猪花色遗传的研究进展

猪花色遗传的研究进展

对猪毛纺遗传的研究主要在20世纪前半叶进行。1906年，spilman首次描述了猪的毛纺织。之后，一些研究人员在研究猪的毛后进行了研究。主要测试材料集中在赫茨勒1945年至1954年出版的8篇系列文章中。在此之后,猪毛色遗传学研究工作做得很少,即使已做的研究,其研究对象也局限于数量有限的欧洲和北美品种,而未包括亚洲品种,特别是中国品种。近年来,猪毛色遗传重新引起人们的兴趣,因为毛色与血型、生化和分子标记一样,是一种可利用的遗传标记,毛色在确定杂交组合、品种纯度和亲缘关系以及评价产品质量等方面均有一定用途。因此,近年来国内外还采用分子生物学方法研究了控制毛色遗传的主效基因,有关毛色遗传机制的研究逐步得到深入。1猪的主要毛型1.1猪品种的持续生长特征是背部黑毛末梢有黄色横纹,而且不同部位的颜色深度不同。野猪在出生后有纵向条纹,以后会逐渐消失,一些家养品种还保留了这种特征,如曼格里察(Mangalitza)猪,杜洛克的少数个体。还有些猪的后代中出现低频率的纵向条纹分离,如Corsican猪,加勒比海的Creole猪,以及红色、黑色、白色猪的杂种和合成系中。1.2整个黑色我国的许多本地猪、越南的本地猪、英国大黑猪、法国的Gascon,德国的Cornwall等,毛色为全黑色。1.3河猪的色度如杜洛克、泰姆华斯、明尼苏达1号。我国云南大河猪也大多为红色,另外,曼格里察和Iberian猪的一些类型,地中海和非洲本地猪以及源于Iberian的美洲当地品种,毛色大多为红色。1.4“多米诺”变色通常为白底上出现黑斑,有时红毛以不同比例与白毛混生,直至形成全红的底色。皮特兰、中欧及俄罗斯的一些本地品种属于这种类型。“多米诺”毛色通常指除腿、额和尾尖外,其他部位有大量中等、不规则的黑斑点。与此类似的还有一种称为“达尔马提亚斑点”的毛色,表示红毛底色上有大量的小黑点,这种斑点出现在皮特兰×杜洛克、皮特兰×明尼苏达1号的杂种中。1.5黑恶种猪的种类这种花斑与“多米诺”小黑斑不同,由少量大块黑色或红色斑块组成,而且主要分布在头部和臀部,背上部可能也有中等大小斑块。其中又可分为三种类型:(1)黑斑与黑头:如我国金华猪、华中两头乌猪,法国本地品种利木辛(Limousin)和Basque的大部分猪属于此种类型。(2)黑斑、头部有白色标记:如我国大花白、越南本地花猪。(3)白肩带:如汉普夏、Essex、英国的威赛克斯(Wessex)品种为黑底上有白肩带,巴伐利亚的Landschwein品种为红底上有白肩带,由杜洛克、汉普夏、皮特兰、大白猪杂交形成的合成系中以及地中海地区的一些本地猪中也有这类毛色。1.6黑色，白色如巴克夏、波中猪的黑色六白特征,梅山猪除四肢白色外,其余全部为黑色。1.7拉康比t有两种类型,一种是白肤白毛的亮白色,如大白(约克夏)、长白(Landrace)、切斯特白、拉康比;另一种为有色皮肤白毛的暗白色,如曼格里察猪。2猪毛的控制控制猪毛色的基因座十分复杂,现已知道至少有以下7个基因座控制。2.1鼠灰色等位基因aaa野猪的鼠灰色(Agouti)基因座对其他毛色基因座呈上位关系。但另一些学者认为,在一些红色猪种中可能存在野生型A等位基因,而大部分家养品种携带隐性非鼠灰色等位基因a。Lush(1921)进行的巴克夏×杜洛克的杂交试验,F2出现浅腹鼠灰色,后以Aw表示鼠灰色白腹等位基因。Lauvergne等(1982)比较了巴布亚新几内亚本地猪和法国野猪毛色后认为,还存在控制獾脸(badgerface)即鼻部和脸部为黑色的等位基因,用Ab表示。