FUT1基因在猪生产上的研究进展

FUT1基因与猪的繁殖性状紧密连锁,并与仔猪断奶后腹泻和水肿之间有着密切的关联。本文就FUT1基因的分子结构和多态性、与猪的产仔性状和生长发育性状之间的联系以及其在抗病育种方面的研究进行了综述。     

FUT1基因对猪生产性能的影响分析

FUT1基因与断奶后仔猪腹泻和水肿病之间有着密切关联,与猪的生产性能紧密相关。笔者等就FUT1基因的分子结构及其对猪产仔性能、生长发育、抗病育种、免疫等性状的影响方面进行综述,揭示FUT1基因对猪生产的影响,通过多态性分析,从理论上阐述其影响的机制及其与各性能之间的相关性,以期为猪的抗病育种奠定理论基础。     

转抗仔猪腹泻候选基因FUT1克隆猪的效率分析及分子鉴定

产肠毒素大肠杆菌F18是引起仔猪断奶后腹泻的主要病原菌,α1-岩藻糖转移酶(FUT1)基因则是大肠杆菌F18与仔猪小肠黏膜黏附与否的重要候选基因,其有利基因型(不黏附)为AA。本研究前期利用体细胞核移植技术获得转AA型FUT1基因克隆猪15头,其中3头存活至断奶。为初步分析转基因克隆猪受胎率低、存活率低的原因以及鉴定转FUT1阳性克隆猪,本研究首先对代孕母猪的受胎率、妊娠期、产仔数以及转基因克隆仔猪初生重等进行统计分析,并利用PCR扩增产物直接测序方法对获得的15头转基因克隆猪进行分子鉴定。结果表明:相比自然生产母猪,转基因克隆代孕母猪受胎率较低、妊娠期较长、产仔率及活仔率均较低。15头转基因克隆猪中13头为FUT1转基因阳性克隆猪,1头存活至断奶。此外还发现,转基因阳性仔猪和阴性仔猪初生重差异显著(P=0.013)。研究结果为通过转基因以及克隆等技术手段生产及培育抗仔猪腹泻猪提供了数据参考。     

苏太仔猪FUT1基因M307位点多态性与F18大肠杆菌抗病相关性的体外鉴定

采用PCR-RFLP方法检测了江苏苏太断奶仔猪FUT1基因M307位点等位基因多态性分布,在所检的49头仔猪中,GG基因型个体16头,AG基因型19头,AA基因型14头。在此基础上,制备上述不同基因型个体仔猪小肠上皮细胞,分别与表达F18ab菌毛的野生型大肠杆菌、表达F18ac菌毛含fed操纵子全基因的重组大肠杆菌和V型系统表面分泌表达F18abFedF亚单位的重组大肠杆菌进行体外黏附试验和黏附抑制试验。研究结果表明:FUT1基因M307位点中GG型和AG型仔猪小肠上皮细胞均能黏附上述3种大肠杆菌,而AA型个体小肠上皮细胞则不能黏附。将上述3种大肠杆菌分别与抗F18ab菌毛高免血清、F18ac菌毛高免血清及抗F18abFedF亚单位单因子血清作用后,则失去黏附仔猪肠上皮细胞能力。上述结果对苏太猪从体外试验上证明了FUT1基因M307位点多态性与断奶仔猪腹泻和水肿病存在着直接的相关性。     

苏淮猪群体抗腹泻基因MUC13和FUT1多态性分析及其抗腹泻选育方案研究

腹泻是现代猪场集约化规模养殖过程中常见的疾病,给养殖场带来巨大的经济损失。产肠毒素大肠杆菌F4ac以及F18是导致仔猪腹泻的重要病原微生物,而MUC13和FUT1分别是控制仔猪大肠杆菌F4ac以及F18易感或抗性的主效基因。本试验对淮安市淮阴种猪场的苏淮猪核心群做了MUC13和FUT1基因的多态性检测。结果表明:在整个苏淮猪核心群中MUC13的G等位基因频率较高,其中公、母猪群体分别达到0.625和0.568,有利于苏淮猪抗腹泻性能的选育提高;然而FUT1的A等位基因频率较低,其中公、母猪群体分别为0.250和0.190。根据苏淮猪MUC13和FUT1基因多态性结果,制定了以MUC13基因的选择为主,FUT1基因选择为辅的抗腹泻群体的分子选育方案,以期通过结合常规育种手段来提高苏淮仔猪对腹泻的抗性。     

