[发明专利]猪产肉性状相关基因BTG1的克隆及其在猪分子标记辅助选择中的应用

说明书

技术领域

本发明属于动物基因工程技术领域，具体涉及猪生产性状相关基因BTG1基因的克隆以及其在猪分子标记辅助选择中的应用。

背景技术

自古以来，猪在我国一直是六畜之首。养猪业的起伏，更是牵动着人民的生活水平的提高。猪肉在全世界的消费量占红色肉类消费总量的43％，并且猪是人类身体的重要模式系统同时也是未来器官移植的重要来源(Rothschild.From a sow′s ear to a silk purse：real progress in porcine genomics.Cytogenetic and GenomeResearch.2003，102：95-99)。因此对猪的研究不管是从国民经济角度出发还是从人类健康角度出发，都有着重要的实际意义。

我国是世界上养猪最早的国家之一，养猪的历史达几千年之久，经过祖先辛勤的饲养和选育，形成了许许多多各具特色的地方品种。长期以来，猪的育种以提高生长速度、减少饲料消耗、增加瘦肉率为主要目标，并已取得显著成绩。在猪的瘦肉率和生长速度大幅度提高的同时，传统的育种手段也遭遇到发展的瓶颈，已经很难象过去那样大幅度地提高猪的生产水平和抗病能力了。猪生产水平的提高实际上降低了猪的体质和适应性，并影响到猪的肌肉品质。随着我国社会经济的发展，人民生活水平与消费水平的提高，带来了人们膳食结构与饮食观念的变化，消费者对猪肉品质的要求也越来越高。这些出现的一系列的新矛盾和新问题，迫切需要用新的手段和对策解决猪的育种问题。

分子生物学的飞速发展使得猪的育种工作出现了新的曙光。利用遗传学或分子生物学手段对传统育种工作的不足之处进行了强有力的补充，也使得猪的育种能够突破传统育种工作面临的瓶颈问题，大大地促进了猪育种工作的发展。目前，标记辅助选择(MAS)、影响猪重要数量性状的基因组区域定位(QTL)、用基因组扫描(genome scanning)法和候选基因法(Candidate gene approach)研究影响猪重要经济性状的主效基因(Economic traits loci，ETLs)已经成功地应用到国内外的猪育种实践当中，取得了巨大的经济效益和社会效益。随着分子遗传学技术在动物育种中的应用，世界各国猪的育种技术已迈入分子育种阶段。

通过候选基因法与标记辅助选择(MAS)，已经找到了一些影响猪的生产性状的基因。Casas-Carrillo等(Casas-Carrillo等，Relationship of growth hormone and insulin-like growth factor-1 genotypes with growthand carcass traits in swine.Anim Genet，1997，28(2)：88-93.)在以6头公猪与18头无相关的母猪杂交群体中，发现在一个公猪家系中位于猪5号染色体上的类胰岛素样生长因子1(Insulin like growth factor 1，IGF-1)基因型与断奶后日增重存在连锁(LOD＝2.3)；Nezer等(Nezer等，An imprinted QTL with major effect on musclemass and fat deposition maps to the IGF2 locus in pigs.Nat Genct.1999，21(2)：155-6.)以大约克与皮特兰杂交的677头后代作为试验对象，研究了影响体脂与肌肉性状的QTL，同样发现了位于2号染色体短臂的QTL，同时筛选到2个候选基因：MYODI和IGF-II；位于猪9号染色体上的肌细胞生成素(Myogenin)是MyoD基因家族的成员，Te Pas等(Te Pas等，Influences of myogenin genotypes on birth weight，growth rate，carcass weight，backfat thickness，and lean weight of pigs.J Anim Sci，1999，77：2352-2356)在两个大白猪群中检测了该基因的多态性，分析发现不同基因型的个体在出生重、生长速度和瘦肉量等性状上有显著差异。对两个选择系肌肉的MyoD基因家族成员mRNA表达水平比较发现F-系(选择生长速度)中myogenin、myf-5、MyoD1的mRNA表达水平比L-系(选择瘦肉率)高，在F-系中，背膘厚与成肌细胞的表达成负相关(Te Pas等，Messenger ribonucleic acid expression of the myoD gene family in muscle tissue at slaughter in relation toselection for porcine growth rate.J Anim Sci，2000，7：69-77)；Fujii等(Fujii等，Identification ofa mutation inporcine Ryanodine Receptor Associated With Malignant Hypothermia.Science，1991，253：448-451.)发现氟烷基因(Hal)是导致猪产生灰白水样肉(Pale，soft，exudative pork，PSE肉)的主效基因，该基因的编码产物为钙释放通道蛋白(calcium release channel，CRC)或兰尼定受体1(ryanodine receptor 1，RYR1)。如果猪只携带两个隐性突变基因(nn)就发生猪应激综合征(Porcine stress syndrome，PSS)，严重影响到猪的存活率和猪肉品质，导致猪的应激死亡和产生劣质肉(PSE肉)，但隐性基因却对胴体性状具有正效应(Hamilton等，The effect of the Halothane and Rendement Napole genes on carcass and meat quality characteristics of pigs.JAnim Sci，2000，78(11)：2862-7)。进一步的研究也证明，RYR1位点的突变虽然对肉质性状具有负效应，但对几乎所有的胴体组成性状均具有正效应，有商业价值的RYR1位点基因型的简化DNA检测法已成为专利并得到广泛应用(彭中镇等，猪数量性状基因及其标记研究进展.国外畜牧科技，1999，26(1)：28-32)；RN(Rendement Napole)基因又称酸肉基因，Le Roy等(LeRoy等，Evidence for a new major gene influencing meatquality in pigs.Genet Res，1990，55(1)：33-40)首先在汉普夏猪及其杂种中发现不利等位基因RN-可使肌肉中肌糖原含量升高，终端pH值降低，造成酸肉和烹调损失，猪肉工艺学品质下降，影响火腿的产量。Milan等(Milan等，A mutation in PRKAG3 associated with excess glycogen content in pig skeletal muscle.Science，2000，288(5469)：1248-51)通过对候选区域进行大规模的测序分析，发现单磷酸腺苷活化酶γ3亚基基因(AMP-activated protein kinase(AMPK)，γ-subunit 3，PRKAG3)编码第200位氨基酸的密码子的错义突变与汉普夏猪的酸肉表型直接相关，RN^-猪的该位点均为不利的等位基因Q(即谷氨酰胺)。Ciobanu等(Ciobanu等，Evidence for new alleles in the protein kinase adenosine monophosphate-activated gamma(3)-subunit geneassociated with low glycogen content in pig skeletal muscle and improved meat quality.Genetics，2001，159(3)：1151-62)在1800个商品猪群中对该基因进行分型，结果发现了新的等位基因与肌糖原含量相关并进一步影响肉质性状。与Milan等发现的位点不同的是，这个位点的不同等位基因不仅仅在汉普夏猪中分离，它在典型的商品猪群中多态性也比较丰富，对育种具有更广泛的适用价值；猪FOS原癌基因(proto-oncogene)被认为是骨骼肌肌纤维特性的候选基因，位于猪7号染色体上影响肌纤维的QTL区域内。Reiner等(Reiner等，Indications of associations of the porcine FOS proto-oncogene with skeletal muscle fibre traits.Anim Genet，2002，33(1)：49-55)报道了FOS染色体区域与骨骼肌纤维特性的关系，发现代表欧洲猪种的BB基因型个体比AA基因型梅山猪的白肌纤维多10.9％。