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猪繁殖性状相关的 QTL 和候选 基因研究进展

猪繁殖性状相关的 QTL 和候选 基因研究进展. 蒋思文 华中农业大学动物科技学院 武汉 430070. 提 纲. 繁殖性状相关的 QTL 研究进展 繁殖性状的候选基因研究进展. 前言. 常规选择 遗传力低、限性性状 分子标记辅助选择（ MAS ） 性状遗传力 标记与主基因或 QTL 间的连锁程度 QTL 效应大小 QTL 参数估计的准确性. 1 繁殖性状相关的 QTL 研究进展. 11/18 猪染色体上可能存在影响繁殖性状的 QTL. 表 1 母猪繁殖性状相关的 QTL 定位. 表 1 母猪繁殖性状相关的 QTL 定位（续）.

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猪繁殖性状相关的 QTL 和候选 基因研究进展

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  1. 猪繁殖性状相关的QTL和候选基因研究进展 蒋思文 华中农业大学动物科技学院 武汉 430070

  2. 提 纲 • 繁殖性状相关的QTL研究进展 • 繁殖性状的候选基因研究进展

  3. 前言 • 常规选择 • 遗传力低、限性性状 • 分子标记辅助选择（MAS） • 性状遗传力 • 标记与主基因或QTL间的连锁程度 • QTL效应大小 • QTL参数估计的准确性

  4. 1 繁殖性状相关的QTL研究进展 • 11/18 猪染色体上可能存在影响繁殖性状的QTL

  5. 表1母猪繁殖性状相关的QTL定位

  6. 表1母猪繁殖性状相关的QTL定位（续）

  7. 表1母猪繁殖性状相关的QTL定位（续）

  8. 1 繁殖性状相关的QTL研究进展 • 1.1 排卵率 • SSC8 ： • Wikie等（1996）首次发现 • Rathje等（1997）、Rohrer等（1999） • Campbell等(2003) 定位于猪8号染色体上4.8cM处

  9. 1 繁殖性状相关的QTL研究进展 • 1.1 排卵率 • SSC8 ： • Campbell等(2003) 定位于猪8号染色体上4.8cM处 • －RGS12、MAN2B2（位置候选克隆） • 其他染色体： • SSC4: P=0.10，可能是假阳性 (Rathje等,1997) • SSC13: 可能以显性或超显性方式遗传 ( Rathje等,1997) • SSC15: Rathje等（1997）和Rohrer等（1999） • 3、9、10号和X染色体: Rohrer等（1999）

  10. 1 繁殖性状相关的QTL研究进展 • 1.2 妊娠期 • SSC9 ： • Paszek等（1998）认为SSC9上有控制妊娠期的QTL • Wilkie等（1999）利用梅大猪资源家系，用119个微卫星标记进行基因组扫描，发现SSC9上135cM处存在控制妊娠期的QTL，并估计其加性效应为1.520.44d，显性效应为-2.340.75d，均达极显著水平 • SSC15和SSC1： • Wilkie等（1999）发现，分别位于96和166cM处，并估计加性效应分别为1.860.54d和1.180.55d。

  11. 提纲 • 繁殖性状相关的QTL研究进展 • 繁殖性状的候选基因研究进展

  12. 2 繁殖性状的候选基因研究进展 • 繁殖性状的候选基因，尤其是与猪产仔数性状相关的候选基因取得了较大进展 • 大多数是下丘脑-垂体-卵巢轴分泌的激素及其受体、激活素、抑制素基因以及与猪早期胚胎发育有关的基因

  13. 2 繁殖性状的候选基因研究进展 • 2.1 雌激素受体基因（ESR） • 2.2 促卵泡激素β（FSHβ）亚基基因 • 2.3 骨桥蛋白（OPN） • 2.4 视黄酸受体γ（RARG）和视黄醇结合蛋 白4（RBP4） • 2.5 催乳素受体（PRLR）基因 • 2.6 骨形成蛋白15（BMP15）基因

