張淑靜,劉力源,殷宗俊,丁月云,王菊花,周杰
(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,安徽 合肥,230036)
研究控制肉質(zhì)相關(guān)性狀的遺傳基礎(chǔ)表明[1-3],在雞的第1號(hào)染色體94cM處、牛的第5號(hào)染色體119.7cM處以及1~1.78(cM)處存在與肉多汁性、剪切力、大理石花紋等相關(guān)的數(shù)量性狀位點(diǎn)(QTLs)。因此,根據(jù) Animal QTLdb[4]提供的這些 QTLs信息,在豬的基因組中比對(duì)出了相應(yīng)的染色體位置。其中,腺苷酸琥珀酸裂解酶(adenylosuccinate lyase,ADSL)以及甘氨酰胺核苷酸合成酶(glycinamide ribonucleotide synthetase,GARS)、5-氨基咪唑核苷酸合成酶(aminoimidazole ribonucleotide synthetase,AIRS)和甘氨酰胺核苷酸轉(zhuǎn)甲基酶(glycinamide ribonucleotide transformylase,GART)基因分別位于豬第5號(hào)染色體7.19~7.23(cM)和第13號(hào)染色體119.4~119.5(cM)處。而文獻(xiàn)表明[5],ADSL 和 GARS-AIRSGART是肌苷酸(inosine monophosphate,IMP)合成相關(guān)的2個(gè)關(guān)鍵酶基因。
長(zhǎng)期以來(lái),研究豬的重點(diǎn)主要集中在提高生長(zhǎng)速度和增加瘦肉率方面,在肉品質(zhì)改善和提高以及肉質(zhì)性狀遺傳基礎(chǔ)等方面缺少關(guān)注,這樣導(dǎo)致了商品豬豬肉口感下降嚴(yán)重[6-7]。許多學(xué)者認(rèn)為豬肉的香味和適口性可能與肉中的肌內(nèi)脂肪、肌苷酸、游離脂肪酸組分等呈味物質(zhì)有關(guān)[8-10]。其中IMP鮮味最強(qiáng),是肉質(zhì)鮮味的重要成分[5]。IMP在北京油雞中的遺傳力為0.23,屬中等遺傳力[11],目前國(guó)際上已把 IMP含量作為一個(gè)影響雞肉風(fēng)味的重要指標(biāo)。然而國(guó)內(nèi)外有關(guān)豬IMP含量以及與IMP相關(guān)基因的研究較少,且結(jié)果不一[12-16]。本實(shí)驗(yàn)選取背最長(zhǎng)肌IMP含量為肉質(zhì)性狀指標(biāo),研究影響IMP含量的基因ADSL與GARS-AIRS-GART在2種安徽地方豬種圩豬、六白豬以及外來(lái)豬種長(zhǎng)白豬肝臟、心臟、背最長(zhǎng)肌組織中的表達(dá),以檢測(cè)這些基因在肝臟、心臟中轉(zhuǎn)錄水平以及在背最長(zhǎng)肌組織中轉(zhuǎn)錄水平與IMP含量的關(guān)系。
各試驗(yàn)用豬分別從安徽省安泰農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司圩豬保種場(chǎng)選取待宰商品豬圩豬21頭,望江縣現(xiàn)代良種養(yǎng)殖有限公司選取六白豬13頭,安徽長(zhǎng)風(fēng)農(nóng)牧科技有限公司選取長(zhǎng)白豬6頭,常規(guī)飼養(yǎng)管理。(出欄日期地方豬10個(gè)月 ,長(zhǎng)白豬6個(gè)月)屠宰前禁食12 h,正常飲水。屠宰前禁喂24 h稱重,按“瘦肉型豬胴體性狀測(cè)定技術(shù)規(guī)范(NY/T825-2004)”方法屠宰,屠宰時(shí)取腰椎處背最長(zhǎng)肌,測(cè)定肌苷酸含量,分別取圩豬,六白豬,長(zhǎng)白豬的心臟、肝臟、背最長(zhǎng)肌新鮮組織100 mg,液氮冷凍,后轉(zhuǎn)移至 -80℃ 冰箱保存。
儀器:高速冷凍離心機(jī)(Sigma,德國(guó)),PCR儀(伯樂(lè),美國(guó)),紫外分光光度計(jì)(島津,日本),Rotorgene 6000熒光定量 PCR儀(Corbett,澳大利亞),SMA1000超微量紫外分光光度計(jì)(Merinton,中國(guó)),高效液相色譜儀Aiglent1100、ZORBAX色譜柱SB-C18(5 μm,4.6 mm ×250 mm)、自動(dòng)進(jìn)樣器 G1313A(100 μL)、四元泵 G1311A(Agilent,美國(guó)),圓周振蕩器 MS3基本型(IKA,德國(guó)),離心機(jī) Eppendor FAG22331(Hamburg,德國(guó)),超純水器原子Ⅱ型(成都康林科技有限公司),組織勻漿機(jī)AM-6(經(jīng)濟(jì)制作所,日本),超聲波清洗機(jī)KQ-300DE(昆山市超聲儀器有限公司),pH測(cè)定儀HI-9025(Hanna,意大利)。
