楊曉奮

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,山西太谷 030801)

個(gè)體基因雜合度是指?jìng)€(gè)體基因組所有基因座位上雜合基因座所占比例,反映個(gè)體的遺傳雜合程度。一般認(rèn)為,高雜合度往往會(huì)帶來高生活力和高生產(chǎn)性能。近年來,許多學(xué)者研究了基于微衛(wèi)星標(biāo)記的個(gè)體基因雜合度對(duì)豬生長性狀[1]、胴體性狀[2]、肉質(zhì)性狀[3,4]以及綿羊的生長性能的影響[5],發(fā)現(xiàn)個(gè)體基因雜合度水平對(duì)不同生產(chǎn)性狀的作用方向不一致,且在不同品種或群體間有差異。山西白豬是以馬身豬、長白豬、太湖豬為親本,通過復(fù)雜雜交和群體繼代選育法育成的瘦肉型專門化母本品系,具有產(chǎn)仔數(shù)高,胴體和肉質(zhì)品質(zhì)好等特點(diǎn)[6]。本研究分析個(gè)體基因雜合度對(duì)山西白豬體重和6月齡體尺性狀的影響,為該品系的選育提高提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)豬群與性狀測(cè)定

試驗(yàn)豬群為山西白豬選育過程中5世代后備豬65頭,6世代后備豬63頭,均來自山西省大同市種豬場(chǎng)。測(cè)定性狀包括初生重(birth weight,BW)、斷奶重(weaning weight at 28-day age,W28)、6月齡體重(body weight at six-month age,W6M)、體長(body length at six-month age,L6M)、體高(body height at six-month age,H6M)、胸圍(chest girth at six-month age,CG6M)和背膘厚(back fat thickness at sixmonth age,BFT)等,其中背膘厚用背膘測(cè)定儀(Renco lean-meater,USA)測(cè)定,測(cè)定部位在豬左側(cè)腰薦結(jié)合部距背中線5cm處。性狀測(cè)定值首先在Excel環(huán)境下建立數(shù)據(jù)庫,剔除2倍標(biāo)準(zhǔn)差以外的極端數(shù)字后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.2 方法

1.2.1 耳組織的采集和DNA的提取

在不影響豬耳號(hào)的地方,用耳號(hào)鉗剪耳組織一小塊(大約0.5 g),放于裝有1 mL 70%乙醇的1.5 mL的離心管中,帶回實(shí)驗(yàn)室,-70℃保存?zhèn)溆?。采用常?guī)的酚/氯仿抽提法提取基因組DNA。

1.2.2 個(gè)體基因雜合度的測(cè)定與分類

選用FAO-ISAG聯(lián)合推薦的21個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記 (S0155、SW24、S0026、SW936、S0355、SW857、 S0218、S0090、SW122、S0228、SW632、S0101、S0025、S0178、SW951、S0386、S0005、S0227、S0002、SW72 和 SW240)進(jìn)行個(gè)體基因型測(cè)定,具體方法見文獻(xiàn)[7]。個(gè)體基因雜合度根據(jù)個(gè)體中雜合座位數(shù)占總座位數(shù)的比例計(jì)算。計(jì)算時(shí),首先利用SAS系統(tǒng)(v6.12)的GLM過程分析各微衛(wèi)星座位與體重、體尺性狀的關(guān)聯(lián)性,如果有與生產(chǎn)性狀顯著關(guān)聯(lián)的微衛(wèi)星座位(表1),則剔除該座位,只以中性座位計(jì)算個(gè)體基因雜合度。以0.05為步長將所有個(gè)體分為6個(gè)雜合度水平(表2)。

表1 與體重和體尺性狀有顯著關(guān)聯(lián)的微衛(wèi)星座位Table 1 Microsatellite loci significantly associated with the traits of body weight and size

1.2.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

利用PopGene Version 1.31軟件計(jì)算各微衛(wèi)星座位的等位基因頻率、觀察雜合度(Observed heterozygosity,HO)和期望雜合度(Expected heterozygosity,HE);利用Cervus 2.0軟件計(jì)算多態(tài)信息含量(Polymorphism Information Content,PIC)。

