胡金麗，莊 蕾，吳 森,,3*

（1.青海大學省部共建三江源生態(tài)與高原農牧業(yè)國家重點實驗室，青海西寧 810016；2.青海大學畜牧獸醫(yī)科學院，青海西寧 810016；3.青海省高原家畜遺傳資源保護與創(chuàng)新利用重點實驗室，青海西寧 810016）

牦牛（Bos mutus）素有“高原之舟”的美稱，在我國主要分布于海拔3 000～5 000 m 的青藏高原及其毗鄰的高山或亞高山地區(qū)[1]。極強的高海拔適應能力、抗寒、耐粗飼等優(yōu)良特性使牦牛成為青藏高原地區(qū)農牧民重要的生產生活物資來源，特別是一些馴化品種（品系），其乳、肉、役等方面應用價值得到了進一步提高。在肉用方面，牦牛肉味道鮮美，具有低脂肪、高蛋白、富含多種重要的維生素和礦物質等優(yōu)點[2]，但牦牛生長緩慢，存在肌肉發(fā)育遲緩、脂肪沉積效率低、嫩度差、口感粗糙等問題，不利于青藏高原地區(qū)牦牛肉制品生產開發(fā)。除了受環(huán)境、營養(yǎng)條件限制外，畜禽肉品質性狀還受到多基因調控影響。研究者們已通過高通量測序、分子輔助標記等手段篩選、鑒定出了一系列可能調控牦牛生長發(fā)育的關鍵性調控基因[3-11]，這些基因作為未來牦牛定向分子育種的候選基因，或可成為牦牛品質改良的關鍵。本文綜述了已鑒定出的牦牛肉品質相關候選基因的研究進展，以期為后續(xù)牦牛選育改良、分子育種等工作提供參考。

1 影響牦牛肉品質性狀相關候選基因

牦牛的肉品質性狀是多個基因相互調控、表達的結果。與牦牛肉品質相關的候選基因有心脂肪酸結合蛋白（Heart Fatty Acid Binding Protein，H-FABP）、脂 肪酸合成酶（Fatty Acid Synthase，FASN）、鈣蛋白酶抑制蛋白（Calpastatin，CAST）、鈣蛋白酶1（CAPN1）激素敏感脂酶（Hormone-Sensitive Triglyceride Lipase，HSL）、瘦素（Leptin）、錨定蛋白（Ankyrin1，ANK1）、肌肉生長抑制素（Myostatin，MSTN）、生肌調節(jié)因子（MRFs）等[3-11]。

1.1H-FABP基因 H-FABP 又叫FABP3，是脂肪酸結合蛋白超家族（FABPs）的一員，于1972 年被學者發(fā)現，現今被廣泛地應用于心肌損傷的早期診斷[12]。牦牛H-FABP基因由4 個外顯子和3 個內含子組成，編碼序列全長為402 bp，與黃牛H-FABP基因相似度較高，功能保守[13]。大量研究表明，H-FABP基因是影響畜禽肉品質的主效基因[14]，它可以和過氧化物酶體增殖物激活受體（Per-Oxisome Proliferator Activated Receptors，PPARs）相互作用，調節(jié)機體內葡萄糖和脂肪的平衡[15]。作為一種脂肪酸載體蛋白，FABP 通過結合作用將脂肪酸從細胞膜轉運到細胞內三酰甘油、磷脂的合成部位，從而調節(jié)細胞內脂肪濃度，改變動物細胞肌內脂肪（Intramuscular Fat，IMF）含量[16]，IMF 含量的改變又與肌肉嫩度、眼肌面積和大理石花紋等肉質指標密切相關。曹健[17]研究發(fā)現，H-FABP和A-FABP會影響甘南牦牛的嫩度和眼肌面積等指標。相似地，研究者們在其他畜禽上得到了類似的試驗結果。有研究發(fā)現H-FABP基因外顯子SNP 可使畜禽的體尺性狀得到提升，胸圍和體重指標表現更加優(yōu)異[18]。此外，控制飼料的營養(yǎng)水平可以調控H-FABP表達量，低營養(yǎng)水平日糧能提升動物多項肉品質性狀指標，且基因表達量與IMF 呈一定的正相關[19]。但張梅[20]研究發(fā)現，在雞的生長發(fā)育過程中，H-FABP表現出下降趨勢，與雞肌肉中IMF 顯著負相關，這一結果與曹健[17]、孫瑞萍等[19]的研究結果相悖。可見，不同物種間的H-FABP基因與肉品質性狀的關聯(lián)存在一定品種差異，在牦牛育種篩選過程中要注意品種特異性。

