王大會，黃殷琦，安清明，宋興亞，雷初朝，陳 宏，黃永震

（1.銅仁學院農(nóng)林工程與規(guī)劃學院，貴州 銅仁 554300；2.西北農(nóng)林科技大學動物科技學院，陜西 楊凌 712100）

生長是指個體由小到大，體重逐漸增加的現(xiàn)象；發(fā)育是指分化出不同的組織器官，從而產(chǎn)生不同的結(jié)構(gòu)與功能，二者緊密相關(guān)。隨著現(xiàn)代畜牧業(yè)的高速發(fā)展，動物的市場經(jīng)濟效益十分可觀，而動物的生長發(fā)育又直接關(guān)系到其經(jīng)濟利用程度。本文通過對與牛、羊、豬等三類家畜生長發(fā)育性狀有關(guān)的基因研究進展進行綜述，并對其未來的研究和應用進行展望，為了解調(diào)節(jié)家畜生長發(fā)育的相關(guān)基因、提高家畜優(yōu)勢育種水平提供參考。

1 牛生長發(fā)育性狀相關(guān)的基因

1.1 生長激素（GH）基因

生長激素（GH）是由腦垂體中生長激素細胞合成并釋放的一種肽類激素，可促進脊椎動物骨骼的生長與分化，對糖類、脂肪、蛋白質(zhì)也有著重要的調(diào)節(jié)作用。GH基因在調(diào)節(jié)牛的生長發(fā)育方面有著重要意義。張艷麗等［1］利用分子生物學技術(shù)，檢測了旱勝牛GH基因的多態(tài)性位點，結(jié)果顯示GH基因第2 外顯子和第5 外顯子均存在多態(tài)性，且不同基因型與各個生長階段體重、體尺及肉用指數(shù)具有顯著相關(guān)性（P＜0.05），早期選種時以 BB 型和 CD 型最高。在此之前，也有諸如此類的論證。胡怡菲等［2］利用PCR-RFLP 方法檢測了秦川牛GH基因第5 外顯子的遺傳多態(tài)性，探究2 個位點（GH-P1、GH-P2）不同基因型與體尺性狀的相關(guān)性，結(jié)果表明，雜合基因型個體（ABCD）的體尺性狀均顯著高于其他基因型組合（P＜0.05），體斜長、胸深、腰角寬、尻長和尻高等指標均有相應的增加。高雪等［3］也對3 個品種219 頭牛進行多態(tài)性檢測，初步確定GH基因第5 外顯子上GH-P3 和 3′非翻譯區(qū) GH-P4 位點的組合 ABBB 基因型為肉牛生長發(fā)育最佳組合基因型，其在體尺數(shù)據(jù)方面也均顯著高于其他組合（P＜0.05）。由此可見，GH基因的多態(tài)性位點與牛生長發(fā)育性狀有著緊密的聯(lián)系，通過對牛GH基因的選擇調(diào)控，會帶來重要的經(jīng)濟效益。

1.2 垂體特異性轉(zhuǎn)錄因子1（POU1F1）基因

POU 家族是具有高度保守的DNA 結(jié)合結(jié)構(gòu)域的一類反轉(zhuǎn)錄因子，POU1F1是其重要的家族成員，能夠調(diào)控GH、TSH等基因的表達，從而間接影響動物的生長發(fā)育，在哺乳動物胚胎生長分化過程中也起到重要作用。

20 世紀末，Woollard 等［4］首次發(fā)現(xiàn)牛POU1F1基因第6 外顯子HinfⅠ酶切位點多態(tài)性。1997 年，Renaville 等［5］以意大利荷斯坦公牛為研究對象，發(fā)現(xiàn)POU1F1基因B 等位基因?qū)Ξa(chǎn)乳量等經(jīng)濟性狀有較好的影響。2005 年，劉波等［6］對秦川牛的POU1F1基因的第6 外顯子進行檢測，分析不同基因型與體重、體尺性狀之間的相關(guān)性，結(jié)果表明AB、BB 型個體在胸圍、十字部高等指標顯著高于AA 型（P＜0.05）。劉磊等［7］運用 PCR-RFLP 技術(shù)，對新疆褐牛POU1F1基因第6 外顯子HinfⅠ酶切位點多態(tài)性進行分析，發(fā)現(xiàn)該基因與新疆褐牛早期性狀有一定相關(guān)性，B 等位基因為優(yōu)勢基因，在斷奶重、平均日增重、3～6 月齡體尺指標等方面都顯著優(yōu)于A 等位基因（P＜0.05）。綜上所述，為得到更優(yōu)秀的個體，POU1F1可作為候選基因進行品種選育。

