IGF-1基因多态性与猪生长性状的相关性分析

许金根，陶　立，王立克，王重龙，刘林清，李庆岗*

(1.安徽科技学院　动物科学学院，安徽　凤阳　233100；

2.安徽省农业科学院　畜牧兽医研究所，安徽　合肥　230031)



IGF-1基因多态性与猪生长性状的相关性分析

许金根1,2，陶立2，王立克1，王重龙2，刘林清2，李庆岗2*

(1.安徽科技学院动物科学学院，安徽凤阳233100；

2.安徽省农业科学院畜牧兽医研究所，安徽合肥230031)

摘要：目的：研究淮猪新品系与杜洛克猪杂交的生产性能,并分析IGF-1基因对猪生长性状的遗传效应。方法：通过ACEMA-64自动饲喂系统测定杜洛克猪、淮猪新品系、杜洛克猪×淮猪新品系的生长性状。另外，用PCR-RFLP方法对测定猪的基因多态性进行检测。结果：杜洛克猪、淮猪新品系×杜洛克猪的平均日增重和达100kg校正日龄都显著优于淮猪新品系(P<0.05); 淮猪新品系×杜洛克猪的饲料转化率显著低于淮猪新品系(P<0.05)，但也显著高于杜洛克猪(P<0.05)。IGF-1基因PCR产物经HhaI酶切，杜洛克猪仅检测到BB型；淮猪新品系检测到AB和BB型；杜洛克猪×淮猪新品系检测到AA、AB和BB型。关联分析表明，三种基因型个体的平均日增重、饲料转化率和达100kg校正日龄存在差别，但是差异都不显著(P>0.05)。其中，淮猪新品系BB型个体的生长性状有优于AB型的趋势，杜洛克猪×淮猪新品系BB型个体有优于AB和AA型的趋势。结论：淮猪新品系与杜洛克猪杂交效果较好，但IGF基因作为改善猪生长性状的分子标记仍需进一步的验证。

关键词：猪；IGF-1；基因多态性；生长性状

安徽省地方品种定远猪(淮猪)具有肉质鲜美、繁殖性能好、适应性强等优良特性，可作为培育新品种(系)的原始素材。淮猪新品系是以淮猪为母本，以引进品种长白猪(第一父本)和大白猪(第二父本)开展杂交育种，利用群体继代选育法并结合标记辅助选择方法仍在闭锁培育的新品系猪[1]。为研究淮猪新品系以及某杂交后代的生产性能，本试验测定了杜洛克猪、淮猪新品系、杜洛克猪×淮猪新品系的部分生长性状，旨在分析培育的淮猪新品系(母本)与杜洛克猪(父本)的杂交效果。

胰岛素样生长因子-1(Insulin-like growth factor-1，IGF-1)是一个调控细胞分化和增殖的重要因子，从而具有促进动物机体生长发育的功能[2]，故IGF-1基因可作为影响猪生长性状的功能候选基因。中外猪种的生长速度存在明显差异，研究发现6月龄藏猪血清中的IGF-1含量显著低于杜洛克猪[3]；另有研究发现大白猪和军牧一号猪(大型猪)肌肉中的IGF-1基因表达量显著高于版纳微型猪和藏猪(小型猪)[4]，表明IGF-1与猪的生长发育有关。研究结果显示，猪IGF-1基因不仅具有丰富的遗传多态性[5-6]，而且还与生长性状显著相关[7-8]。生长性状是猪重要的经济性状，尽管通过常规选育已对生长速度和饲料转化率的改善取得了显著成效，但利用生物技术育种来加速遗传改良猪的生长性状，对进一步提高猪的生长潜力及养猪业的经济效益意义重大。因此，本研究将IGF-1基因作为调控生长发育的候选基因，通过对IGF-1基因多态性与猪生长性状的相关性分析，以筛选与猪生长性能相关的分子标记。

1材料与方法

1.1试验动物与生长性能测定

从安徽省科鑫养猪育种有限公司猪场，选择出生日期和体重相近(约25～30kg)的20头淮猪新品系、30头杜洛克猪、50头杜洛克猪×淮猪新品系，送往安徽省种猪生产性能测定中心进行测定。100头仔猪按同一猪种每圈饲养10头，共10圈，饲养管理条件一致。

