大长杂交一代母猪PRLR、FSH-β和ESR基因多态性与产仔数的关系

孙敬礼,武磊,李大全,刘贤侠,黄涛

(1石河子大学动物科技学院,石河子832003;2新疆克拉玛依瑞恒畜牧开发有限责任公司,克拉玛依834000)

大长杂交一代母猪PRLR、FSH-β和ESR基因多态性与产仔数的关系

孙敬礼1,武磊2,李大全1,刘贤侠1,黄涛1

(1石河子大学动物科技学院,石河子832003;2新疆克拉玛依瑞恒畜牧开发有限责任公司,克拉玛依834000)

采用PCR-RFLP和 PCR方法对119头大长杂交一代母猪的 PRLR、FSH-β和 ESR基因进行分型,分析PRLR、FSH-β和ESR基因与猪产仔数的关系,为这3个基因的标记辅助选择方法提供理论依据和应用积累数据。

结果显示,在所检测的大长杂交一代猪群体中,PRLR和FSH-β基因对大长杂交一代母猪产仔数有显著影响(P＜0.05),ESR基因对母猪产仔数差异不显著(P＞0.05)。PRLR基因对母猪产仔数呈现出AA＞AB＞BB的趋势;FSH-β基因对母猪产仔数呈现出BB＞AB＞AA的趋势。

大长杂交一代母猪;PRLR;FSH-β;ESR;产仔数

产仔数是养猪生产中的重要经济性状之一,但由于其遗传力低(约0.1),因此很难通过常规育种技术将其进一步提高。近年来,随着分子生物学技术和现代繁育理论的不断发展,从基因水平对猪高繁殖性状进行探讨已成为可能。催乳素受体(prolactin receptor,PRLR)是由垂体前叶催乳素细胞合成和分泌的一种蛋白质激素,广泛作用于动物的性腺和乳腺。催乳素必须与其受体相结合才能行使其功能,通过受体作用于靶细胞,引起靶细胞的各种生理生化反应,因此国内外许多学者将催乳素受体基因作为影响猪产仔数的候选基因[1-4],Rothschild等[1]的研究表明,在长白猪合成系中,PRLR基因AA型母猪比BB型母猪每窝平均增加0.66～1.00头仔猪。促卵泡素β亚基(FSH-β)主要是刺激卵泡的生长和发育,影响生长卵泡的数量,并在促黄体素的协同作用下,激发卵泡的最后成熟,诱发排卵[5]。赵要风等[6]指出,FSH-β基因与猪产仔数有关,是猪繁殖性状的主效基因。雌激素受体(estrogen re-ceptor,ESR)参与雌性脊椎动物性腺基因的表达与调控,影响雌性动物的第二性征、繁殖周期、生殖力、妊娠维持等,从而影响胚胎发育和系统分化。Rothschild等[7]指出雌激素受体(ESR)基因是猪产仔数的主效基因。

本实验以新疆克拉玛依瑞恒猪场种猪为研究对象,分析 PRLR、FSH-β和 ESR基因与猪产仔数的关系,以期为利用DNA标记辅助选择方法提高母猪产仔数提供理论依据,并为这3个基因的应用积累数据。

1 材料与方法

1.1 试验动物

以自瑞恒公司猪场产仔2胎以上且记录完备的大长杂交一代母猪119头为样本。前腔静脉采血,EDTA抗凝。

1.2 仪器和材料

Taq Polymerase、dNTP购自晶美公司,Alu、PvuⅡ均购自上海生工生物工程有限公司。常用试剂 Tris、EDTA、蛋白酶 K、饱和平衡酚、SDS、氯化钠、上样缓冲液、溴化乙锭、氯仿、异戊醇、无水乙醇、琼脂糖购自沃尔森生物工程有限公司。PCR仪和凝胶成像系统分别产自 BIO-RAD公司 和 Gel-DocTMEQ凝胶成像分析系统公司,离心机产自Eppendorf公司,电泳仪产自北京六一仪器厂。

1.3 DNA提取

加1.5倍体积的双蒸水至血液中摇动破碎红细胞,离心弃上层血清,再加水摇晃离心,反复几次,得白细胞沉淀。加入 1×SET缓冲液、蛋白酶 K、SDS,55℃消化过夜。用等体积苯酚、苯酚-氯仿-异戊醇混合液、氯仿-异戊醇各抽提1次,以无水乙醇沉淀DNA,TE溶解,获得的 DNA样品置-20℃保存备用。