  14. 2 繁殖性状的候选基因研究进展 • 表2 母猪产仔数的候选基因

  15. 2 繁殖性状的候选基因研究进展 • 2.1 雌激素受体基因（Estrogen Receptor，ESR） • 1994年，Rothschild研究组发现ESR基因是猪产仔数的主效基因之一，该座位在中国梅山猪合成系中可以控制1.5头产仔数/胎和1头活产仔数/胎。 • ESR基因位于猪染色体lp24-25，是第1个比较成功的猪产仔数候选基因。 • ESR基因与产仔数主基因存在紧密连锁，并且与一些其他重要经济性状之间无显著相关。

  16. 不同猪种ESR的B等位基因频率

  17. 2 繁殖性状的候选基因研究进展 • 2.2 促卵泡激素β（follicle-stimulating hormone-β，FSHβ）亚基基因 • 促卵泡激素β（FSHβ）亚基基因是一种由垂体前叶嗜碱性颗粒细胞合成分泌的促性腺激素，它直接作用于卵巢，促进颗粒细胞的增生，刺激类固醇生成，调节配子细胞的发育和成熟，最终引发排卵。在卵巢的颗粒细胞中表达，它与FSH，FSHR相互作用产生细胞分化和增殖最终导致初级卵巢卵泡的发育

  18. 2 繁殖性状的候选基因研究进展 • 赵要风等（1998）首次证明FSHβ亚基基因座位在约克夏猪、长白猪、杜洛克猪等商品猪中与控制猪产仔数的主效基因紧密连锁，优势基因型AA纯合子比BB型纯合子母猪平均每胎多产仔1.5头。AB型母猪比BB型个体头胎产仔数和产活仔数分别高出2.53头和2.12头，各胎次平均估计高出1.5头。 • 2.2 促卵泡激素β（follicle-stimulating hormone-β，FSHβ）亚基基因

  19. 2 繁殖性状的候选基因研究进展 • 骨桥蛋白是一种含精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸的分泌型糖基化磷蛋白,曾被称为早期T淋巴细胞1、分泌的磷蛋白1、骨唾液酸蛋白1、44kDa骨磷蛋白。已归类于细胞外基质（黄仕和等，2001）。 • Mongemery等(1993)首先发现OPN与Booroola Merino绵羊的多胎基因FecB相连锁； • Ellegren等(1993)利用RFLP资料，通过连锁分析将OPN位点定位到猪的8号染色体； • 2.3 骨桥蛋白（Osteopontin，OPN）

  20. 2 繁殖性状的候选基因研究进展 • Van der Steen等(1997)对梅山3个合成系的数据进行分析，表明OPN基因型影响总产仔数和产活仔数； • Southwood等(1998) 发现3个等位基因与产仔数连锁； • Liaw等(1999)利用微卫星标记和PCR技术研究表明OPN可以作为提高新生大白猪存活率的一个遗传标记； • 2.3 骨桥蛋白（Osteopontin，OPN）

  21. 2 繁殖性状的候选基因研究进展 • 2.4 视黄酸受体γ（RARG）和视黄醇结合蛋白4（RBP4） • 视黄醇是一种形成因子，在猪妊娠早期可影响基因转录、细胞分化和增殖、妊娠维持、胎盘形成和发育过程中形态变化。RARG和RBP4基因在猪妊娠的关键时期表达，由于其参与胚胎发育而作为产仔数的候选基因。

  22. 2 繁殖性状的候选基因研究进展 • 2.4 视黄酸受体γ（RARG）和视黄醇结合蛋白4（RBP4） • Messer等（1996a）通过RFLP分析将RARG基因定位于猪的5号染色体。 • Messer等（1996b）利用梅山猪×大白猪以及欧洲野公猪×大白猪的6个三世代参考家系资料通过RFLP分析将RBP4基因定位到猪14号染色体。

