李 娜，張金山，李紅波，周振勇，閆向民，杜 瑋，張 楊＊

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊市830052；2.新疆畜牧科學(xué)院畜牧研究所，新疆 烏魯木齊市830000）

全球肉牛的育種方向都要經(jīng)歷由數(shù)量型向質(zhì)量型的轉(zhuǎn)變，育種的目標(biāo)主要考慮兩個(gè)方面：一是如何培育出更低的脂肪含量的品種，這樣即可降低生成脂肪高于生成肌肉那一部分能量所需成本，又可減少脂肪的增加給人們帶來的健康問題；二是如何改善牛肉品質(zhì)，從而提高產(chǎn)品的附加值。目前肉牛育種主要目標(biāo)除了繼續(xù)提高生長速度、繁殖性能、產(chǎn)肉量，優(yōu)質(zhì)肉質(zhì)成為了肉牛育種的新目標(biāo)。

如何實(shí)現(xiàn)肉牛育種新目標(biāo)？分子育種發(fā)揮其怎樣的作用？有關(guān)基因標(biāo)記輔助選擇的應(yīng)用情況如何？本文就有關(guān)問題對(duì)國內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)行綜述。

1 分子標(biāo)記輔助選擇概述

隨著分子遺傳學(xué)、分子生物技術(shù)、數(shù)量遺傳學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，有關(guān)分子遺傳標(biāo)記和標(biāo)記輔助選擇方面的研究廣泛地開展起來。一種新的選種方法分子標(biāo)記輔助選擇（MAS）在家畜育種中產(chǎn)生了巨大的影響。其手段主要是在畜禽生產(chǎn)性能目標(biāo)性狀選擇時(shí)，將分子標(biāo)記應(yīng)用于動(dòng)物育種改良過程中，借助分子標(biāo)記達(dá)到對(duì)目標(biāo)性狀基因型進(jìn)行選擇［1］。也就是通過對(duì)遺傳標(biāo)記的選擇，間接實(shí)現(xiàn)對(duì)控制某性狀的數(shù)量性狀位點(diǎn)的選擇，從而達(dá)到對(duì)該性狀進(jìn)行選擇的目的，或通過遺傳標(biāo)記來預(yù)測(cè)個(gè)體基因型值或育種值（晏兆莉等，1996）［2］。MAS的目的就是用DNA水平的選擇代替以表型為基礎(chǔ)的選擇。MAS應(yīng)用于畜禽育種實(shí)踐的基本技術(shù)路線是：尋找包含QTL（QTL是影響某個(gè)數(shù)量性狀的單個(gè)基因或染色體片段）的染色體片段，在這些區(qū)域內(nèi)標(biāo)定QTL的位置，并找到QTL緊密連鎖的遺傳標(biāo)記；在這些找到與性狀變異有關(guān)的特定基因及其功能位點(diǎn)；在遺傳標(biāo)記的輔助下較準(zhǔn)確地對(duì)特定性狀進(jìn)行選擇（朱慶，2000）［3］。

MAS具有很大優(yōu)勢(shì)，可以在肉牛的生命早期開始而不必等待生產(chǎn)性能完全表現(xiàn)出來，可以在兩性中同時(shí)選擇任何生產(chǎn)性狀，突破了限性性狀只能從單種性狀選擇的局限，可以選擇屠體性狀和抗體性狀，而不必做昂貴的屠宰試驗(yàn)和疾病應(yīng)激試驗(yàn)，可用于合并兩個(gè)或更多品種的優(yōu)良生產(chǎn)性狀座位，可在品種內(nèi)選擇改良。MAS技術(shù)將成為21世紀(jì)牛遺傳改良的重要手段和方法。特別是良種選育，在優(yōu)質(zhì)肉牛的選育方面，利用生物技術(shù)手段，包括超數(shù)排卵胚胎移植技術(shù)，以及標(biāo)記輔助選擇，可為肉牛業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)保證，尤其是在肉質(zhì)要求不斷提高的今天，研究心臟脂肪酸結(jié)合蛋白基因?qū)εＨ獾哪鄱?、大理石花紋的調(diào)控機(jī)理，對(duì)于培育我國的高檔肉牛品種有著重要的意義。從而改變我國高檔牛肉長期依賴進(jìn)口的局面，也能帶動(dòng)肉牛業(yè)的快速發(fā)展，增加養(yǎng)殖戶的收入。