1.4 PCR扩增

PRLR、FSH-β和 ESR基因采用相同的反应体系:10×Buffer 2.5μL,2.0μL dNTP,上、下游引物各0.5μL(10μmol/L),50 ng/μL 模板 DNA 1.0 μL,Taq酶 1 U,MgCl22.0μL,加双蒸水至25μL。

FSH-β和ESR基因采用相同的反应条件:94℃变性4 min,35次循环(94℃,30 s;56℃,30 s;72℃,30 s),72℃延伸5 min。

PRLR基因的反应条件:94℃变性4 min,35次循环(94℃,30 s;60℃,1 min;72℃,30 s),72℃延伸5 min。

1.5 多态性检测

FSH-β等位基因由片段插入造成,琼脂糖电泳检测 PCR产物即可见多态性。

ESR基因采用 PCR-RFLP进行分析:8.5μL PCR产物加入 0.5μL PvuⅡ及 1μL 10×Buffer,37℃水浴 4 h,酶切产物用4.5%的琼脂糖电泳检测分型。

PRLR基因采用 PCR-RFLP进行分析:8.5μL PCR产物加入0.5μL Alu及1μL Buffer,37 ℃水浴4 h,酶切产物用2.5%的琼脂糖电泳检测分型。

电泳后在紫外灯下观察结果,并在美国 Gel DocTMEQ凝胶成像分析系统上照相。

1.6 数据分析

用统计分析软件SPSS 13.0进行统计分析。整理基因型数据,计算所测猪群体 PRLR、FSH-β和ESR基因不同基因型的基因型频率、基因频率,分析产仔数在各基因型间的差异显著性,数据用平均数±标准误表示。

2 结果与分析

2.1 DNA提取结果

用1%琼脂糖凝胶电泳检测提取的DNA样品,电泳图谱(图1)中可见1条光滑整齐的条带,无弥散和拖尾现象,表明提取的DNA质量很好,可用于后续试验研究。

图1 模板DNA的电泳结果Fig.1 The result of DNA template

2.2 PRLR、FSHβ和ESR基因基因的多态性

3个基因 PCR-RFLP的结果见图2、3、4。

图2 PRLR基因 PCR-PFLP结果Fig.2 The result of PCR-PFLP of PRLR gene

图3 FSH-β基因 PCR结果Fig.3 The result of PCR of FSH-βgene

图4 ESR基因 PCR-PFLP结果Fig.4 The result of PCR-PFLP of ESR gene

2.1 基因型频率和基因频率

根据PRLR、FSH-β和ESR各基因型的检出个数计算基因型频率和基因频率,结果见表1。

由表1可见,PRLR基因各基因型分布比较平均;FSH-β基因AB型和AA型均较少,BB型最多,B基因频率为0.54,为优势等位基因;ESR基因以AB型和BB型较少,AA型较多,A基因频率高于B基因频率。

表1 PRLR、FSH-β和 ESR基因的基因型分布和频率Tab.1 Genotype distribution and allele frequency of PRLR、FSH-βand ESR

2.2 ESR和FSH-β基因与产仔数关系

从表2可以看出,PRLR基因AA型产仔数比BB型高1.02头,差异显著(P＜0.05);产活仔数比BB型高1.17头,差异显著(P＜0.05);不同基因型间产仔数表现出BB＞AB＞AA的趋势。

由表3可以看出,FSH-β基因BB型产仔数和产活仔数均高于AA型和BB型个体,BB型与AA型、AB型产仔数差异显著(P＜0.05),AB型与AA型差异不显著(P＞0.05)。

由表4可以看出,ESR基因各基因型产仔数和产活仔数均差异不显著(P＞0.05)。

表2 PRLR基因与产仔数的关系Tab.2 The relationships between PRLR gene and litter size

表3 FSH-β基因与产仔数的关系Tab.3 The relationships between FSH-βgene and litter size

表4 ESR基因与产仔数的关系Tab.4 The relationships between ESR gene and litter size

3 讨论

催乳素是繁殖必需的腺垂体肽类激素。孙延晓等[8]研究的结果表明,PRLR基因在莱芜黑猪、里岔黑猪、鲁莱黑猪、长白猪、大约克夏猪的优势等位基因是B(均在0.5以上),基因型频率是AB＞BB＞AA。徐宁迎等[9]研究了PRLR基因对金华猪产仔性能的影响,结果表明不同基因型母猪总产仔数和活产仔数差异不显著。施启顺等[10]研究发现PRLR基因不同基因型对产仔性能的影响,均表现为AA型优于AB型和BB型。Rothschild等[1]的研究结果表明,在长白猪合成系中AA型母猪产仔数显著高于AB、BB型,AA型母猪比BB型母猪每窝平均增加0.66～1.00头仔猪。本试验结果表明,在大长杂交一代母猪中,3种基因型分布均匀,AA型产仔数和产活仔数均高于AB型和BB型个体,BB型与AA型产仔数差异显著(P＜0.05),AB型与BB型和AA型差异不显著(P＞0.05),与Rothschild等[1]和施启顺等[10]的研究结果一致。