猪在体重达30～60kg和60～100kg时，分别饲喂农标普瑞纳中猪和育成猪全价颗粒饲料，自由采食和饮水。通过法国ACEMA-64种猪生产性能检测设备，可准确测定30～100kg猪的平均日增重、饲料转化率，达100kg校正日龄公式参照[9]。在整个测定期，共92头猪有完整的测定数据。

1.2PCR扩增

采集测定猪的耳组织，用酚/氯仿提取基因组DNA，并用Nano DropTM 2000(Thermo Scientific, 美国)测定DNA浓度，TE稀释后-20℃保存。IGF-1基因PCR扩增的引物序列参照[10]，引物由上海生工生物工程技术有限公司合成。

PCR反应体系共25μL，包括DNA模板(50ng/μL)2μL，10×PCR Buffer(含20mmol/L MgCl2) 2.5μL，4×dNTP(10mmol/L)0.5μL，上、下游引物(10mmol/mL)各0.5μL，TaqDNA聚合酶(5U/μL)0.4μL和dd H2O 18.6μL。

PCR扩增程序为：94℃预变性5min；94℃变性40s，59℃退火35s，72℃延伸35s，35个循环；72℃延伸7min。扩增产物用2%琼脂糖凝胶电泳检测。

1.3PCR产物酶切

基因多态性用PCR-RFLP方法检测。酶切反应体系共15μL，包括PCR产物7.5μL，10×Buffer 1.5μL，限制性内切酶HhaI(10U/μL)0.4μL和ddH2O 5.6μL。37℃酶切4h后，经3%的琼脂糖凝胶电泳进行基因型判定。

1.4统计分析

采用SPSS 20.0软件的一般线性模型(GLM)，对三个猪种生长性状的比较、IGF-1基因多态性与生长性状的相关性进行最小二乘分析，采用的模型分别为：Y=μ+B+e和Y=μ+G+e，其中Y为性状表型值(包括测定期的平均日增重、饲料转化率和达100kg校正日龄)；μ为群体均值；B为品种效应，G为IGF-1基因型效应；e为随机残差效应，结果以“最小二乘均值±标准误”表示。

2结果与分析

2.1三个猪种生长性状的比较分析

由表1可知，三个猪种生长性状之间存在显著差异。其中，杜洛克猪、杜洛克猪×淮猪新品系的平均日增重分别比淮猪新品系提高25.80%、28.97%(P<0.05)；杜洛克猪、杜洛克猪×淮猪新品系的饲料转化率分别比淮猪新品系降低25.69%、8.68%(P<0.05)，杜洛克猪的饲料转化率也比杜洛克猪×淮猪新品系降低18.63%(P<0.05)。杜洛克猪、杜洛克猪×淮猪新品系达100kg校正日龄分别比淮猪新品系降低13.86%、14.39%(P<0.05)。

表1　三个猪种生长性状的比较

注：同一行肩标不同字母表示差异显著(P<0.05)，相同字母表示差异不显著(P>0.05)

2.2猪IGF-1基因多态性检测

猪IGF-1基因经PCR-RFLP(HhaI酶切)检测，存在2个等位基因A(151/28 bp)和B(116/35/28 bp)，产生AA、AB和BB基因型(图1)。

图1　猪IGF-1基因多态性检测

2.3IGF-1基因型频率和基因频率

IGF-1基因在三个猪群中的基因型频率和基因频率，见表2。在杜洛克猪中只检测到BB型；在淮猪新品系中检测到AB和BB型，其中BB型频率较高；在杜洛克猪×淮猪新品系中检测到AA、AB和BB型，其中AB型频率最高。三个猪种IGF-1基因都是以B的基因频率较高，为优势等位基因。

表2　IGF-1基因型频率和基因频率

2.4IGF-1基因的遗传效应分析

由于杜洛克猪IGF-1基因没有检测到多态性，因此,仅对淮猪新品系、杜洛克猪×淮猪新品系进行关联分析。由表3可知，在淮猪新品系中，BB型猪的平均日增重、饲料转化率和达100kg校正日龄都优于AB型，但差异不显著(P>0.05)。在杜洛克猪×淮猪新品系中，BB型猪的平均日增重、饲料转化率和达100kg校正日龄均依次优于AB和AA型，但差异不显著(P>0.05)。