2 國內(nèi)外肉牛分子育種研究進(jìn)展

國內(nèi)外關(guān)于肉牛分子育種研究較多，主要集中在肉用性狀上，研究的功能基因已超過40個(gè)，這些基因主要包括與肉牛生長發(fā)育性狀、屠宰性狀、肉品質(zhì)性狀、繁殖性狀、抗病性狀相關(guān)的基因。

2.1 生長、發(fā)育相關(guān)基因輔助選擇

生長發(fā)育候選基因研究較多，涉及GH、GHRH、GHR、POU1F1、IGFBP－3、IGF－1、IGF－2、MEF2、TG、MC3R、MC4R、AGRP、NPY、POMC、CART、Ghrelin、Hcrtr1、Orexin、HTR1B、HTR2A、CLPG、DRB3、MyoG、VEGF－A、POU1F1、Gli3等26個(gè)功能基因。國外研究主要集中荷斯坦、安格斯、比利時(shí)蘭牛、皮埃蒙特牛，國內(nèi)主要集中在秦川牛、南陽牛、魯西牛、晉南牛、郟縣紅牛和新疆褐牛。Ruppert等（1998）發(fā)現(xiàn)Gli3基因，是Gli3家族中的一員。Gli1、Gli2和Gli3均有5個(gè)保守的鋅指結(jié)構(gòu)，鋅指間結(jié)構(gòu)由組氨酸、半胱氨酸連接，顯示出該家族基因在動(dòng)物生長發(fā)育過程中具有重要的調(diào)節(jié)作用。te Welscher等（2002）［4］發(fā)現(xiàn) Gli3可作用于dHand和 Germlin，對(duì)肢體的發(fā)育產(chǎn)生抑制作用。McDermott等（2005）［5］利用組織原位雜交技術(shù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)Gli3基因表達(dá)于第一體節(jié)前的中胚層。目前國內(nèi)關(guān)于動(dòng)物Gli3基因的報(bào)道多是有關(guān)于雞的，牛上還很少，只有王柯憶等（2010）［6］人對(duì)南陽牛Gli3基因多態(tài)性及其與生長性狀的相關(guān)性進(jìn)行研究。認(rèn)為該基因可作為南陽牛早期生長性狀標(biāo)記輔助選擇的標(biāo)記之一。

家畜POU1F1基因的研究主要集中在POU1F1基因型多態(tài)性以及基因型與生長性狀的相性方面。迄今為止，已先后在荷斯坦、安格斯、比利時(shí)蘭牛、皮埃蒙特牛和我國秦川牛、新疆褐牛等多個(gè)品種上發(fā)現(xiàn)了PitE6H（Hinf l）多態(tài)性位點(diǎn)，國內(nèi)對(duì)POU1F1基因型多態(tài)性與家畜生長性狀的研究開始的較晚。近兩年才看到有關(guān)POU1F1基因型與牛生長性狀相關(guān)性研究的報(bào)道。西北農(nóng)林科技大學(xué)劉波、陳宏等（2005）［7］對(duì) 秦 川 牛 及 其 雜 種 后 代 POU1F1 的PitE6HI（Hinf l）基因型多態(tài)性與生產(chǎn)性能進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)B基因型（AB/BB）牛的胸圍和十字部高顯著高于AA型（即：BB＞AB＞AA）；劉磊、張楊、劉明軍等（2008）［8］，運(yùn)用PCR－RFLP技術(shù)分析新疆褐牛POUlFl基因第六外顯子Hinf1酶切位點(diǎn)多態(tài)性與新疆褐牛早期生長性狀（如出生重、斷奶重、平均日增重等）的相關(guān)性，得出新疆褐牛第六外顯子Hinfl酶切位點(diǎn)A/B等位基因頻率分別為0.2990/0.7010A等位基因在新疆褐牛中屬于劣勢(shì)等位基因；牛志剛、史洪才等（2011）［9］對(duì)新疆褐牛 POU1F1基因多態(tài)性分析及早期生長曲線進(jìn)行比較，結(jié)果POU1F1基因AA、AB、BB三種基因型中，BB基因型具有極限體質(zhì)質(zhì)量大，生長速率快，拐點(diǎn)體質(zhì)量及生長拐點(diǎn)月齡大等特點(diǎn)。

