影响猪肉质性状的主效基因和候选基因

    肉质性状直接关系到肉品的经济价值，因此养猪生产者不仅需要增加猪肉的产量，同时必须不断提高猪肉的品质，才能取得较好的经济效益。近10年来，分子生物学技术的快速发展，促进了人们对影响肉质性状基因的认识。大多数肉质性状属于数量性状，由多基因控制，但存在主基因效应。主效基因是相对微效多基因而言的，它是指能产生巨大效应的单个基因或座位，对数量性状有重要影响。有学者提出，当某个纯合基因的携带者和非携带者相应性状的平均水平差异达到或超过一个明显标准差时，这个基因就称为主（效）基因（major gene）。候选基因（candidate gene）通常是一些已知其生物学功能和序列的基因，它们参与性状发育过程，对数量性状有一定影响。这些基因可能是结构基因，调节基因或是在生化代谢途径中影响性状表达的基因。目前基本确定其功效的、影响肉质的主效基因和候选基因主要有如下几种。
1 影响肉质性状的主效基因
1.1 氟烷基因
      猪的氟烷基因（halothane gene,Hal）又称氟烷敏感基因或猪应激综合征基因，是发现较早的影响猪肉质的主效基因之一，该基因是一个具有不完全显性的常染色体上的隐性基因，是影响肉质的一个最重要的标记基因，其隐性纯合子（halnhaln）一般具有高的瘦肉率，生长速度快和饲料报酬高等重要经济性状，但易产生应激综合征（porcine stress syndrome, PSS），从而降低猪肉品质，严重影响猪的存活率和猪肉品质，导致猪的应激死亡和产生白肌肉(PSE肉)和黑干肉(DFD肉)，它的发生和发展给世界各地的养猪生产、猪肉加工和销售造成了巨大的经济损失。
1.1.1 氟烷基因对肉质的影响
      Pommier 和 Houde（1993）[1]研究了3种氟烷基因型的PSE肉发生率，结果发现显性纯合子（NN）、杂合子（Nn）以及隐性纯合子（nn）中PSE肉发生率分别为53.7%、79.8%和90.9%（表1）。杂合子的PSE发生率显著高于显性纯合子，表明氟烷有害基因对PSE肉发生并不完全显性。该基因的隐性纯合子易导致应激综合征的出现，从而导致屠宰后的猪肉，由于失水而收缩，加工产量低、烹调损失高、pH值低、多汁性差，食用质量一般低于正常质量。
1.1.2 氟烷基因型发生的频率
      不同猪品种中氟烷基因频率不同，长白猪中氟烷基因频率为0.2左右，杜洛克约为0.02，皮特兰猪氟烷基因频率最高，在0.95以上。而我国地方猪种不含氟烷基因或频率极低。
1.1.3 氟烷基因型的检测
       氟烷基因型的检测方法较多，有氟烷检测法、血液遗传标记法、DNA诊断法、探针检测法等。氟烷检测法就是给幼猪吸入氟烷，根据反应症状判断猪是否诱发PSS，从而判定猪的氟烷基因型，此方法简单易操作，但检测的准确性不高。PCR技术就是合成扩增含有突变位点的特定DNA片断的引物，通过扩增产物的酶切图谱鉴别氟烷基因型，此方法具备快速、准确、简便的优点，具有广阔的应用前景。
1.2 酸肉基因
      酸肉基因或汉普夏效应基因（Rendement Napole gene,RN）。是一个显性遗传基因，1986年由Naveau首次提出。Le Roy等（1990）[2]通过分离分析法进一步证实确实存在rn+/RN-基因，其中rn+为正常等位基因，RN-为显性缺陷基因。RN基因会增加糖酵解潜能，有汉普夏猪血统的后代仔猪肌肉中糖原含量呈明显的双峰分布，这一点与其他品种的猪明显不同。猪肉成熟过程中pH值下降速率正常，但最终pH值比正常肌肉要低，所以被称作酸肉（acid meat），该肉的主要缺陷是做火腿肉产出率低，降低猪肉加工火腿的适口性。
1.2.1 酸肉基因对肉质的影响
      Lebret等（1999）[3]比较了3种基因型（rn+/rn+、rn+/RN-、RN-/RN-）对肉质的影响。发现RN等位基因极显著的影响着不同种类肌肉的组成、组织学特性和代谢酶的活力。携带有RN基因的猪肉具有较高的糖酵解潜能（GP）和L值，最终pH值、干物质和蛋白质含量较低（见表2）。
1.2.2 酸肉基因的频率
      已证实，大白猪、皮特兰或大约克和汉普夏的杂交后代中存在RN-基因。在比较了汉普夏猪和RN-基因携带猪肌肉的相似特征之后，法国的研究者推断RN-基因可能是由汉普夏亲本遗传给后代的。LeRoy等报道RN基因在法国P66和P77合成系猪中的频率大约为0.6。Enfalt（1997）[4]报道RN基因在瑞典纯种汉普夏猪中的频率为0.614，长白猪和约克夏猪RN基因的可能频率分别为0.045和0.017。Ellis等（1999）[5]报道RN基因在美国纯种汉普夏猪中的频率为0.63。到目前为止，我国地方猪种是否存在RN基因还未见报道。
1.2.3 酸肉基因的检测
      RN基因的检测都是在含有汉普夏血统的猪群中进行的。目前可根据背最长肌糖酵解潜能或背最长肌加工和烹饪之后的产量来区分RN基因携带者和非携带者。由于RN是显性等位基因，因此可检出所有的基因携带者。糖酵解潜能可作为猪屠宰时肌肉中糖原与乳酸含量的一个估计值。糖酵解潜能＝2（糖原+葡萄糖+葡萄糖-6-磷酸）+乳酸。用Biotech仪器作肌肉活体组织检查，通过测定猪肉中糖酵解潜能就可确定携带RN基因的猪。用于区分正常猪和携带RN基因猪的糖酵解潜能阈值与研究的猪群有关：法国合成系猪的阈值在210～240μmol·ｇ-1新鲜肌肉之间变动，瑞典汉普夏杂种猪阈值约为240μmol·ｇ-1新鲜肌肉。
1.2.4 酸肉基因与氟烷基因的互作效应
      Ellis等（1999）[5]报道氟烷基因与RN基因的互作效应对许多肉质性状都是显著的。携带有这2个基因座位不利等位基因的个体，其肉质比其他组合都差。这一结果并非意外，因为氟烷基因使肌肉的pH值在屠宰后迅速下降，RN基因则使肌肉pH值更大范围地下降并使其最终pH值降低。
1.3 一磷酸腺苷激活蛋白激酶γ3亚基基因
一磷酸腺苷激活蛋白激酶γ3亚基基因（PRKAG3）是近年来确定的一个影响猪肉质pH值、肉色以及系水力的主效基因。它有多个突变位点，其中突变R2000Q被认为是汉普夏猪种发生rn+/RN-突变的原因，而突变T32N、G52S、和I119V则广泛存在于其他商业猪品种中，与优良肉质性状有关。