1.3 肌肉生長抑制因子（MSTN）

肌肉生長抑制因子是TGF-β 超家族的成員之一，MSTN基因主要起到調(diào)控胚胎發(fā)育、維持組織穩(wěn)態(tài)的作用，且其是骨骼肌生長的負調(diào)控因子。

所謂雙肌性狀，是由于MSTN基因的突變或缺失使蛋白質(zhì)活性降低或喪失造成。比利時蘭牛的MSTN基因第3外顯子上丟失了11 bp片段；而意大利皮埃蒙特牛是因為MSTN基因第3外顯子上一處的G突變?yōu)锳［8，9］，二者均有雙肌現(xiàn)象。Gill等［10］通過探究安格斯父本肉牛MSTN基因上片段的缺失與經(jīng)濟形狀相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)MSTN基因的突變與胴體重、臀部肉重等生長指標呈顯著相關(guān)（P＜0.05）。由此看出，MSTN基因也是影響生長發(fā)育性狀及肉質(zhì)性狀的重要因素。

1.4 生肌調(diào)節(jié)因子家族基因（MRFs）

生肌調(diào)節(jié)因子家族基因（MRFs）包含4 種不同的肌肉特異性基因，分別定位于肉牛不同的染色體上。研究發(fā)現(xiàn)，MRFs具有促進肌肉纖維形成的潛在功能，對調(diào)控動物骨骼肌細胞的生長和分化起到關(guān)鍵作用［11］。

Myf-5是生肌調(diào)節(jié)5 號因子，在肌肉的生長發(fā)育過程中，Myf-5基因的表達量對肌纖維形成的數(shù)量和大小有一定的影響。Robakowska-hyzorek 等［12］以雜交牛為試驗對象，研究發(fā)現(xiàn)了牛背部的瘦肉重和脂肪重與Myf-5在背最長肌中的表達量有一定關(guān)系。MyoD是MRFs的重要成員之一，與生長發(fā)育形狀緊密相關(guān)。田璐等［13］檢測了MyoD基因的多態(tài)性位點，并發(fā)現(xiàn)其基因的表達與牛胴體重、凈肉重等肉質(zhì)生長發(fā)育相關(guān)性狀有顯著性關(guān)系。

1.5 脂肪型脂肪酸結(jié)合蛋白基因（Adipocyte fatty acid binding-protein gene，A-FABP）

脂肪型脂肪酸結(jié)合蛋白基因是脂肪酸結(jié)合蛋白家族（FABPs）的重要成員之一，在牛上定位于14 號染色體上，對應的mRNA 長度為625 bp。該基因主要在動物脂肪細胞中表達，參與調(diào)控甘油三酯的形成和脂肪的分解。劉艷妍等［14］對A-FABP基因區(qū)段進行多態(tài)性檢測，并以秦川牛為試驗動物測定分析其基因型，結(jié)果表明A-FABP與許多生長發(fā)育相關(guān)性狀（如屠宰率、肌內(nèi)脂肪含量等）都具有顯著性關(guān)系。因此初步推測A-FABP是牛生長發(fā)育的主效基因或候選基因。

2 羊生長發(fā)育性狀相關(guān)的基因

2.1 綿羊多胎基因（FecB）

多胎性狀是肉用綿羊不斷追求和改進的重要性狀之一，F(xiàn)ecB基因是有關(guān)綿羊的多胎性狀中最早被研究的基因。

1980 年，Davis 發(fā)現(xiàn)并提出在布魯拉系美利奴羊中存在FecB基因。Mishra 等［15］用存在FecB基因的2 個品種的牛進行雜交，發(fā)現(xiàn)F1 中有較多個體存在B+基因型的FecB基因，其中至少50%可以繁殖出具有多胎性狀的羔羊，且攜帶B+基因型的個體其斷奶重較++基因型個體高出20.9%。崔緒奎等［16］利用杜泊羊和小尾寒羊進行雜交，發(fā)現(xiàn)B+基因型母羔體重、體尺指標都極顯著高于++基因型母羔（P＜0.01）。柳楠等［17］利用小尾寒羊和兩種羊進行雜交，在雜交品種中均檢測到BMPR-IB的突變，多態(tài)性效果顯著，推測FecB基因可作為培育肉用綿羊的有效候選基因。綜上所述，F(xiàn)ecB基因?qū)ρ蛏L發(fā)育有一定的影響。