1.2FASN基因 脂肪酸的含量與組成是肉品質評價的重要指標之一。FASN 是脂肪酸合成途徑中一種重要的多功能蛋白酶，它是由2 個272 ku 的多功能肽聚合而成的同型二聚體[21]，通過催化乙酰、丙二酸單酰和NADPH（還原型輔酶II）實現脂肪酸的合成[22]。FASN 在NADPH 存在的前提下，聯(lián)合乙酰輔酶A 和丙二酸單酰輔酶，消耗底物合成軟脂酸（16:0）[23]，影響肌內脂肪沉積。因此，FASN基因或可以作為影響牦牛脂肪沉積的關鍵候選基因。研究表明，牦牛背最長肌中FASN基因表達量與肌肉中C10:0 脂肪酸含量極顯著正相關[24]。FASN的SNP 被發(fā)現與肌肉中硬脂酸、花生四烯酸、二羥甲基-γ-亞麻酸含量存在一定相關性，其中花生四烯酸與FASN-CC 基因型的相關性最強，具有加性效應，估計平均值最高[25]。相似地，Dongyep 等[26]發(fā)現FASN基因的SNP 可以明顯改變脂肪酸含量，與大理石花紋得分顯著正相關。此外，洪志勇[27]發(fā)現FASN基因的SNPs 對肉品質性狀影響顯著，且不同多態(tài)位點對多個肉質性狀的效應不同。通過現有的關聯(lián)性分析發(fā)現，未來研究中進一步驗證FASN基因對牦牛肌肉的分子調控機制，是解密牦牛肌內脂肪沉積模式的關鍵。

1.3 鈣蛋白酶系統(tǒng) 鈣蛋白酶屬于蛋白質水解酶，能夠調節(jié)肌肉中蛋白質的水解與合成，在畜禽屠宰后肌肉嫩化過程中發(fā)揮重要作用[28]。鈣蛋白酶系統(tǒng)主要由鈣蛋白酶抑制蛋白（Calpastatin，CAST）、鈣蛋白酶（CAPN）和骨骼肌特異性鈣蛋白酶（P94）組成。CAPN 可降解蛋白質，而CAST 作為機體內源性抑制劑，其第2～5結構域中的A、C 保守區(qū)，通過與CAPN 的第4、第6結構域緊密結合，發(fā)揮調節(jié)CAPN 活性的作用[29]。大量的研究表明，鈣蛋白酶系統(tǒng)與肉的嫩度密切相關。潘紅梅[30]對甘南牦牛CAPN3基因多態(tài)性與胴體、肉品質性狀的關聯(lián)性進行分析發(fā)現，SNP 導致了3 個氨基酸錯義突變，且其突變可能與牦牛胴體重及肉品質性狀相關。牛曉亮[31]也指出甘南牦牛的CAPN4和CAST基因存在多個多態(tài)性位點，SNPs 與牦牛的胴體和肉品質性狀顯著相關。近幾年研究還發(fā)現，A-FABP、H-FABP、ADSL（adenylosuccinate lyase）、CAPN1和CAST多基因聯(lián)合影響肉類的風味、鮮味和嫩度[32]。如華金玲[33]指出CAPN1、CAST基因多態(tài)性與牛的肌肉嫩度顯著性相關。馬麗娜[34]也發(fā)現提高飼料中蛋白質水平，灘羊肌肉中CAPN1、CAPN2表達量和嫩度表現出一致的先降低后升高的趨勢。CAST基因對其他肉品質性狀也有影響，如孫立彬[35]指出CAST基因的多態(tài)性與背膘厚度顯著性相關，野生突變型群體背膘厚度可達1.45 cm，相比非突變型群體，背膘厚度顯著下降。以上關于CAPN和CAST基因的研究說明，鈣蛋白酶對畜禽的嫩度、背膘厚度有重要意義，可以作為牦牛改善和提高肉質過程中育種輔助標記的候選基因。