2.2白色c和白色d基因座这2个基因座的等位基因报道较少,详见表1。2.3基因座的基因型已知这个基因座至少有4个等位基因,即显性黑色Ed、黑色E、黑斑Ep和红色e,其显性系列为Ed>E>Ep>e,这是从一系列杂交试验得到的结论,例如E与Ep的等位性可由大黑猪×巴克夏,巴克夏×Cornwall,梅山、大白、皮特兰间的杂交以及大白×大黑或波中猪得到。研究还证明,巴克夏、波中猪、皮特兰在E基因座的基因型都是EpEp,巴克夏及波中猪的黑色是黑斑扩展的一种形式。Legault(1998)总结了梅山、大白、皮特兰间的杂交试验观察结果,指出梅山×大白的F1预期为白色,F2白、黑、多米诺类型的分离比为12∶3∶1,而梅山×(梅×大)回交后代白色和黑色比例为1∶1,表明控制白色的I基因座对E基因座呈上位效应。由于控制梅山猪、金华猪、利木辛猪的黑色都是扩展基因E,它们的基因型都是iiEE,对梅山猪选择黑色可扩展成全黑或选择白色可扩展成黑白花,甚至得到金华两头乌类型。杂交试验还表明,中国品种(梅山、金华)与杜洛克杂交,后代大部分呈全黑色(接近90%),出生时仔猪毛色呈黑红色,2月龄后变为全黑色或黑色可能有红斑。关于显性黑色Ed等位基因,可从汉普夏(或汉诺威)与巴克夏杂交后代仍表现汉普夏的黑色白肩带得到证实,但也可能它属于另一个上位基因。2.4id、ip、im等位基因现代品种中白色是最主要毛色。早在1906年,Spillman通过泰姆华斯与约克夏杂交试验,确认了白色对有色显性。Wright和Lush(1923)提出白色受单一显性基因控制的假说。Hetzer(1945)证实了这个假说,并把这个基因称为I(抑制色素)基因,以后的研究结果进一步证明I和E基因座是相互独立的。白色品种(如大白猪、长白猪)通常I基因是纯合的,I基因抑制黑色素、黄色素的形成。有色品种如巴克夏、波中猪、大黑猪、杜洛克、皮特兰以及有色的中国品种都是隐性基因的纯合体(ii)。在I基因座除了I和i等位基因外,还发现了Id、Ip、im等位基因,其显性系列为I>Id>Ip>i>im。Id对I呈隐性,但当存在Ep时,Id与I同样对色素的形成有抑制效应,如IdiEpEp基因型产生隐性暗白,当存在E基因时,Id产生灰杂色(grey-roan),又叫蓝宝石色(sapphire),实际是黑毛或白毛的混生,与牛、马的杂色基因同源。等位基因Ip是最近才提出来的,原因是当白色品种(大白、长白)和欧洲野猪或中国黑猪杂交时,F1偶尔可观察到黑斑,Johansson等(1992)认为这是由于I基因座有一个Ip等位基因的作用,这个等位基因在欧洲白色品种分离频率很低,主要存在于斯堪的纳维亚国家的白猪。这可能是我国近年来从丹麦等国引进的长白后代中有时有黑斑的原因所在。对于大白、长白等白色品种与黑猪杂交出现黑斑的原因,除了认为存在Ip基因外,还有一种假设,即Legault(1998)提出的在杂合状态下白色显性基因的外显率不全。在I基因座上,Berge(1961)还假设有im等位基因,它控制曼格里察猪的隐性白色,但另一些学者认为曼格里察猪的隐性白色是由于C基因座的一个等位基因的作用。大白、长白等白色品种与黑色或黑白花品种如大黑、汉普夏、中国本地猪杂交后,后代通常出现黑皮斑(黑肤白毛),国外称为蓝斑(bluepatches),这个现象可能与E基因座有关,即白色品种如大白、长白等在E基因座大多是EpEp型,可以形成黑斑,另一种解释是iiEpEp基因型内发生了突变。