6个猪种FUT1基因的多态性分析

α(1,2)岩藻糖转移酶基因1(α-1,2-Fucosyltransferase gene,FUT1)是可以调节大肠杆菌F18侵染猪小肠、并引起仔猪水肿和腹泻的一个抗性基因。采用PCR-SSCP方法,检测了FUT1基因在大白猪、长白猪、杜洛克、马身猪、山西黑猪、晋汾白猪6个猪种中的多态性。结果表明:在大白猪、长白猪和杜洛克这3个引进品种中,存在A、B、C 3种单倍型,A单倍型的平均分布频率为0.58;而在地方品种马身猪及其培育品种山西黑猪和晋汾白猪中只发现了单倍型A。经测序比对发现B单倍型第5位碱基发生了C→A的转换,第145个碱基处发生了T→C的突变;而单倍型C的第372位碱基A发生缺失。大白和杜洛克2个种群Hardy-Weinberg不平衡,FUT1基因在国外引进猪种大白、长白、杜洛克种群多态性丰富。     

莱芜黑猪FUTⅠ基因检测及其与生长性能的关系

本研究采用PCR RFLP法对莱芜黑猪FUTⅠ基因M307位点多态性及其与生长性能的关系进行分析。结果表明：莱芜黑猪FUTⅠ基因M307位点均存在丰富的多态性,而且在该突变位点显著偏离Hardy Weinberg平衡状态（P＜0.01）。3种基因型对莱芜黑猪的初生重、断奶重和70日龄保育重（和断奶仔猪腹泻和水肿病密切相关）等均无显著影响（P＞0.05）。本研究结果提示：肠毒素大肠杆菌 F18抗性基因有可能起源于西方猪种,对莱芜黑猪无显著影响,有必要对其中所具备的遗传抗性做更深入的研究,寻找、定位其相应的QTL和抗性基因。     

军牧1号白猪FUT1基因M307位点多态性研究

肠毒素大肠杆菌F18是引起断奶仔猪腹泻和仔猪水肿病的主要病原菌,α-1岩藻糖转移酶基因FUT1是控制大肠杆菌F18侵染猪小肠的受体蛋白表达的候选基因。采用PCR—RFLP方法对军牧1号白猪FUTl基因M307核苷酸G／A突变位点的多态性进行分析。结果表明,军牧1号白猪FUT1基因M307位点存在3种基因型,分布趋势为AG〉AA〉GG,等位基因A的频率为0．6048,为优势等位基因。X^2适合性检验结果表明,军牧1号白猪FUT1基因在M307位点上呈Hardy—Weinberg平衡状态。研究结果揭示军牧1号白猪有抵抗肠毒素大肠杆菌F18的遗传基础,在军牧1号白猪群体中可以通过标记辅助的方法培育对大肠杆菌F18具有抗性的新品系。     

苏太猪抗F18+大肠杆菌病基础群FUT1基因多态性及其与生长发育的关联分析

本研究采用PCR-RFLP方法对苏太猪F18+大肠杆菌抗病育种基础群α-(1,2)岩藻糖转移酶基因1（FUT1）M307位点多态性进行了分析,并探讨了其与部分生长发育性能的相关性。苏太猪F18⁺大肠杆菌抗病育种基础群FUT1基因M307位点经Hin6Ⅰ酶切后,产生AA、AG和GG 3种基因型,频率分别为0.235、0.609和0.156,群体极显著的偏离了Hardy-Weinberg平衡状态(P<0.01)。总体上AA基因型的个体生长发育优于AG和GG基因型的个体,其中AA基因型个体的60 kg体长显著高于AG和GG基因型的个体(P<0.05),断奶重显著高于GG基因型的个体(P<0.05),体高和后躯宽显著高于AG基因型的个体(P<0.05)。试验结果表明,苏太猪抗病育种基础群中FUT1基因第307位点的AA基因型不仅对仔猪断奶后水肿病和腹泻病具有抗性,而且具有较高的早期生长发育性能。     