1.4HSL基因 HSL 是脂肪代謝途徑中限制組織內二酰基甘油和膽固醇酯水解速率的限速酶。生物體內的三酰甘油（Triacylglycerol，TAG）在甘油脂肪酶和激素敏感脂酶的作用下逐步分解為二酰甘油（Diacylglycerol，DAG）、單酰甘油，最后生成脂肪酸和甘油[36]，為機體提供脂肪合成所需的原料和能量。HSL是對肉品質性狀有重要意義的候選基因，長期以來受到學者們的廣泛關注。麥洼牦牛HSL基因外顯子7 上僅有A6816G基因和管圍極顯著相關，這間接說明牦牛肉品質性狀與生長速度間存在不利關系[37]。大量研究表明HSL基因與IMF 沉積密切有關。張海波等[9]發(fā)現，牦牛通過抑制脂肪分解相關基因（HSL和CPT-1）的表達提高IMF 含量，進而提高牦牛肉的嫩度，改善肉品質。欒兆進[38]指出FAM134B（Family With Sequence Similarity 134，member B）、FAS基因的表達可能會促進IMF的沉積，而PPARγ（Peroxisome Proliferator-Activated Receptor Gamma）、HSL基因對IMF 的沉積可能存在一定的抑制作用。有研究發(fā)現，牦牛體內HSL和CPT-1的活性、表達量均顯著高于犏牛，這可能是其嫩度較差的原因之一[39]。在牦牛生長發(fā)育的過程中HSL基因通過抑制IMF 沉積影響肉的嫩度，因此可以將HSL基因作為影響牦牛肉品質性狀的候選基因。

1.5Leptin基因 瘦素是一種由脂肪組織分泌的蛋白質類激素，作為抑脂信號，它通過作用于下丘腦的Neuropeptide-Y 神經元發(fā)揮其調節(jié)動物食欲，參與基礎代謝和影響胴體脂重量的功能[7]。Leptin基因與脂肪的關聯(lián)一直是動物肉品質性狀研究的重點，牦牛背最長肌中Leptin基因第2 和第3 外顯子上有7 個SNPs，其中4 個錯義突變會影響肌肉脂肪中飽和脂肪酸的組成和去飽和作用[7]。姜長生[40]發(fā)現新疆褐牛Leptin基因的SNP 與IMF 含量、剪切力極顯著相關；Fiona 等[41]發(fā)現牛Leptin基因第2 外顯子的SNP 與體脂肪沉積性密切相關，T 等位基因與較胖的胴體相關，C 等位基因與瘦肉型胴體相關；Lagonigro[42]就牛Leptin基因的多態(tài)性與采食量、脂肪相關性狀之間的關聯(lián)研究，進一步證明Leptin基因能調節(jié)動物食欲，并與某些脂肪相關性狀存在一定聯(lián)系。此外，于太永[43]指出Leptin可能參與骨骼肌成肌細胞生長發(fā)育早期階段肉嫩度的調控。由此可見，Leptin基因的單核苷酸多態(tài)性、功能和不同畜種的肉品質性狀存在一定的相關性，可以將之作為牦牛選育改良過程中輔助標記的候選基因。

1.6ANK1基因 ANK1 是一種銜接蛋白，相對分子量為190～220 ku，在體內起固定或銜接細胞骨架與其他細胞器的作用。目前關于ANK1 基因的研究多與醫(yī)學領域相關，而對肉品質的研究鮮有報道。陳海青等[44-45]首個對ANK1基因SNPs 和牦牛肉品質性狀的關聯(lián)進行了研究，發(fā)現ANK1基因多態(tài)性與甘南牦牛部分胴體及肉品質性狀顯著相關，且相關性受到年齡的影響。研究發(fā)現，ANK1基因在幼嫩肌肉和強韌肌肉之間存在極顯著性差異，且ANK1基因與肉質性狀的關聯(lián)比CAPN1基因更為緊密[46]。ANK1基因對其他肉品質性狀也有影響。如Horodyska[47]指出ANK1基因SNP 與嫩度、IMF、肉色、多汁性等多個指標存在相關性，其中，SNP6 與質地評分相關，SNP17 與多汁性相關，單倍型（cHAP）1 與亮度、紅色、極限pH 以及肌節(jié)長度有關。目前，國內對ANK1基因的研究主要集中于醫(yī)療，對于肉品質性狀等基礎性研究的探索仍然處于起步階段，ANK1等位基因可能是基因輔助選擇改良牦牛肉品質性狀的潛在靶點。

1.7MSTN基因 MSTN 又稱生長分化因子-8，在骨骼肌生長過程中起負調控作用，與畜禽的凈肉率、胴體重等肉品質性狀密切相關。近些年發(fā)現，MSTN基因內含子2 中的SNP 與牦牛多個生長性狀和肉用指數顯著相關，野生突變型牦牛的胸圍、體質量、胸圍指數和肉用指數等性狀顯著優(yōu)于非突變型牦牛[48]。這可能是因為PGC-1α（Peroxisome Proliferator-Activated ReceptorγCoactiva-Tor-1）、MSTN和CAST基因聯(lián)合調控影響肌纖維生長發(fā)育，進而影響肌肉嫩度、色澤、IMF 含量等肉品質性狀[49]。如Li 等[50]研究發(fā)現，MSTN突變能改善胴體組成、提高瘦肉率、降低背膘厚度、增加背最長肌面積以及降低IMF 含量；張琳等[51]研究發(fā)現，MSTN基因通過對前體脂肪細胞的負調控作用抑制PPAR-γ、ACC（Acetyl-CoA CArboxylase）和FAS基因表達，繼而抑制脂肪的分化、合成，從而影響動物肌肉發(fā)育，影響肉品質。由此可見，MSTN基因對肉品質具有一因多效的作用，可以作為牦牛肉品質性狀的候選基因。

