRLR的缺失会影响催乳素蛋白的作用，使催乳素不能与之结合，进而不能通过受体作用于靶细胞而引起靶基因的表达。PRLR基因的突变可以提高窝产子数和窝产活子数，降低木乃伊率，PRLR基因的敲除会引起动物的繁殖障碍疾病[6]。目前，PRLR基因的作用引起了猪育种研究者的重视，并把它作为繁殖性状的候选基因之一。

FUT1基因位于6号染色体上，是编码α-(1，2)岩藻糖转移酶的基因，多数研究发现其与猪腹泻有关，但近年来也有研究证明FUT1与母猪繁殖性状有关。

母猪繁殖性状是数量性状，遗传力低。遗传、季节、胎次和周围环境等因素都能对其造成影响。FSH-β、PRLR和FUT1基因与猪繁殖性能有密切关联，但由于试验群体和样本量不同，研究结果各有差异。此外多项研究发现，单个候选基因的优势等位基因和基因型对母猪繁殖性状的影响不显著，而多个候选基因合并基因型对母猪繁殖性状的影响有显著差异。本研究检测了大白猪FSH-β、PRLR和FUT1基因多态性，并分析其单个基因的基因型和合并基因型与猪繁殖性状之间的关系，以便为大白猪分子标记辅助选择提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验所选用的269头大白母猪均来自新疆正大种猪场。采集耳组织样本，放入含1 mL 75%乙醇的Eppendoff管内，放入冰盒带回实验室，-20 ℃保存，以备后面的样本组织DNA提取。此外搜集整理了样本群体第二胎的总产仔数、产活仔数、健子数、窝质量、初生体质量、死胎、木乃伊、弱仔和畸形等繁殖性状相关资料。

1.2 试验试剂

2×EsTaqMaster Mix，购自CWBIO公司；Marker DL2000、血液、细胞、组织基因组DNA抽提试剂盒，均购自TIANGEN公司；限制性内切酶AluⅠ、HhaⅠ，购自TaKaRa公司。

1.3 引物设计与合成

FSH-β、PRLR和FUT1基因PCR扩增引物参照施启顺等的引物序列[7-8]，由上海生工生物工程技术服务有限公司合成，引物序列信息见表1。

表1 引物序列信息

1.4 猪耳组织DNA提取

用血液、细胞、组织基因组DNA抽提试剂盒对所采集母猪耳组织样进行基因组DNA提取并检测其浓度，-20 ℃保存备用。

1.5 PCR扩增与多态性检测

1.5.1 PCR扩增 PCR反应体系15.0 μL：2×EsTaqMaster Mix 7.5 μL，上、下游引物各0.4 μL，模板DNA 0.5 μL，去离子水6.2 μL。PCR反应条件：94 ℃变性4 min，35次循环(94 ℃，30 s；56、60、57 ℃，30 s；72 ℃，30 s)，72 ℃延伸 5 min。所有基因PCR产物经2%琼脂糖凝胶检测后方可进行下一步反应。

1.5.2 基因型检测FSH-β基因由片段插入造成，2.0%琼脂糖电泳检测PCR产物即可见多态性。PRLR基因酶切反应：13.0 μL PCR产物、0.5 μL AluⅠ及1.5 μL Buffer，37 ℃水浴4 h，反应结束后取酶切产物10.0 μL用4.0%的琼脂糖凝胶电泳检测分型。FUT1基因酶切反应：8.5 μL PCR产物、0.5 μL HhaⅠ和1.0 μL Buffer，37 ℃水浴3 h，酶切产物 10 μL 用2.0%的琼脂糖电泳检测分型。

1.6 数据整理与统计分析

用Excel表格计算基因频率、基因型频率、多态信息含量、有效等位基因数、群体杂合度，并对基因型分布进行Hardy-Weinberg平衡检验[9]，用SPSS 17.0分析总产仔数、产活仔数、健仔数等繁殖性状在不同基因型之间的差异。

2 结果与分析

2.1 PCR扩增及酶切结果

FSH-β基因由片段插入得到，琼脂糖电泳检测PCR产物即可见多态性，PCR产物经2.0%的琼脂糖凝胶电泳检测，产生3种带型：500 bp纯合子(AA基因型)；500、220 bp杂合子(AB基因型)；220 bp纯合子(BB基因型)。