东串猪FUT2基因CDS扩增、序列分析及组织表达谱检测

猪α-（1,2）岩藻糖转移酶2（FUT2）基因为鞘糖脂生物合成-球系列通路中的重要基因,可能在断奶仔猪抵抗大肠杆菌F18侵染过程中发挥着调控作用。为探究猪FUT2基因的序列结构及其生物学功能,试验采用PCR扩增得到地方猪品种东串猪FUT2基因的CDS全序列,进而预测和分析FUT2基因的蛋白质序列及其功能区域,同时对其在8头35日龄东串断奶仔猪11个组织中的表达水平进行检测与分析。结果显示,FUT2基因的CDS序列全长为1 023 bp,共编码340个氨基酸,FUT2蛋白为脂溶性的亲水蛋白,蛋白结构不稳定,该蛋白存在1个跨膜螺旋结构,但不存在信号肽,表明FUT2蛋白为膜蛋白;FUT2蛋白存在2个N-糖基化位点（185和305位氨基酸）,无O-糖基化位点,此外该蛋白还存在14个潜在的磷酸化位点,包括6个Ser、2个Thr和6个Tyr,对其功能区域进行分析发现,FUT2蛋白存在1个超级家族保守结构域：FUT1-FUT2-like（58-319位氨基酸）;系统进化树结果显示,猪与牛的亲缘关系相对较近,与人、黑猩猩、大鼠和小鼠等亲缘关系相对较远;FUT2基因在东串断奶仔猪11个组织中均有表达,在消化道和免疫组织中表达水平较高。试验结果推测FUT2基因在断奶仔猪抵抗大肠杆菌F18中可能具有一定的作用,且可能是通过合成岩藻糖转移酶间接发挥其抵抗大肠杆菌F18的作用。     

Genetic variation at the alpha‐1‐fucosyltransferase (FUT1) gene in Asian wild boar and Chinese and Western commercial pig breeds

Escherichia coli F18 bacteria producing enterotoxins and/or shigatoxin (ETEC/STEC) are main pathogens that cause oedema disease and postweaning diarrhoea in piglets, and alpha‐1‐fucosyltransferase (FUT1) gene has been identified as a candidate gene for controlling the expression of ETEC F18 receptor. The genetic variations at nucleotide position 307 in open reading frame of FUT1 gene in one wild boar breed and 20 western commercial and Chinese native pig breeds were investigated by polymerase chain reaction–restriction fragment length polymorphism. The results showed that the genetic polymorphisms of the FUT1 locus were only detected in western pig breeds and the Chinese Taihu (including Meishan pig, Fengjing pig and Erhualian pig), Huai and Lingao pig breeds; only Duroc and Pietrain possessed the resistant AA genotype, while the wild boar and other Chinese pig breeds only presented the susceptible genotype GG. The results indicated that Chinese native pig breeds lack genetic factors providing resistance to ETEC F18 bacteria. The resistant allele to ETEC F18 might originate from European wild boar. It was inferred that oedema and postweaning diarrhoea caused by ETEC F18 have close relationship with the growth rate, which can explain why on the contrary Chinese native pig breeds have stronger resistance to oedema and postweaning diarrhoea in piglets compared with western pig breeds.     

松辽黑猪OAS1基因多态性及其与繁殖性状的关联分析

为探究寡腺苷酸合成酶1（oligoadenylate synthase 1,OAS1）基因多态性与松辽黑猪繁殖性状的关联性,试验选取130头松辽黑猪母猪为研究对象,利用Sanger直接测序法测序查找OAS1基因外显子1~8的SNP位点,使用SPSS 19.0软件分析OAS1基因SNP位点与松辽黑猪繁殖性状的关联性。结果显示,在松辽黑猪OAS1基因外显子2、3和6上共检测到33个突变位点;其中在外显子2的110 bp处存在1个SNP位点（G110C）,存在3种基因型：GG、GC和CC;在外显子3的176 bp处存在1个SNP位点（C176T）,存在3种基因型：CC、CT和TT;在外显子6的145 bp处存在1个SNP位点（C145T）,存在3种基因型：CC、CA和AA;在166 bp处存在1个SNP位点（G166A）,存在3种基因型：GG、GA和AA;在206 bp处存在1个SNP位点（A206G）,存在3种基因型：AA、AG和GG。卡方适合性检验结果显示,松辽黑猪OAS1基因G110C突变位点符合Hardy-Weinberg平衡状态,C176T、C145A、G166A和G206A位点均偏离Hardy-Weinberg平衡状态。群体遗传参数分析结果显示,各SNPs位点遗传杂合度均位于中等水平,为中度多态（0.25<PIC<0.5）。关联分析结果发现,G110C位点GC基因型个体总产仔数、产活仔数和断奶仔猪数均显著高于GG基因型个体（P<0.05）;C176T位点CT基因型个体断奶仔猪数显著高于CC基因型个体（P<0.05）;C145T位点CC基因型个体总产仔数和产活仔数均显著高于AA基因型个体（P<0.05）;G166A位点GA基因型个体断奶仔猪数显著高于GG基因型个体（P<0.05）;A206G位点GG基因型个体总产仔数和产活仔数显著高于AA基因型个体（P<0.05）。结果表明,OAS1基因外显子区存在突变位点,对松辽黑猪部分繁殖性状有显著性影响。     