2.2 屠宰性狀相關(guān)基因輔助選擇

屠宰性狀相關(guān)基因研究相對(duì)較少，由于屠宰性狀的樣本資料獲得相對(duì)較難，造成抽樣誤差，在一定程度上限制了屠宰性狀遺傳標(biāo)記的研究?，F(xiàn)共涉及IGFBP－3、DGAT1、DGAT2、MSTN、MyT2、MSTN、Myf－5、Myf－6、My0D、My0D1、My0G、SCD1、CAPN3等13個(gè)功能基因。Sun［10］等揭示IGFBP－3基因不同基因型對(duì)13頭24月秦川牛部分屠宰性狀有一定的影響。AA型個(gè)體的眼肌面積大于BB型個(gè)體（P＞0.05）AB型和BB型個(gè)體胴體脂肪含量高于AA型個(gè)體（P＜0.01）；孫維斌等研究（2003）了秦川牛IGFBP－3基因多態(tài)性與秦川牛高檔牛肉、南陽牛屠宰率和產(chǎn)肉率相關(guān)性顯著。但I(xiàn)GFBP－3基因多態(tài)性對(duì)于魯西牛、晉南牛屠宰性狀無影響［11，12］。目前，國內(nèi)外關(guān)于IGFBP－3基因多態(tài)與經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)性研究的報(bào)道不多，而且在僅有的報(bào)道中還存在著結(jié)論不一致的現(xiàn)象。為此，進(jìn)一步研究IGFBP－3基因遺傳變異，并分析它們與牛生長發(fā)育等經(jīng)濟(jì)性狀的關(guān)系，具有重要的理論和和實(shí)踐意義。Myf5基因在南陽牛群體中，18月齡南陽牛AA型個(gè)體則極顯著高于AB和BB型個(gè)體；在秦川牛群體中，AA型個(gè)體的體高和十字部高顯著低于AB和BB型個(gè)體；郟縣紅牛AA型個(gè)體的坐骨端寬顯著高于其它兩種基因型個(gè)體。關(guān)于秦川牛、南陽牛、蒙古牛、牦牛、渤海黑牛和西門塔爾牛MSTN基因序列特征和多態(tài)性均有報(bào)道［13，14］。

2.3 肉品質(zhì)性狀相關(guān)基因標(biāo)記輔助選擇

肉品質(zhì)相關(guān)基因研究涉及Leptin、CAST、CAPN1、CAPN4、UCP3、H－FABP、LPL、FAS等功能基因。Wylie等（2010）［15］研究報(bào)道，內(nèi)源性瘦素是牛肉大理石花紋的一個(gè)潛在的遺傳標(biāo)記，但是瘦素與肌間脂肪含量和其它脂肪組織的關(guān)聯(lián)性并未被發(fā)現(xiàn)。李武峰等（2004）［16］利用PCR－RFLP方法在牛 H－FABP基因內(nèi)發(fā)現(xiàn)了1個(gè)變異酶切位點(diǎn)，為第2內(nèi)含子上的Hae－RFLP；對(duì)此利用最小二乘法擬合線性模型對(duì)不同分子標(biāo)記基因型效應(yīng)值間肉品質(zhì)大理石花紋和嫩度性狀進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果表明，牛HFABP基因中的h等位基因，尤其是hh純合基因型對(duì)牛肉嫩度剪切力值有較大的影響。周國利等（2004）［17］研究了魯西黃牛 H－FABP基因與大理石紋和嫩度等性狀的關(guān)系，結(jié)果表明，BB純合基因型對(duì)牛肉嫩度有較大的影響。文力正等（2008a，2008b）［18，19］運(yùn)用 PCR－SSCP 方 法 對(duì)草原紅牛 及 其改良群體H－FABP基因5＇調(diào)控區(qū)進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，不同基因型間剪切力差異極顯著。王卓等（2008）［20］對(duì)秦川牛 H－FABP基因進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雜合體在后腿圍、背膘厚、大理石花紋、胴體胸深及嫩度等方面顯著高于純合子。李志才等（2010）研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，H－FABP基因的多態(tài)性與湘西黃牛的牛肉肌內(nèi)脂肪含量和大理石花紋間存在顯著的相關(guān)性。從目前研究現(xiàn)狀來看，H－FABP在脂肪沉積方面有一定的作用，但是對(duì)H－FABP基因參與IMF含量遺傳學(xué)變異并沒有給出確切解釋。因此，我們應(yīng)將H－FABP作為影響IMF含量的侯選基因，進(jìn)行深入研究，以期找到一種調(diào)節(jié)IMF含量的方法，進(jìn)而改善肉品質(zhì)。