PRLR基因PCR产物经限制性内切酶AluⅠ酶切后，产生3种带型：85、59、19 bp的命名为AA基因型；104、85、59、19 bp 的命名为AB基因型；104、59 bp的命名为BB基因型。

FUT1基因PCR产物经限制性内切酶HhaⅠ酶切后经2%的琼脂糖凝胶电泳检测到3种带型：328、93 bp的命名为AA基因型；328、241、93、87 bp的命名为AB基因型；241、93、87 bp的命名为BB基因型。

2.2 各基因型频率、基因频率及群体遗传特性

2.2.1 各基因型频率、基因频率 由表2可知，FSH-β基因型频率在大白猪为AB>BB>AA，优势基因均为B等位基因优势。PRLR基因型频率在大白猪为AB>AA>BB，优势基因均为A基因。FUT1基因型频率在大白猪为BB>AB>AA，优势基因均为B基因。

表2 FSH-β、PRLR和FUT1基因的基因型频率及等位基因频率

2.2.2 不同基因的群体遗传特性 由表3可知，FSH-β、PRLR和FUT1基因在试验群体中具有中度多态(0.25

表3 基因多态信息含量(PIC)、杂合度(H)、有效等位基因数(Ne)及χ2检验

注：df=2，P=0.05时χ2=5.99，P=0.01时χ2=9.21。

2.3 基因多态性与猪繁殖性状的关联分析

2.3.1 单个基因多态性与猪繁殖性状的关联分析FSH-β基因各基因型间母猪繁殖性状上均无显著差异，因此表中并未列出。由表4可知，对于PRLR基因，AA、AB型个体总产仔数分别比BB型个体高出2.07头/胎(P<0.05)和1.30头/胎(P<0.05)，各基因型间其他繁殖性状上均无显著差异。对于FUT1基因，AA型个体弱仔数分别比BB、AB型少1.24头/胎(P<0.05)和1.02头/胎(P<0.05)，AA型个体畸形胎儿数比AB、BB型个体高0.72头/胎(P<0.01)和0.71头/胎(P<0.01)，其他繁殖性状上各基因型间均无显著差异。

2.3.2 合并基因型与猪繁殖性状的关联分析

2.3.2.1FSH-β与PRLR合并基因型与母猪繁殖性状的关联分析 由表5可知，在总产仔数、总活仔数性状上FSH-β—PRLR合并基因AAAA型个体比AABB型高出4.6头/胎(P<0.01)和3.9头/胎(P<0.01)；在窝质量性状上，AAAA型个体高于AABB型5.4 kg/胎(P<0.05)。因此，在大白猪中FSH-β-PRLR最优分子标记组合为AAAA。

表4 PRLR和FUT1基因多态性与母猪繁殖性状的关联分析

注：同列小写字母、大写字母不同者分别为差异显著(P<0.05)、极显著(P<0.01)。下表同。

表5 FSH-β和PRLR合并基因型与大白猪繁殖性状的关联分析

联分析 由表6可知，在大白猪中FSH-β—FUT1的ABAB型个体木乃伊胎数量比BBBB型多0.28头/胎(P<0.05)；在子代畸形数量上BBAA型个体多于其他基因型(P<0.01)；在其他繁殖性状上各基因型间均无显著差异。

表6 FSH-β和FUT1合并基因型与大白猪繁殖性状的关联分析

2.3.2.3PRLR与FUT1合并基因型与母猪繁殖性状的关联分析 由表7可知，在大白猪中，PRLR—FUT1合并基因型BBAB型个体木乃伊胎数量多于其他各基因型(P<0.01)，ABAA、BBBB型低于AAAB、AABB、ABAB、ABBB型(P<0.01)；在其他繁殖性状上各基因型间均无显著差异。

表7 PRLR和FUT1合并基因型与大白猪繁殖性状的关联分析

2.3.2.4FSH-β、PRLR与FUT1合并基因型与母猪繁殖性状的关联分析 由表8可知，在大白猪中由于FSH-β—PRLR—FUT1中AAAAAB和AABBAB型个体的数量少于3头，因此这2种基因型不参与多重比较。FSH-β—PRLR—FUT1 BBAABB型个体的总产仔数和活仔数分别比BBABAB型多3.20头(P<0.01)、2.98头(P<0.05)。因此，在大白猪中FSH-β—PRLR—FUT1最优分子标记组合为BBAABB。