采用包括母體效應(yīng)的單變量動(dòng)物模型分析個(gè)體基因雜合度水平對(duì)山西白豬體重和體尺性狀的影響。對(duì)初生重和斷奶重(28日齡)配合模型如下:

其中,μ為總體均值;yijkgm為第i個(gè)世代第j個(gè)性別第k種個(gè)體基因雜合度水平第g個(gè)母親的第m個(gè)個(gè)體的觀察值;Gi為世代固定效應(yīng)(i=1,2);Sj為性別效應(yīng)(j=1,2);Mk為個(gè)體基因雜合度(k=1-6);Dg為母體效應(yīng)(g=1-68)(因運(yùn)算中所使用的記錄均為母豬第一胎所產(chǎn)后代的記錄,這里母體效應(yīng)包括母體直接遺傳效應(yīng)和共同環(huán)境效應(yīng))為個(gè)體加性遺傳效應(yīng)(m=1-155);為隨機(jī)殘差效應(yīng)。

對(duì)6月齡體重、體高、體長、胸圍等4個(gè)性狀,測(cè)定性狀時(shí)個(gè)體的年齡作為協(xié)變量包括在上述模型中,以校對(duì)年齡對(duì)性狀的影響。對(duì)6月齡背膘厚,因體重與背膘厚有相關(guān)性[8],分析時(shí),模型中除包括世代、性別、個(gè)體基因雜合度水平等固定效應(yīng)外,還包括測(cè)定日齡和6月齡體重等協(xié)變量。

采用WOMBAT軟件的單變量分析程序進(jìn)行分析[9]。數(shù)據(jù)分析時(shí),首先在SAS系統(tǒng)(v6.12)的VARCOPM 程序下,采用REML方法估計(jì)各性狀的表型方差、母體遺傳效應(yīng)方差、母體永久環(huán)境效應(yīng)方差和誤差方差,再結(jié)合遺傳力計(jì)算公式和各性狀遺傳力經(jīng)驗(yàn)值[10,11],計(jì)算出個(gè)體加性遺傳方差。將所獲得的加性遺傳方差、母體遺傳效應(yīng)方差、母體永久環(huán)境效應(yīng)方差和誤差方差作為初值,采用平均信息約束最大似然法(AIREML),在WOMBAT軟件下進(jìn)行迭代計(jì)算,迭代收斂標(biāo)準(zhǔn)為10-9。采用T檢驗(yàn)對(duì)不同世代、性別和個(gè)體基因雜合度水 平的最小二乘解進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

表2 個(gè)體基因雜合度分類Table 2 Heterozygosity range(level),observe number and mean heterozygosity classified by 21 microsatellite loci

2 結(jié)果與分析

2.1 微衛(wèi)星座位雜合度

本研究中,1～17號(hào)常染色體和X染色體上的21個(gè)微衛(wèi)星座位的雜合度和多態(tài)信息含量見表3(資料來源于文獻(xiàn)[7])。整個(gè)群體平均多態(tài)信息含量為 0.530,呈高度多態(tài);平均觀察雜合度為0.386,而平均期望雜合度為0.573,高于觀察雜合度,主要原因是在某些座位上,個(gè)體主要以純合子形式存在。

表3 微衛(wèi)星座位的雜合度和多態(tài)信息含量Table 3 Heterozygosity and polymorphic information content(PIC)for 21microsatellite loci

染色體Chromosome微衛(wèi)星座位Microsatellite等位基因數(shù)Allele number等位基因頻率Allele frequency觀察雜合度HO期望雜合度HE多態(tài)信息含量PIC 12 S0090 4 0.298,0.584,0.076,0.042 0.168 0.565 0.50 14 SW857 15 0.018,0.060,0.202,0.069,0.041,0.023,0.051,0.101,0.028,0.179,0.046,0.023,0.009,0.005,0.147 0.569 0.883 0.86 15 S0355 3 0.871,0.030,0.099 0.258 0.231 0.21 15 SW936 9 0.024,0.180,0.008,0.124,0.34,0.196,0.076,0.032,0.02 0.384 0.794 0.76 16 S0026 4 0.220,0.724,0.030,0.027 0.008 0.428 0.37 17 SW24 9 0.010,0.186,0.152,0.201,0.093,0.049,0.177,0.083,0.049 0.657 0.854 0.83 X S0218 4 0.614,0.076,0.140,0.171 0.394 0.571 0.53平均值M ean 0.386 0.573 0.530