  23. 2 繁殖性状的候选基因研究进展 • 2.4 视黄酸受体γ（RARG）和视黄醇结合蛋白4（RBP4） • Messer等(1996c) 分析了32头母猪的216窝产仔记录，发现RARG和 RBP4基因分别可控制0.21头/窝、0.52头/窝；分析27头对照组母猪的242窝产仔记录表明RARG和 RBP4基因分别控制0.14头/窝，0.45头/窝的产仔数。 • Rothschild等（2000）统计分析6个商品系的2500窝猪的数据，结果发现RBP4有0.23头/窝的加性效应。

  24. 2 繁殖性状的候选基因研究进展 • 2.5 催乳素受体（prolactin receptor, PRLR）基因 • 催乳素是繁殖成功所必需的垂体前叶肽类激素。PRLR是一种细胞膜受体，主要位于脑、卵巢、胎盘和子宫等在内的各种器官或组织中，妊娠期间黄体细胞中PRLR显著增加（Linville等，2001） • Vincent等（1997）利用RFLP分析将PRLR基因定位到猪16号染色体上。

  25. 2 繁殖性状的候选基因研究进展 • 2.5 催乳素受体（prolactin receptor, PRLR）基因 • Vincent等（1998）通过对大白猪、长白猪、梅山猪等6个品系的研究发现，PRLR与其中3个品系的产仔数显著相关，A等位基因能显著提高产仔数，在不同品系其加性效应为0.6头/窝~1头/窝。

  26. 2 繁殖性状的候选基因研究进展 • 2.6 骨形成蛋白15（ BMP15）基因

  27. 2 繁殖性状的候选基因研究进展 • 2.6 骨形成蛋白15（ BMP15）基因 • BMP15基因在卵母细胞中特异性表达，推动哺乳动物体内卵母细胞卵泡生长，同时阻止黄体成熟，从而对排卵有重要的调节作用。 ( Galloway等，2000) • 在卵泡形成的全过程中BMP15蛋白和mRNA在卵母细胞中是有选择地被共表达的。 （ Otsuka等，2000） • 从生理学角度可以推测，BMP15是一个卵母细胞特异性分子，它在卵泡形成期协同调节GC（BMP15配体的靶细胞）增殖和抑制FSH依赖性细胞分化。

  28. 2 繁殖性状的候选基因研究进展 • 2.6 骨形成蛋白15（bone morphogenetic protein-15, BMP15）基因 • 侯振平等（2002）根据人、鼠和猪BMP15基因，采用比较基因组学方法获得大白、梅山猪BMP15基因包含exon1和exon2的全部编码区序列，并统计分析exon2 区域SpeI酶切位点多态性，发现不同品种间头胎产仔数、头胎产活仔数、经产产仔数、经产产活仔数存在极显著的差异（p<0.01）。

  29. 2 繁殖性状的候选基因研究进展 • 其它候选基因 • Leptin、MyoG、PRL、NCOA1、BMPR1B、ADAMTS1、PTGS2

  30. 3 展望 • 繁殖性状，尤其产仔数是养猪生产中最重要的经济性状之一，提高每头母猪断奶仔猪将以最小的额外投入，增加养猪生产者的经济回报 。 • 一般来说，产仔数的多少取决于品种（遗传），不同品种间产仔数（从2头到20头，平均9到10头）和胚胎存活率（15-40%）存在很大差异。产仔数表型标准差在2.5到3头之间，遗传力为0.10到0.15 (Legault, 1985; Johnson等, 1999)。

  31. 3 展望 • 中国梅山猪比欧洲和美国商品猪每窝多产4到5头仔猪（Haley和Lee，1993），比大白猪多排卵7.1枚（Hunter等，1996）。梅山猪多产基因导入欧洲和美国猪种中已产生了明显的商业价值。 • 只要将猪产仔数提高1~1.5头，英国养猪业每年可获得7亿英镑的额外利润，而整个欧共体每年获得的额外利润将至少是20亿英镑（Clutter, 1995）。

  32. 3 展望 • 候选基因挖掘和遗传资源开发的重要性 “若能把BLUP（最佳线性无偏估计）、梅山猪和ESR基因的可能效应加以综合，那么在下一个十年内，每窝初生活仔数的遗传改进量将可能达到4头。” ——英国育种学家Webb（1999）

  33. 谢 谢 ！

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