3 结果与讨论

FSH-β是母猪繁殖性状的一个主效基因。研究表明B等位基因为优势基因，初产母猪FSH-β基因的AB基因型健仔数比AA型多1.21头(P<0.01)，经产母猪各基因型之间产仔数差异不显著[9]。在赵要风等的研究中，杜洛克、大约克、长白等国外猪种中BB型为FSH-β的优良基因型，AA型比较罕见[10]。而Korwin-Kossakowska等研究结果发现，FSH-β对产仔数的提高无显著影响[11-12]。本研究所用经产大白猪群体优势基因均为B等位基因，优良基因型为BB型，FSH-β的不同基因型对不同繁殖性状的影响均不显著，这表明单个基因FSH-β对经产母猪的繁殖性状的选择不具有显著意义。

PRLR也是母猪繁殖性状的主效基因之一，由腺垂体分泌，含有膜外结构域、跨膜域和胞内域3个部分，胞内域的变异导致了受体结构的多样性[13-14]。王立辛等报道了PRLR基因在长白、大白和杜洛克群中基因频率及基因型频率情况，长白群中AB的基因型频率最高，杜洛克群中AA的基因型频率最高，A等位基因在各种群中占主导地位[15]。Isler等研究，PRLR基因对AA、AB和BB型的母猪的子宫角胎儿的平均数都有影响，并呈现出AA型>AB型>BB型，其中B型基因是有利基因[16]。本研究中大白猪群体中A等位基因为优势基因，AB型为优势基因型，AA、AB型个体的总产仔数多于BB型个体，这表示A基因为大白猪总产仔性状的正效基因，对PRLR基因的A基因进行合理地选择，可能会有效提高大白猪的总产仔数，以提高母猪生产效应。

表8 FSH-β、PRLR和FUT1合并基因型与大白猪繁殖性状的关联分析

FUT1是一种岩藻糖转移酶，FUT1基因位于猪的6号染色体上，多数研究发现其与仔猪腹泻有关，但证明FUT1与母猪繁殖形状的研究很少。吴圣龙对苏太猪基因位点各基因型的生产性能比较研究结果表明，AB基因型的个体平均生产性能高于基因型BB的个体，AB基因型的个体胎断奶窝质量、胎总产仔数和胎断奶窝质量均显著高于BB基因型的个体[17]。在本研究的大白猪群体中，等位基因B为优势基因，BB型为优势基因型。在大白猪中AA型个体的弱仔数显著低于AB、BB，而胎儿的畸形数却极显著高于AB、BB，其他繁殖性状的各基因型间差异均不显著，这或许可以说明A基因为大白猪弱仔和胎儿畸形性状的负效基因，对FUT1基因的A等位基因进行合理选择，可能会有效减少大白猪产弱仔和畸形胎儿的数量，以提高母猪活仔、健仔数的产出。

合并基因型分析结果表明，合并基因型的遗传效应高于单个基因型的遗传效应[18]。在大白猪中FSH-β—PRLR不同合并基因型在总产仔数、总活仔数、窝质量、出生体质量、死胎性状上不同的基因型皆有显著性差异。FSH-β—FUT1在大白猪的ABAB型个体的木乃伊胎数比BBBB型高；BBAA型个体的胎儿畸形数多于AAAB、AABB、ABAB、ABBB、BBAB、BBBB型。PRLR-FUT1在大白猪的木乃伊胎性状上BBAB型极显著高于其他各基因型。FSH-β—PRLR—FUT1在大白猪的总产仔数、总活仔数、死胎、木乃伊胎、窝质量、出生体质量性状上不同基因型皆有一定的差异性。

本研究分析发现，大白猪繁殖性状FSH-β—PRLR最优分子标记组合为AAAA，FSH-β—PRLR—FUT1最优分子标记组合BBAABB。这提示在种猪繁殖性状的选育过程中，应根据猪群特征有目的地选择2个或多个影响繁殖性能的候选基因进行合并，并结合分子标记辅助育种方法来进一步有效地改善母猪的繁殖性状。

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