2.4 繁殖性狀相關(guān)基因輔助選擇

隨著分子遺傳學(xué)和分子生物技術(shù)的飛速發(fā)展，使得人們?cè)诨蛩缴涎芯縿?dòng)物經(jīng)濟(jì)性狀有了可能，隨之許多控制牛繁殖性狀的功能基因逐漸被發(fā)現(xiàn)，借助分子生物技術(shù)手段來提高牛繁殖性狀成為人們研究提高牛繁殖性能的另一個(gè)方向。目前繁殖性狀所涉及FSH、LH、GDF9、RXRG、GnRH、PRLR、cAMP、ACTN1、C－myc等9個(gè)功能基因。Rahal等（2000）［21］報(bào)道牛FSHR基因的第10外顯子存在多態(tài)性，但尚未進(jìn)一步確定與繁殖性狀的關(guān)系。雷雪芹等（2004）［22］以秦川牛和荷斯坦奶牛的雙胎母牛和單胎母牛為試驗(yàn)材料，以牛的FSHR基因的第10個(gè)外顯子作為標(biāo)記牛雙胎性狀的候選基因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在秦川牛的雙胎母牛雙胎牛和單胎牛二者之間FSHR基因的第10個(gè)外顯子的突變率差異明顯，F(xiàn)SHR基因的第10個(gè)外顯子有可能作為雙胎性狀的候選基因。在牛上，目前主要集中在對(duì)母牛繁殖性狀的研究上，應(yīng)用GnRH可以幫助提高排卵遲緩、隱性發(fā)情或發(fā)情持續(xù)時(shí)間短的母牛受胎率（于影等2007）［23］。國內(nèi)外對(duì)RAR基因在繁殖力上的影響研究很多，而RXR在影響繁殖力方面的研究尚不多見（黃萌等，2008）［24］；魯西牛群體的該位點(diǎn)的基因型效應(yīng)與雙胎性狀進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析表明，基因型分布在魯西、雙胎牛群體上差異極顯著（黃萌等，2008）。

3 結(jié)語

分子標(biāo)記的產(chǎn)生和應(yīng)用為畜禽抗病育種提供了新的思路，同時(shí)也為今后肉牛育種實(shí)踐開創(chuàng)了分子育種的新領(lǐng)域。利用分子標(biāo)記輔助育種與常規(guī)的選種方法相比，主要表現(xiàn)在不受性別、年齡等環(huán)境因素影響的情況下，充分利用表型、系譜和遺傳標(biāo)記獲得更大的信息。因而可以進(jìn)行早期選擇，大大縮短育種年限，提高育種值的準(zhǔn)確性。為肉牛肉質(zhì)改良開拓了更廣闊的應(yīng)用前景。但也應(yīng)該看到分子育種的不足，雖然國內(nèi)外有關(guān)分子標(biāo)記在肉牛育種上有不少成功實(shí)例，但是從總體上看，還仍處于試驗(yàn)研究階段，要真正有效地用于規(guī)?；娜馀ＳN，就要解決常規(guī)表型選擇和標(biāo)記輔助選擇結(jié)合度，育種巨額花費(fèi)等不少問題。

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