2.2 個(gè)體基因雜合度對(duì)體重和體尺性狀的影響

不同雜合度水平下各體重和體尺性狀的平均數(shù)見表4,最小二乘解和標(biāo)準(zhǔn)誤見表5。由表可見,個(gè)體基因雜合度水平僅對(duì)初生重有顯著影響(P＜0.05),雜合度水平為 6(雜合度為 0.568)時(shí),初生重最高,比雜合度水平為1和2的個(gè)體分別高出0.11 kg和0.112 kg,差異顯著,而與其它雜合度水平的個(gè)體初生重?zé)o顯著差異(P＞0.05)。

表4 不同雜合度水平體重和體尺性狀的平均數(shù)Table 4 M ean of body weights and body size at six individual gene heterozygosity levels

表5 不同雜合度水平體重和體尺性狀的最小二乘解和標(biāo)準(zhǔn)誤Table 5 General least square solutions(GLS)and standard errors(SE)of body weights and body size of individuals at six individual gene heterozygosity levels

3 討論與結(jié)論

一般認(rèn)為,高雜合度與近交衰退呈負(fù)相關(guān),與雜種優(yōu)勢(shì)呈正相關(guān),但基因雜合度與生長性能間不是簡(jiǎn)單的相關(guān)關(guān)系[5]。研究表明,個(gè)體基因雜合度水平對(duì)部分生長性狀[1]、胴體性狀[2]、肉質(zhì)性狀[3,4]及泌乳性能[12]有顯著影響。個(gè)體平均雜合度在0.5796時(shí),豬180日齡活重、日增重、相對(duì)生長率等指標(biāo)最高,之后隨著個(gè)體基因雜合度的增加而降低[1]。個(gè)體基因雜合度小于0.6時(shí),皮率與骨率隨個(gè)體基因雜合度增加而降低;個(gè)體基因雜合度超過0.6時(shí),骨率和皮率隨個(gè)體基因雜合度的增加而增加,眼肌面積隨個(gè)體基因雜合度的增加而上下波動(dòng)[2]。個(gè)體基因雜合度為0.5353時(shí),肌苷酸含量最高,為4.6531 mg?g-1,此后隨雜合度增加而顯著降低[4]。牦牛乳蛋白基因雜合度對(duì)產(chǎn)奶量、乳脂率、α-乳清蛋白等有顯著影響,隨個(gè)體基因雜合度的增加,產(chǎn)奶量、乳脂率、α-乳清蛋白3個(gè)泌乳性狀值顯著增加(P＜0.05),當(dāng)個(gè)體基因雜合度為0.3333時(shí),產(chǎn)奶量最高;當(dāng)個(gè)體基因雜合度為0.5000時(shí),乳脂率和α-乳清蛋白含量最高[12]。可見,對(duì)不同性狀、不同品種來說,適當(dāng)?shù)幕螂s合度能保證其最優(yōu)的生產(chǎn)性能和種質(zhì)特性的體現(xiàn)。

在山西白豬群體中,隨個(gè)體基因雜合度的增加,個(gè)體初生重基本呈提高趨勢(shì)。在雜合度水平為6時(shí)(雜合度大于0.5時(shí)),初生重最高,但在該雜合度水平下,斷奶重和6月齡體重均很低,表明該類個(gè)體出生后生長發(fā)育緩慢,綜合生產(chǎn)性能不佳。雜合度水平為3(平均雜合度為0.373)時(shí),個(gè)體初生重也顯著高于雜合度水平為1和2的個(gè)體,且斷奶重、6月齡體重、體長和背膘厚等性狀均好于其它類型的個(gè)體,這種類型的個(gè)體符合我國當(dāng)前豬育種目標(biāo)和市場(chǎng)需求,在山西白豬的選育中應(yīng)優(yōu)先選留。

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