部分引进猪种α1-岩藻糖转移酶基因多态性研究

本研究采用PCR RFLP技术对4个引进猪种杜洛克、约克夏、长白猪和皮特兰共计122头猪的FUT1基因进行了多态性分析。结果表明：4个猪种在该FUT1基因座位存在多态性，但抗性基因型AA仅在杜洛克和皮特兰猪中分布。卡方检验结果表明，长白猪与皮特兰间FUT1基因基因型分布差异极显著，长白猪与杜洛克猪之间差异显著，约克夏与皮特兰间差异也显著。     

不同猪种肉质相关基因Hal、RN和FTO的多态性研究

为了明确肉质相关基因氟烷基因(Hal)、酸肉基因(RN)和脂肪肥胖相关基因(FTO)在国内外不同猪种群体间的遗传变异特性,本研究以大约克、长白、杜洛克和金华猪等猪种群体为研究对象,应用PCR-RFLP技术分别检测了Hal、RN和FTO基因的多态性,并分析了FTO基因上2个多态位点g.276G＞T和c.594C＞G的遗传变异情况.结果表明:(1)在杜洛克猪中发现了Hal的基因型HalN Haln,其频率为0.166,但未发现基因型Haln Haln,其它猪种群体中仅检测到了基因型HalN HalN;(2)在已检测的所有猪种群体中只检测到RN基因的rn/rn基因型,未发现rn/RN和RN/RN基因型;(3)在FTO的g.276G＞T位点上,金华猪呈现单态,其它猪种群体均呈现多态.在FTO的c.594C＞G位点上,4个猪种群体均呈现多态,3个外来猪种群体均以CC基因型频率较高,而金华猪则以GG基因型频率较高.研究结果提示,由于Hal基因在养猪生产中的利弊双重性,因此在某些猪种群体中仍然存在较高频率的HalN Haln基因型.此外,结合FTO基因的生理功能和已有的研究结果,可在特定的猪群中将其作为影响猪肉质性状的候选基因.本研究发现FTO的基因型分布在我国优良地方猪种金华猪与国外3个种猪群间存在较大差异,为深入研究不同品种猪的肉质形成机理提供了基础数据.     

猪SLA-DRA基因外显子2多态性及其与仔猪腹泻的关联分析

为探索SLA-DRA基因作为猪抗病育种分子标记的可能性,本研究采用PCR-SSCP和克隆测序方法对大白、长白和杜洛克共216头猪的SLA-DRA基因外显子2进行了多态性研究,分析了该基因与仔猪腹泻的关联性。结果,在SLA-DRA外显子2上检出了3个等位基因和6种基因型;6种基因型(AA、AB、BB、AC、BC和CC)在大白猪和长白猪中都存在,而在杜洛克猪中只检出4种基因型(AA、BB、AB和BC)。杜洛克猪与大白猪和长白猪间基因型分布均差异极显著(P<0.01);3个品种的基因型分布均处于Hardy-Weinberg平衡状态(P>0.05)。最小二乘法分析表明,品种和性别对仔猪腹泻影响不显著(P>0.05),基因型与仔猪腹泻显著相关(P<0.05);AA和BB基因型个体腹泻评分的最小二乘均值均显著高于AC和CC基因型个体(P<0.05)。本研究表明,SLA-DRA基因不同基因型对仔猪腹泻有着重要的影响,可作为猪抗病育种应用中的一个潜在遗传标记。     

Amplification,Sequence Analysis and Tissue Expression Detection of FUT2 Gene Coding Regions of Dongchuan Pigs