2.2 綿羊雙肌臀基因（CLPG）

CLPG基因被發(fā)現(xiàn)于美國的Moffat 羊群中的1只陶賽特公綿羊，是影響綿羊生長性狀的主要基因。CLPG基因定位于綿羊的18 常染色體上，是由于其上的一處堿基突變而產(chǎn)生。以獨特的“父本極性超顯性”傳遞給后代，即父本獲得該基因的雜合子后，后代表現(xiàn)出雙肌臀性狀。其遺傳效應涉及肉用綿羊、毛用綿羊等多個品種［18］。CLPG基因可使羊的某些部位，尤其是腰部和腿部的肌肉過度發(fā)育而顯著增大［19］，使肌肉含量增高而脂肪含量降低，從而提高肉用綿羊的瘦肉率［20］。由于CLPG基因可能會導致肌肉過度發(fā)育，則其肌內(nèi)脂肪減少，使肌肉嫩度降低而變得堅硬，從而影響肉質(zhì)的口感［21，22］。

2.3 心臟型脂肪酸結(jié)合蛋白基因（Heart fatty acid binding protein，H-FABP）

作為脂肪酸結(jié)合蛋白家族的重要成員，HFABP 富含于心臟中，是一種可參與轉(zhuǎn)運和代謝脂肪酸的功能胞漿蛋白。目前，多種家畜的H-FABP基因已被克隆和定位，并將其和肌內(nèi)脂肪含量（IMF）進行關(guān)聯(lián)分析。在哺乳動物中，H-FABP已被證明可作為 IMF 影響的候選基因［23］。

近年來，H-FABP與羊肌肉脂肪含量的研究甚多，Huang 等［24］對公哈薩克羊研究發(fā)現(xiàn)，H-FABP與IMF 極顯著相關(guān)（P＜0.01）；郝稱莉等［25］研究發(fā)現(xiàn)，湖羊在 0～3 月齡，其體內(nèi)H-FABP與 IMF 呈強正相關(guān)（P＜0.01）。由此可見，H-FABP對羊體內(nèi)脂肪含量具有正向調(diào)控作用，從而影響肉用羊的生長發(fā)育。

2.4 脂蛋白脂酶基因（Lipoprotein lipase，LPL）

脂蛋白脂酶是一種由多種細胞合成和分泌的糖蛋白，定位于羊的8 號染色體上。LPL基因通過催化甘油三脂的分解供組織氧化分解供能，以此參與動物脂肪的沉積，影響脂肪代謝。喬永等［26］試驗發(fā)現(xiàn)，哈薩克羊中LPL基因的表達量與羊的日齡呈負相關(guān)。姚焰礎(chǔ)［27］發(fā)現(xiàn)，在體重較小的羊體內(nèi)，LPL基因的表達量也較?。欢S著后續(xù)不斷的生長發(fā)育，LPL基因的表達也有明顯提高（P＜0.05）。因此，可推測，LPL基因的表達量對動物體內(nèi)脂肪代謝的強度有一定影響。

3 豬生長發(fā)育性狀相關(guān)基因

3.1 胰島素生長因子2 基因（IGF-Ⅱ）

胰島素生長因子（IGFs）是多功能細胞生殖調(diào)控因子，目前已發(fā)現(xiàn)兩種低分子多肽IGF -I 和IGF-Ⅱ。單鏈弱堿性蛋白IGF-Ⅱ含有67 個氨基酸，分子質(zhì)量為7 471 Da。

IGF-Ⅱ是促進細胞、胚胎、組織生長分化的關(guān)鍵因素，其對豬的生長發(fā)育也有著重要的影響。張冰［28］利用 PCR-SSCP 技術(shù)對 223 頭陸川豬和 81 頭大白豬進行SNP 檢測并加以分析，發(fā)現(xiàn)IGF-Ⅱ基因外顯子2 座位的基因型效應對陸川豬和陸川豬的初生重和平均日增重均有顯著影響（P＜0.05）。閆德超［29］研究發(fā)現(xiàn)IGF-Ⅱ基因第三內(nèi)含子上的多態(tài)性位點與初生重、背膘厚、達100 kg 體重日齡等生長發(fā)育性狀顯著相關(guān)（P＜0.05）。由此可見，IGF-Ⅱ可作為影響豬生長發(fā)育的主基因的候選基因。