試劑:Trizol Reagent、cDNA反轉(zhuǎn)錄試劑盒、Premix TaqTMVersion 2.0、SYBR○RPremix Ex TaqTMⅡ(大連寶生物),肌苷酸標(biāo)準(zhǔn)品(HPLC級(jí),Sigma,美國(guó)),高氯酸(GR,含量70% ~72%)上海金鹿化工技術(shù)有限公司,甲醇、乙腈(Fisher,美國(guó))。
肌苷酸:高效液相色譜法測(cè)定肌肉中肌苷酸的含量,色譜柱:3.9 mm ×30 cm,C18柱。
1.3.1 樣品前處理
于屠宰后1.5 h內(nèi)迅速采集背最長(zhǎng)肌,當(dāng)冷藏時(shí)間達(dá)到24 h時(shí),取出肉樣制備肌苷酸測(cè)定樣,使用絞肉機(jī)絞碎肌肉樣品,稱取5g,準(zhǔn)確至0.000 1 g,置于50 mL塑料離心管中,分次加入共20 mL 6%HClO4,用高速組織勻漿機(jī)勻漿。勻漿液以8 000 r/min離心13 min,過(guò)濾于100 mL三角瓶中。將沉淀物用15 mL 6%HClO4再次勻漿、離心,合并2次上清液,用5.0 mol/L和0.5 mol/L NaOH調(diào) pH值至6.5,轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中,定容搖勻。測(cè)定前用0.45 μm濾膜過(guò)濾后用于HPLC分析。
1.3.2 色譜條件
色譜柱:Agilent 1 100 d C18柱(5 μm,Φ4.6 mm ×150 mm);流動(dòng)相:50 mmol/L pH 6.5甲酸銨緩沖溶液(含5%甲醇);流速:1 mL/min;柱溫:25℃;進(jìn)樣量:5μl;紫外檢測(cè)波長(zhǎng):254 nm;運(yùn)行時(shí)間:標(biāo)準(zhǔn)工作液運(yùn)行4 min,樣品提取液運(yùn)行11 min。
分別取圩豬,六白豬,長(zhǎng)白豬的心臟、肝臟、背最長(zhǎng)肌新鮮組織100 mg,液氮冷凍,按Trizol Reagent試劑盒使用說(shuō)明提取各組織總RNA。測(cè)定RNA的濃度和純度,甲醛變性凝膠電泳檢測(cè)RNA的完整性。RNA樣品于-80℃ 冰箱中保存。利用反轉(zhuǎn)錄試劑盒合成cDNA。
按Trizol Reagent試劑盒要求提總RNA。紫外分光光度計(jì)測(cè)定OD260/OD280值在1.8~2.0為合格,根據(jù)OD260值計(jì)算RNA的產(chǎn)量。甲醛變性凝膠電泳檢測(cè)RNA的質(zhì)量;用反轉(zhuǎn)錄試劑盒對(duì)RNA進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄。
根據(jù)Genbank中豬 ADSL、GARS-AIRS-GART和內(nèi)標(biāo)β-Actin cDNA序列,利用Primer 5.0軟件設(shè)計(jì)引物序列,由上海生工生物公司合成引物。引物序列和PCR參數(shù)見(jiàn)表1。
表1 用于Real-time quantitative PCR的引物序列及PCR參數(shù)Table 1 Primer sequences and parameter used for real-time quantitative PCR
普通PCR檢測(cè)cDNA純度,相關(guān)參數(shù):95℃預(yù)變性5 min,95 ℃變性 30 s、58 ℃ 退火 30 s、72 ℃ 延伸30 s、30個(gè)循環(huán),最后72℃延伸10 min。取產(chǎn)物5 μL在1%的瓊脂凝膠上電泳,凝膠成像系統(tǒng)下觀察結(jié)果。熒光實(shí)時(shí)定量 PCR擴(kuò)增,反應(yīng)體系 25 μL:SYBR○RPremix Ex TaqTMⅡ12.5 μL,上、下游引物(10 μmol/L)各 1 μL,cDNA 2 μL,ddH2O(高壓)8.5 μL。95℃預(yù)變性5 min,95℃變性10 s、57.4℃退火20 s、72℃延伸15 s,45個(gè)循環(huán)。于72℃ 15 s時(shí)收集熒光值,從而得出每一個(gè)循環(huán)結(jié)束后cDNA擴(kuò)增后的量。