表3　IGF-1基因多态性与猪生长性状的关联分析

3讨论

3.1猪生长性状的比较

经种猪生产性能自动测试系统的测定，杜洛克猪×淮猪新品系的平均日增重达822.78g/d、达100kg校正日龄为161.44d，这两项生长性状指标均明显优于淮猪新品系，也稍好于杜洛克猪；杜洛克猪×淮猪新品系的饲料转化率为2.63，虽显著低于淮猪新品系，但仍显著高于杜洛克猪。因此，除了测定期的饲料转化率不如杜洛克猪，杜洛克猪×淮猪新品系的平均日增重和达100kg校正日龄都与杜洛克猪相当，且其三项生长性状指标都明显优于淮猪新品系，表明培育的淮猪新品系与杜洛克猪杂交效果较好。

3.2IGF-1基因与猪生长性状的相关性

IGF-1基因作为猪生长性状的候选基因，已在多个猪种开展了多态性的检测。本研究结果表明，杜洛克猪仅存在IGF-1基因BB型，淮猪新品系、杜洛克猪×淮猪新品系都以等位基因B占优势。方美英等[10]发现中外六个猪种的IGF-1基因频率存在差异，除了香猪和桃源猪，其他四个猪种都是等位基因B频率最高，与本研究检测结果相似。但是，丁艳等[8]在撒坝猪、强巴央宗等[11]在藏猪中的检测结果都是A为IGF-1的优势等位基因，与本试验结果不一致。这除了与样本量和随机采样不同有关，还与不同猪种的遗传背景差异有关。

生长性状作为猪育种中的主选经济性状之一，在相同条件下，猪的日增重越快，饲料转化率(料重比)越低，达目标体重的日龄越短，无疑会提高养猪业的经济效益。因此,研究影响猪生长性状的候选基因，对于筛选提高猪生长速度的分子遗传标记具有重要的意义。本试验结果表明，生长性能优异的杜洛克猪全为IGF-1基因BB型；在杜洛克猪×淮猪新品系中，BB型猪的平均日增重、饲料转化率和达100kg校正日龄有依次优于AB和AA型的趋势；在淮猪新品系中，BB型猪的平均日增重、饲料转化率和达100kg校正日龄有优于AB型的趋势，即IGF-1等位基因B可能有提高猪生长性状的潜力。丁艳等[8]在撒坝猪的研究认为，IGF-1基因的AB型个体的生长性状较优，等位基因B具有增效效应，这与本研究结果有一定的相似。但是，前期在淮猪新品系Ⅱ系一、二世代群体中发现AA型个体生长性状(30～90kg平均日增重、达90kg校正日龄)有优于AB、BB型的趋势[12]，与此次在淮猪新品系、杜洛克猪×淮猪新品系中的试验结果不一致，这除了样本数和测定指标的不同，还提示IGF-1基因对猪生长性状的遗传效应可能存在着品种和群体(同一猪种不同世代)差异。由于本试验的样本量较少，今后在保证生产性能准确测定的基础上，需要扩大样本以进一步研究IGF-1基因多态性与猪生长性状的相关性，从而开展标记辅助选择来提高猪的生长速度。