Porcine alpha (1,2) fucosyltransferase (FUT2) gene was importance in glycosphingolipid biosynthesis-globo series, potentially played a regulatory role during Escherichia coli (E. coli) F18 infection process in weaned piglets. In order to explore sequence structure of porcine FUT2 gene and its biological function, this test amplified FUT2 gene CDS sequence of Dongchuan pigs by PCR, forecasted and analyzed the protein sequences and functional regions of FUT2 gene, its expression level was detected in 11 tissues of 8 Dongchuan weaned piglets in 35 days old at the meantime. The results showed that the CDS sequence of FUT2 gene was 1 023 bp, which encoded 340 amino acids. FUT2 protein was fat-soluble hydrophilic protein, which the structure was not stable, including a transmembrane helix structure, but without signal peptide that suggested the FUT2 protein was a membrane protein;FUT2 protein included 2 N-glycosylation sites (No. 185 and No. 305 amino acids), without O-glycosylation sites, there were 14 potential phosphorylation sites, included 6 Ser, 2 Thr and 6 Tyr, analyzing the functional regions found that the FUT2 protein had a superfamily of conserved domains:FUT1-FUT2-like (58-319 amino acids). The phylogenetic tree result showed that the relative relationship between swine and cattle was relatively close, but was distant from chimpanzee, human, mouse and rat. FUT2 gene was expressed in all 11 tissues of Dongchuan weaned piglets, there were higher expression in digestive tract and immune tissues. The present results suggested that FUT2 gene might play a role to resistance to E. coli F18 in weaned piglets, and might indirectly against E. coli F18 through the synthesis of fucosyltransferase.     

贵州地方猪品种对氧磷脂酶1基因的多态性研究

本试验以欧洲猪种为参照,研究贵州地方猪对氧磷脂酶1(paraoxonase,PON1)基因的多态性,探讨基因多态性与地方猪的脂肪沉积之间是否存在相关性。研究采用锚定聚合酶链反应技术对香猪、糯谷猪、萝卜猪和可乐猪共138个贵州地方猪品种PON1基因的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNP)进行研究。结果表明,猪群PON1基因的163/165位点出现A/T、G/A变异,515位点检测到C/T突变,均以3种基因型存在。经卡方(χ²)检验,贵州地方猪群PON1基因515位点的基因型频率和基因频率与欧洲猪品种间的差异不显著(P>0.05);163/165位点中,贵州地方猪种A等位基因的频率为83.7%,明显高于欧洲猪品种(25.2%)。贵州地方猪品种PON1基因的163/165位点A等位基因占优势,编码的第55位氨基酸为甲硫氨酸(Met55),与脂代谢异常人群的基因型相同;欧洲猪种以B等位基因为主(P<0.01),编码的第55位是亮氨酸(Leu55),与正常人群的基因型一致。以人PON1蛋白的晶体结构为模板,推导出香猪PON1蛋白的三维结构。地方猪PON1基因变异导致的Met55突变可能影响PON1水解酶活性中心的疏水环境,可能使蛋白的水解酶活性下降,使得地方猪品种的脂肪沉积量和肉质不同于欧洲猪种。由此推测,贵州地方猪品种PON1基因163/165位点存在多态性,可能与地方猪种的脂肪沉积和肉质有一定的相关性。     

不同品种猪α1-岩藻糖转移酶基因遗传变异初析

本实验采用PCR RFLP方法对 5个瘦肉型猪种杜洛克、长白猪、大白猪、汉普夏猪和皮特兰猪共计 2 5 0头猪的α1 岩藻糖转移酶基因 (FUT1)进行多态性分析。结果表明 :本研究中的 5个猪种在该FUT1基因座位存在多态性 ,均分布着三种基因型 (AA ,AG和GG) ,抗性基因型AA分布频率为 0 .0 2 8,易感基因型AG与GG分布频率分别为0 .2 4 4和 0 .72 8。卡方检验结果表明 ,长白猪与大白猪基因型频率差异极显著 (P <0 .0 1) ,与皮特兰猪之间差异显著(P <0 .0 5 ) ,其它猪种之间差异均不显著。     

The FUT1 and ESR genes – their variability and associations with reproduction in Přeštice Black-Pied sows

The determination of genetic variability by means of molecular genetic markers FUT1 and ESR2, and the evaluation of their associations with reproduction traits in population of P?e?tice Black‐Pied sows have been implemented. A lower frequency of the allele FUT1^A than the frequency of the allele FUT1^G in the FUT1 gene was ascertained. In the ESR2 polymorphism, a higher frequency of the allele ESR2^A compared with the allele ESR2^B was determined. In the second to sixth litters as well as in the first to sixth litters, a significantly lower number of piglets born alive and number of weaned piglets from sows of the FUT1^A/FUT1^A genotype was found. Moreover, the homozygotes FUT1^G/FUT1^G significantly exceeded sows of the FUT1^A/FUT1^A genotype in the total number of born piglets in the first to sixth litters. No significant effect of the ESR2 polymorphism on reproduction was observed.