1.8 MRFs 家族基因 MRFs 家族又叫生肌決定因子（MyoD），主要發(fā)揮調控肌肉生長發(fā)育的作用[52-53]，在肌肉分化過程中通過調控肌細胞的融合和纖維的形成影響肉質性狀[54]。MRFs家族有4 種不同的肌肉特異性基因，分別是生肌決定因子（MyoD）、肌細胞生成素（MyoG）、生肌因子5（Myf-5）和MRF4（Myf-6）[55]。MyoG基因的多態(tài)性已被證實與牦牛體高顯著相關，可以作為體尺性狀標記的候選基因[56]；MyoD基因SNP也被證實與IMF 存在關聯(lián)性[57]。此外，通過控制飼糧營養(yǎng)水平可以提高生肌因子（Pax3、Myf-5、MyoG和Mrf4）的表達量，增加動物背最長肌中氧化型肌纖維表達的同時，減少其酵解型肌纖維的表達，進而達到提高肌肉嫩度、改善肉品質的目的[58]。還有研究發(fā)現，MRFs基因對其他肉品質性狀也有影響。如任霆[59]研究發(fā)現，CAST和MyoD基因SNP 與巴美肉羊色澤、剪切力都顯著性相關；Myf6基因mRNA 表達量也被證實與紅度值、黃度值、凈肉率和胴體重顯著正相關，與亮度、屠宰率顯著負相關[60]。目前，國內外對MRFs基因與不同畜種肉品質的相關性研究進一步證實，該基因與肉品質性狀密切相關，未來或可將MRFs家族基因作為牦牛育種中輔助標記、篩選的候選基因。

1.9 其他基因 除了上述候選基因，還有許多基因正處于相關性驗證的起步階段。如焦斐等[61-62]研究發(fā)現，PRKAG3（the Protein Kinase Adenosine Monophosphate-Activatedγ3-subunit）基因SNP 僅與部分牦牛失水率存在一定關聯(lián)，而與其他肉品質性狀無相關性，該試驗結果存在一定爭議，仍需進一步驗證；陳彥麗[63]就STAT5A（Signal Transducers and Activators of Transcription 5）基 因和THRSP（Thyroid Hormone Responsive spot 14）基因的多態(tài)性對甘南牦牛的乳品質和胴體形狀的影響進行了研究，發(fā)現不同胎次甘南牦牛的乳品質以及不同年齡段甘南牦牛胴體重存在顯著性差異；劉東花等[64]指出，牦牛背最長肌中HSPB6（Heat Shock Protein Beta-6）基因mRNA 表達水平顯著高于黃牛，這可能是牦牛肉嫩度較差的原因之一；陳露露等[65]探究了牦牛MDH II（Mitochondrial Malate Dehydrogenase）基因與脂代謝候選基因CPT-1的關聯(lián)，推測MDH II基因可能也參與了脂代謝調控。牦牛的肉品質性狀是多個基因共同調控的結果，且調控機制較為復雜，甚至有些基因尚待挖掘，因而在探究牦牛肉品質性狀與各基因之間的關聯(lián)、各基因的網絡調控關系、精確驗證基因的調控功能等方面仍需進一步研究。

2 總結與展望

學者們通過PCR-RELP 和PCR-SSCP 分子輔助標記技術對牦牛H-FABP、FASN、CAST、CAPN1、HSL、Leptin、ANK1、MSTN、MRFs等多個基因進行研究，探討了基因克隆測序、基因多態(tài)性及其與肉品質性狀的關聯(lián)性。目前，對于牦牛肉品質的關鍵性調控基因的研究還不夠深入，其功能和調控機制仍然需要進一步探索；此外，個別基因對肉品質性狀的調控功能還存在爭議，需要進一步驗證。究其原因可能與高原惡劣的環(huán)境、科研人員不足、牦牛樣品采集不便以及成本昂貴密切相關。雖然現階段的技術手段、試驗方法對生物體中復雜分子調控網絡的解析仍不透徹，相關研究結果仍需驗證，具體機制仍需深入解析，但是，我們相信未來在新技術、新方法、新手段的支持下，牦牛選育改良相關工作必能迎來新突破。