用 2-ΔΔCT法對(duì)有效性數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[20]。目的基因的相對(duì)表達(dá)量為 2-ΔΔCT,ΔΔCT =(CT.Target gene-CT.β-actin)x-(CT.Target gene-CT.β-actin)control。數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(M±SE)表示,使用SPSS16.0軟件對(duì)結(jié)果中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,均值差異顯著性采用One-Way ANOVA統(tǒng)計(jì)。顯著性差異水平為P<0.05,極顯著性差異水平為 P<0.01。采用Bivariate correlation分析進(jìn)行相關(guān)性分析。
長(zhǎng)白豬背最長(zhǎng)肌中肌苷酸極顯著高于六白豬與圩豬(P<0.01),而圩豬肌肉中肌苷酸和六白豬肌肉中肌苷酸含量無(wú)顯著差異(圖1)。
圖1 不同品種豬肌苷酸含量差異Fig.1 Comparison of IMP content between different breeds of pigs
3個(gè)豬種ADSL基因在相同組織的表達(dá)模式不盡相同,圩豬肝臟組織中ADSL mRNA表達(dá)量分別顯著和極顯著高于六白豬(P<0.05)和長(zhǎng)白豬(P<0.01);圩豬和長(zhǎng)白豬心臟ADSLmRNA表達(dá)量顯著高于六白豬(P<0.05);圩豬背最長(zhǎng)肌組織ADSL mRNA表達(dá)量顯著高于六白豬(P<0.05),而六白豬與長(zhǎng)白豬無(wú)顯著差異。不同組織ADSL基因表達(dá)模式在3個(gè)豬種基本相同,均表現(xiàn)為背最長(zhǎng)肌中最高,心臟次之,肝臟最低的趨勢(shì)。其中在圩豬背最長(zhǎng)肌的表達(dá)量顯著高于肝臟(P<0.05)(表2)。
3個(gè)豬種GARS-AIRS-GART基因在相同組織的表達(dá)模式不盡相同,除長(zhǎng)白豬在背最長(zhǎng)肌組織中顯著高于六白豬(P<0.05)外,其他均無(wú)明顯差異。GARS-AIRS-GART基因在3種豬的肝臟,心臟,背最長(zhǎng)肌的表達(dá)模式基本相同,即均表現(xiàn)為背最長(zhǎng)肌最高,肝臟次之,心臟最低的趨勢(shì)(表3)。
表2 圩豬,六白豬和長(zhǎng)白豬肝臟,心臟和背最長(zhǎng)肌組織中ADSL mRNA的表達(dá)情況Table 2 Expression levels of ADSL mRNA of liver,heart and longissimus dorsi muscle in Wei Pig,Liubai pig and Landraces
表3 圩豬,六白豬和長(zhǎng)白豬心臟,背最長(zhǎng)肌和肝臟組織中GARS-AIRS-GART mRNA的表達(dá)Table 3 Expression levels of GARS-AIRS-GART mRNA of liver,heart and longissimus dorsi muscle in Wei pig,Liubai pig and Landraces
ADSL基因在長(zhǎng)白豬肝臟的表達(dá)量與長(zhǎng)白豬背最長(zhǎng)肌的IMP含量顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。GARSAIRS-GART基因在圩豬肝臟和六白豬心臟的表達(dá)量分別與圩豬背最長(zhǎng)肌和六白豬背最長(zhǎng)肌的IMP含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)(表4)。
肌苷酸是影響肌肉鮮味的主要成分之一,屠宰后動(dòng)物機(jī)體正常的生理代謝功能遭到破壞,細(xì)胞內(nèi)糖原有氧代謝轉(zhuǎn)化為無(wú)氧酵解,生成乳酸使pH值下降,同時(shí)肌肉中ATP減少使肌質(zhì)網(wǎng)功能失常,ATP酶活化,剩余ATP在ATP酶的作用下分解生成ADP,ADP在多種酶的作用下生成肌苷酸,并進(jìn)一步水解生成次黃嘌呤和核糖。肌肉中次黃嘌呤核苷酸及其他分解產(chǎn)物的積累可增加肉的鮮味[16]。呼紅梅等的研究表明肉質(zhì)優(yōu)良的地方品種豬肌肉IMP含量高于外來(lái)瘦肉型品種及雜交豬[16]。而劉家忠等報(bào)道梅山豬與杜洛克豬肌肉IMP含量無(wú)顯著差異[12];陶勇等報(bào)道地方品種豬與外來(lái)品種及雜交豬肌肉IMP含量沒(méi)有明顯差異[13];郭建鳳報(bào)道長(zhǎng)白豬、大約克及杜洛克豬肌肉IMP含量差異不顯著[15];張克英等發(fā)現(xiàn)榮昌豬與長(zhǎng)白豬IMP無(wú)品種差異,但均高于大約克豬[14]。本實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)白豬背最長(zhǎng)肌肌肉中肌苷酸顯著高于六白豬與圩豬。由于肌苷酸的含量受動(dòng)物的品種、飼料、飼養(yǎng)環(huán)境、屠宰時(shí)間、肌肉酸堿度、屠宰后處理等因素的影響[21-24],具體原因還有待進(jìn)一步研究。