2 影响猪肉质性状的候选基因
2.1 脂肪酸结合蛋白基因
      脂肪酸结合蛋白（FABP）是一簇小分子细胞内蛋白质，对长链脂肪酸有很高的亲和力，能把脂肪酸从细胞膜转运到细胞内利用位点，在长链脂肪酸的代谢中起重要作用。至今已发现至少存在9种类型的FABP，分别为肝型（L）、肠型（I）、心型（H）、脂肪细胞型（A）、脑型（B）、回肠型（I1）、上皮细胞型（E）、髓磷脂型（My）和睾丸型，并以分离或鉴定的第一种组织命名。其中一些类型只存在于一种组织中，有的则存在于许多器官中。在哺乳动物有2种脂肪酸结合蛋白被作为肌内脂肪的候选基因，即心脏脂肪酸结合蛋白（H-FABP）和脂肪细胞型脂肪酸结合蛋白（A-FABP），它们各自在不同组织和细胞中表达。其中H-FABP在心肌、骨骼肌和泌乳的乳腺中表达，A-FABP在脂肪细胞中表达。在纯种的杜洛克猪群中已经证实H-FABP（FABP3）和A-FABP（FABP4）基因位点的遗传变异与肌内脂肪含量显著相关。
2.2 MyoD基因家族
      哺乳动物肌纤维在胚胎形成过程中受到MyoD基因家族的调控。MyoD家族包括四种结构上相关的基因：MyoD I，肌细胞生成素(myogenin, MYOG)，mfy-5和mfy-6。这些基因编码螺旋-环-螺旋(bHLH)蛋白，通过调节肌肉分化阶段特异性蛋白的表达来参与肌细胞决定和分化。其中mfy-5和MyoD I在成肌细胞增殖过程中表达；MyoG在分化末期表达；而mfy-6主要在出生后表达。Te Pas等人（1999）[6]对mfy-5基因进行了分离和测序，发现5个不同部位都有遗传变异，同时认为MYOG和出生、生长速度胴体及瘦肉率相关。mfy-5基因定位于5号染色体，而MyoD I定位于2号染色体。MYOG基因控制启动成肌细胞融合和形成肌纤维，在肌肉分化过程中起关键作用。Sou million等[7]利用4种人MyoD cDNA混合片段扫描猪基因组文库，确定了猪MYOG基因及其变异。MYOG基因有三个Msp I多态位点。用猪/鼠杂交克隆板PCR的方法将MYOG定位于猪9号染色体上。
2.4 钙蛋白酶抑制蛋白基因
      钙蛋白酶抑制蛋白基因(calpastatin,CAST)是一个研究肉质性状极有希望的候选基因。CAST是一种特定的、内源性的、需钙激活的蛋白酶抑制剂。需钙蛋白酶蛋白水解系统在细胞内普遍存在，并参与大量生长和代谢过程。骨骼肌生长速度依赖于肌内蛋白的降解。体外试验表明成肌细胞融合过程中，CAST水平明显下降。Rettenberge等[8]将CAST基因定位于猪2号染色体上。Ernst等[9]进一步定位于2q2.1-q2.4，并发现有三个PCR-RFLP多态性位点，这些有助于评估此基因在肌蛋白沉积和肉质性状中的作用。
2.5 黑素皮质素受体4基因
      黑素皮质素受体4（melanocortin receptor 4，MC4R）基因是近年发现的一个极为重要的候选基因，位于该基因高度保守区域的错义突变（Asp298Asn）对不同品系猪的生长速度、脂肪沉积、能量平衡、采食量等均有极显著的影响[10]。
3 小结
      随着人们生活水平的不断提高，猪肉品质越来越引起生产者和消费者的重视。猪肉质主基因的发现，有利于我们进一步认识肉质性状的遗传机制，为我们加快猪肉质性状的遗传改良提供了新的途径。通过肉质有利基因型的固定以及遗传标记辅助选择(MAS)，应用基因技术改善猪肉质品质成为有关工作者的研究热点。猪肉质主基因的发现，使转基因技术应用于肉质改良成为可能，从而产生巨大的经济效益。虽然对肉质主基因的研究尚处于初级阶段，但随着分子生物学技术的发展，尤其是后基因组时代或功能基因组时代的来临，有关肉质主基因的研究必将更加深入。候选基因的研究将为控制研究主基因提供良好的基础，使我们在获得高瘦肉率和生长速度的同时，保持优良的肉品质量。

来源：不详