3.2 瘦素及其受體基因（Leptin）

瘦素（Leptin）是一種脂肪細胞分泌因子，參與調(diào)控豬的脂肪沉積與代謝過程，定位于豬的6 號染色體上。龍火生［30］研究結(jié)果表明，Leptin基因在瘦肉型豬的脂肪組織中的表達量低于脂肪型豬，其在瘦肉型豬的血清中的表達量也較脂肪型豬低。Rammay［31］用Leptin對豬的脂肪細胞進行處理，結(jié)果表明，經(jīng)處理后脂肪細胞脂解程度升高而脂肪酸合成下降。Leptin還被發(fā)現(xiàn)可能對骨骼肌細胞有調(diào)控作用［32］。因此Leptin基因被認為對動物肉質(zhì)生長發(fā)育有一定影響，并逐漸成為研究的熱點。

3.3 脂肪酸合成酶基因（Fatty acid synthase，F(xiàn)ASN）

脂肪酸合成酶是一種多酶復合體，具有在細胞質(zhì)中催化脂肪酸合成的功能。FASN主要是通過調(diào)控脂肪的生成進而調(diào)控動物肉質(zhì)的生長發(fā)育。Grzes 等［33］選用 4 個商用品種的豬進行多態(tài)性檢測，并與其豬肉脂肪酸組成進行分析。結(jié)果表明，F(xiàn)ASN基因是與豬脂肪沉積相關(guān)的候選基因。Choi 等［34］對200 頭杜洛克豬進行屠宰和分析，探討其肉質(zhì)性狀與FASN基因多態(tài)性的關(guān)系。FASN基因經(jīng)酶切分型后可得 CC、CA 和 AA 型，其中 AA 型促進了肉質(zhì)大理石花紋、不飽和脂肪酸含量等指標的提高。因此FASN基因也被看作是在動物生長發(fā)育過程中參與調(diào)控肉質(zhì)脂肪和脂肪酸組成的重要候選基因。

3.4 肥胖相關(guān)基因（Fat mass and obesity associated gene，F(xiàn)TO）

肥胖相關(guān)基因是一種調(diào)節(jié)脂肪細胞沉積進而調(diào)控肌內(nèi)脂肪（IMF）沉積的基因，定位于豬的6 號染色體上。FTO通過參與豬脂肪細胞的增殖分化來影響脂肪的形成。Chen 等［35］通過干擾FTO基因，抑制其表達，發(fā)現(xiàn)豬肌內(nèi)前體脂肪細胞的增殖受到了抑制，表明FTO基因可正向調(diào)控豬脂肪細胞的增殖分化。Fu 等［36］發(fā)現(xiàn)FTO基因在背肌中的表達量顯著高于其他組織。Zhang 等［37］發(fā)現(xiàn)FTO基因的表達與豬的多個肉質(zhì)性狀呈顯著相關(guān)。因此，F(xiàn)TO基因參與豬生長發(fā)育及其肌肉、脂肪的形成，其或可成為改善豬肉質(zhì)的潛在候選基因。

4 發(fā)展與問題

目前，動物的生長發(fā)育已逐漸成為畜牧業(yè)研究的熱點，動物體內(nèi)一些基因的多態(tài)性位點的研究已有很多論述，對家養(yǎng)動物的培育和選育有著強有力的理論支持，將其應用于動物的生長發(fā)育和生產(chǎn)等方面，會增加動物的市場經(jīng)濟效益。這些基因中的一些基因被應用在醫(yī)療等方面，如IGF-Ⅰ可用于治療侏儒癥患者；MC4R可用于治療肥胖癥等，為治療疾病提供了新的方法。

研究影響動物生長發(fā)育的基因，不僅會提高動物的經(jīng)濟效益，還會使人類獲得更好的生活質(zhì)量。但是在研究過程中也存在一些問題，如雙肌效應雖然會增大肌肉含量，但也會提高流產(chǎn)的概率；對POU1F1基因的調(diào)節(jié)機理尚不十分清楚，還需要更進一步研究其內(nèi)在的分子機制。

綜上所述，與家畜生長發(fā)育相關(guān)的基因仍在不斷研究中，改進或解決上述類似的問題將會促使人類在動物遺傳育種領(lǐng)域取得更多的進步。