表4 ADSL和GARS-AIRS-GART基因表達(dá)量與IMP含量的相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis between the expression level of ADSL and GARS-AIRS-GART gene and the IMP content
IMP在體內(nèi)的合成代謝過(guò)程十分復(fù)雜,涉及10種關(guān)鍵酶,由ADSL基因所編碼的腺苷酸琥珀酸裂解酶是嘌呤核苷酸合成過(guò)程中的關(guān)鍵酶之一。ADSL主要催化AMP生化合成的2個(gè)反應(yīng):(1)由SAC IAR生成AICAR的反應(yīng);(2)由腺苷酸琥珀酸生成腺苷酸單磷酸的反應(yīng)[25]。而 GARS、GART和 AIRS分別催化次黃嘌呤核苷酸合成的第二、三和五步反應(yīng),從而加速次黃嘌呤和黃嘌呤的分解,而肌肉中次黃嘌呤核苷酸及其他分解產(chǎn)物的積累可增加肉的鮮味[26,27]。Ye等對(duì)北京油雞的研究結(jié)果得出以下結(jié)論,ADSL和GARS-AIRS-GART基因可能是影響肌肉中IMP含量的主效基因或與主效基因密切相關(guān),由于IMP是最重要的風(fēng)味物質(zhì)之一,在ADSL和GARSAIRS-GART 2個(gè)基因中發(fā)現(xiàn)的標(biāo)記以及相關(guān)基因型都可以看作提高雞肉肉質(zhì)的潛在分子標(biāo)記[10]。Shu等運(yùn)用PCR-SSCP技術(shù)對(duì)雞GARS-AIRS-GART基因和肌肉IMP含量之間的關(guān)系進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)某些位點(diǎn)的突變對(duì)肌肉IMP的含量有一定的影響[21]。
現(xiàn)有的研究多集中于對(duì)禽類ADSL和GARSAIRS-GART基因多態(tài)性與IMP含量相關(guān)性的研究,對(duì)于豬ADSL和GARS-AIRS-GART基因組織表達(dá)量的研究很少,僅見(jiàn)劉基偉報(bào)道的成年通城豬 ADSL mRNA表達(dá)水平由高到低依次為背最長(zhǎng)肌,腎臟,肝臟和心臟[28]。在本實(shí)驗(yàn)中,ADSL基因在3種豬表達(dá)模式基本相同,均表現(xiàn)出背最長(zhǎng)肌中最高,心臟次之,肝臟表達(dá)量最低的趨勢(shì)。Tian等對(duì)草魚的研究表明,ADSL基因在肌肉組織中表達(dá)量最高,剩下的依次為心臟、腦、肝臟、腸、腎臟和鰓[29]。劉長(zhǎng)青等發(fā)現(xiàn)壽光雞ADSL表達(dá)最多的是胸肌,其次是肝臟、脾、腎和腿肌,在心、肺和腦中表達(dá)量較低[30],這些結(jié)果均表明肌肉中ADSL基因的表達(dá)量最高,與本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果一致。目前尚未見(jiàn)GARS-AIRS-GART基因在組織中表達(dá)量的研究報(bào)道,本研究發(fā)現(xiàn)GARS-AIRS-GART基因在背最長(zhǎng)肌中的表達(dá)量最高,肝臟次之,心臟較低,3種豬的表達(dá)模式基本相同。
徐善金等發(fā)現(xiàn),鴨ADSL基因的CDS序列與雞的同源性極高,在肌肉組織中的表達(dá)量與對(duì)應(yīng) IMP含量表現(xiàn)為不同品種、同一品種不同性別、同一性別不同部位間極顯著或顯著差異,相關(guān)性分析表明,ADSL基因表達(dá)量與IMP含量呈對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系,兩者顯現(xiàn)出顯著正相關(guān)[31]。
而本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,長(zhǎng)白豬的背最長(zhǎng)肌肌苷酸含量高于圩豬和六白豬。ADSL和GARS-AIRS-GART mRNA表達(dá)量均表現(xiàn)為在背最長(zhǎng)肌中高于心臟和肝臟的趨勢(shì)。此外,相關(guān)性分析表明,ADSL基因和GARS-AIRS-GART基因表達(dá)量與IMP含量負(fù)相關(guān),與在禽類的結(jié)果不同,這可能與畜禽的種屬差異有關(guān),其具體的作用機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。
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