FSH-β基因是猪产仔数性状的主效基因。赵要风等[6]指出,在杜洛克、大约克、长白等国外猪种中,FSH-β优良基因型为BB型。李盛霖等[11]也指出,在大白、长白及长大杂种母猪 FSH-β基因座A等位基因频率较低,B等位基因频率较高且占有绝对优势,BB基因型占有优势,AA基因型较少。本试验中,大长杂交一代母猪的AB和AA型均很少,而BB型最多,优势等位基因B基因频率远高于A基因频率,这与李盛霖等[11]的研究结果一致,各基因型对产仔数影响大小依次为BB＞AB＞AA。

自Rothschild等[7]发现 ESR是猪产仔数的主效基因以来,国内已有很多有关ESR对产仔数影响的报道,ESR为BB基因型的母猪产仔数最多,但在本试验所检测的大长杂交一代猪群中 ESR基因对母猪产仔数差异不显著。这可能是因为所采样猪群样本量偏小所导致。

[1]Rothschild M F,Vincental,Tuggleck,et al.A mutation in the prolactin receptor gene is associated with increased litter size in pigs[J].Animal Genetics,1998,29(Suppl.1):69.

[2]李广录,赵宗胜,阿米娜,等.绵羊褪黑激素受体1a基因第二外显子的多态性分析[J].石河子大学学报:自然科学版,2008,26(3):303-306.

[3]赵宗胜,李大全,杨国安,等.新疆白猪及黑猪生长发育性状的遗传分析[J].石河子大学学报:自然科学版,1999,3(3):205-210.

[4]阮征,王春芳,韩艳云.以催乳素受体基因作为母猪产仔数候选基因的分析[J].中国畜牧杂志,2003,39(1):33-34.

[5]Cooke D J,Crowe M A,Roche J F,et al.Gonadotrophin heterogeneity and its role in farm animal reproduction.A review[J].Anim Reprod Sci,1996,41(2):77-79.

[6]赵要风,李宁,肖璐,等.猪 FSH-β亚基基因结构区逆转座子插入突变及其与猪产仔数关系的研究[J].中国科学:C辑,1999,29(1):81-86.

[7]Rothchild M F,Larson R G,Jacobson D A,et al.PvuⅡpolymorphisms at the porcine estrogen receptor locus(ESR)[J].Anim Genet,1991,22:448.

[8]孙延晓,曾勇庆,陈其美,等.八个猪种 PRLR和 RBP4基因PCR-RFLP检测及群体遗传特性研究[J].山东农业大学学报:自然科学版,2008,39(4):544-548.

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[10]施启顺,柳小春,刘志伟,等.5个与猪产仔数相关基因的效应分析[J].遗传,2006,28(6):652-658.

[11]李盛霖,林长光,朱志明,等.大白、长白及其杂交母猪FSH-β基因多态性与繁殖性状的相关分析[J].福建农业学报,2006,21(4):330-333.

The Relationship between the Genotype of PRLR,FSH-β,ESR and the Litter Size of Landrace×Large White Sows

SUN Jingli1,WU Lei2,LI Daquan1,LIU Xianxia1,HUANG Tao1
(1 College of Animal Science and Technology,Shihezi University,Shihezi 832003,China;2 Ruiheng Livestock Development Company in Kelamayi of Xinjiang,Kelamayi 834000,China)

The relationship between the Genes of PRLR,FSH-β,ESR and the litter size was analysised,providing theory for MAS and accumulate data for application.The genotypes of the PRLR gene,FSH-βgene,ESR gene in a Landrace×Large white sows population were detected by using PCR-RFLP technology.The results showed that in the Landrace×Large white F1 population several litter sizes including total number born,number born alive,were affected significantly by PRLR gene and FSH-β gene,but not significantly by ESR gene.The effect of PRLR gene to the litter size showed a tendency of AA＞AB＞BB.The allele B of FSH-βshowed a tendency of BB＞AB＞AA.

Landrace ×Large white pigs;PRLR;FSH-β;ESR;litter size

S813.2 < class="emphasis_bold">文献标识码:A

A

2009-12-09

孙敬礼(1984-),男,硕士生,专业方向为动物遗传育种与繁殖。

黄涛(1978-),男,副教授,从事猪分子遗传学研究。