参考文献：

[1]李庆岗，王志秀，张博，等．FSHβ、 ESR 和 PRLR 基因多态性与淮猪新品系产仔数相关性分析[J]．养猪，2014(1)：52-56．

[2]刘妹，徐水平，王宇，等．胰岛素样生长因子-Ⅰ对动物生长发育的调节作用[J]．中国饲料，2006(11)：14-17．

[3]陶璇，顾以韧，梁艳，等．藏猪与杜洛克猪血液中胰岛素样生长因子-1(IGF-1)含量差异研究[J]．养猪，2014(5)：81-82．

[4]李常红，郝林琳，于浩，等．猪IGF-1及其受体基因部分组织表达规律的研究[J]．中国兽医学报，2013，33(10)：1568-1572．

[5]郎松，邓景致，郝林琳，等．部分小型猪与大型猪IGF-1基因的SNP分析[J]．中国兽医学报，2011，31(5)：750-753, 758．

[6]李小楷，卓清，蓝艳梅，等．猪IGF-I基因SNP位点与生长性能的相关分析[J]．南方农业学报，2014，45(8)：1466-1469．

[7]张冰，农素群，卢健琴，等．陆川猪和大白猪IGF-Ⅰ基因对生长性状的效应分析[J]．西南农业学报，2013，26(3)：1255-1257．

[8]丁艳，鲁绍雄，连林生．撒坝猪胰岛素样生长因子-Ⅰ基因多态性及其与部分生长性状的关联分析[J]．中国畜牧兽医，2012，39(10)：181-184．

[9]张沅．家畜育种学[M]．北京：中国农业出版社，2001．

[10]方美英，刘红林，姜志华，等．6个猪种胰岛素样生长因子-1(IGF-1)基因座位遗传多态性检测[J]．畜牧与兽医，1999，31(1)：12-13．

[11]强巴央宗，彭俊飞，辜雪冬，等．藏猪IGF Ⅰ基因外显子4和IGF Ⅱ基因内含子7 PCR-RFLP分析[J]．西南农业学报，2010，23(3)：912-915．

[12]许金根，李庆岗，刘林清，等．IGF-1和Pit-1基因多态性与淮猪新品系生长性状的相关性分析[J]．畜牧与饲料科学，2009，30(9)：100-103．

(责任编辑：马世堂)

Association between the IGF-1 Gene Polymorphism and Growth Traits in Pigs

XU Jin-gen1, 2, TAO Li2, WANG Li-ke1, WANG Chong-long2, LIU Lin-qing2, LI Qing-gang2*

(1. College of Animal Science, Anhui Science and Technology University, Fengyang 233100, China;2. Institute of Animal Science and Veterinary Medicine, Anhui Academy of Agricultural Sciences, Hefei 230031, China)

Abstract：Objective: To explore the production performance of Huai pig hybrided with Duroc pigs, and to analyze the genetic effect of the IGF-1gene on growth traits in pigs. Method: Growth traits of Duroc pigs, Huai pig and Duroc pigs×Huai pig were measured by the automatic feeding system of ACEMA64. In addition, the IGF-1 gene polymorphism was detected by polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) method in these tested pigs. Results: The average daily gain and corrected day at 100kg of Duroc pigs and Duroc pigs×Huai pig were significantly better than Duroc pigs×Huai pig(P<0.05); the feed conversion rate of Duroc pigs×Huai pig was significantly lower than Huai pig(P<0.05), but was significantly higher than Duroc pigs (P<0.05). PCR products of the IGF-1 gene were digested with the HhaI enzyme, and only BB genotype was detected in Duroc pigs; AB and BB genotypes were detected in Huai pig; AA, AB and BB genotypes were detected in Duroc pigs×Huai pig. Association analysis showed that the differences were existed in the average daily gain, feed conversion rate, and corrected day at 100kg among three genotype individuals, but the differences were not significant (P>0.05). Among them, the growth traits of individuals with the BB genotype had a better trend than that of AB genotype in Huai pig new line, and individuals with the BB genotype had a better trend than that of AB and AA genotypes in Duroc pigs×Huai pig new line. Conclusion: Huai pig new line and Duroc pigs have a good hybrid effect, but the IGF-1 gene is taken as a molecular marker for improving the growth traits of pigs still needs further verification.

Key words:Pig; IGF-1; Gene polymorphism; Growth traits

中图分类号：S813.3

文献标识码：A

文章编号：1673-8772(2016)01-0007-05

作者简介：许金根(1984-)，男，安徽省肥西县人，博士，讲师，主要从事动物遗传育种研究。*通讯作者:李庆岗，副研究员，E-mail：lqg3375@163.com。

基金项目：安徽省教育厅自然科学研究重点项目(KJ2016A180)；安徽省农业科学院杰出青年创新基金项目(14B0404)；安徽省自然科学基金青年项目(1608085QC72)。

收稿日期：2015-11-13