2.5基因性状对paw的等位基因pcr扩增在白肩带基因座上目前认为有3个等位基因,即Bew、be、beb。Bew是控制宽的白肩带基因,窄的白肩带可能是未固定的杂合基因型(Bewbe),但白肩带的宽窄实际上可能是一个多基因性状。单色be等位基因对Bew为隐性,如杜洛克与汉普夏杂交时,杜洛克的单色be为隐性。Be位点的另一等位基因beb对be又呈隐性,beb是半色基因,是在巴伐利亚的Landschwein猪中发现的白肩带向前方延伸的基因,用单色的杜洛克猪(Be基因座为bebe)与金华猪杂交时F1表现单色(黑色),可表明金华猪不存在Bew等位基因,而可能存在半色基因beb。2.6白不该与海特殊猪属不同的基因座白头与Smith等(1938)描述的白脸是同一特征。在对皮特兰、明尼苏达1号、汉普夏等品种的杂种进行一系列观察后证实,白头斑是单一显性等位基因作用的结果,法国对中国猪种(梅山、嘉兴、金华)与皮特兰、汉普夏、杜洛克、大白猪等西方品种的各杂种进行了15年的观察,结果也证实了这一假说。白头斑的大小取决于亲本品种,全黑(如嘉兴黑猪)、全红(如杜洛克)品种与皮特兰杂交时,后代的白色斑点通常很小,而黑白花品种(如金华猪、利木辛)与皮特兰杂交时,白色从头前方到喉部一直连续到腹部。白肩带品种(汉普夏)与皮特兰杂交,后代眼睛周围有黑斑,被称为大熊猫猪(Pandapigs)。梅山×大白的2次试验中,F2黑毛类型猪中,有白头斑的比例分别为9%和7%。因此,白头或海福特基因座有2个等位基因,白头显性等位基因称为海福特(He),因为海福特猪的一个品系是纯合型HeHe,除面部外,其他部位呈红色。中国带白头的黑白花猪被认为在He基因座也是纯合子,包括面部白色较多的所谓大熊猫猪。另一隐性等位基因是he,表型正常,不具有白头。以上是关于控制毛色的基因座的一些研究资料,近来的研究结果支持早期关于显性白色(I)、毛色扩展(E)、白肩带(Be)和白头(He)的研究结论,然而每个基因座的等位基因数及其控制的性状还未得到明确证实,特别如野生型(A)、淡化(D)、白化(C)基因座的遗传效应及其等位性,尚有许多不确定性。根据现有资料,将控制猪毛色的基因及不同品种家猪的假设基因型综合如表1、表2。3pet基因的扩增在控制毛色遗传的基因座中,目前对其分子生物学基础研究得比较清楚的主要是I和E基因座。猪的毛色表型与黑色素形成有关,有色毛猪及野生型猪,毛根和毛囊中可见成熟黑色素细胞,黑色素细胞中充满黑色素颗粒,而白色毛猪的毛囊中没有黑色素细胞,毛根中也明显缺乏黑色素细胞及其前体。猪的显性白毛主要由猪显性白毛调控基因(KIT)调控,黑色素细胞前体物如能在生皮节及上皮细胞之间的通道正常迁移,将可产生黑色素细胞,黑色素细胞前体物表达肥大/干细胞生长因子受体,此受体对应的配体为肥大细胞生长因子,当肥大细胞生长因子缺乏时,黑色素细胞前体物便不能迁移。因此,KIT基因发生变异,必然扰乱肥大细胞生长因子在生皮节和上表皮通道间的扩散,黑色素细胞将不能成活,最终导致毛根中缺乏黑色素细胞及其前体物,毛色表现为白色。Johansson等(1992)将KIT基因定位于猪的8号染色体,与ALB(白蛋白)、PDGFRA(α血小板源生长因子受体)基因紧密连锁。这个基因连锁簇与人的4号染色体、鼠的5号染色体相应区段同源,也与马的显性白毛基因或显性白斑基因连锁簇Ⅱ的区段同源。Moller等(1996)证实了猪的KIT基因决定猪的显性白色毛表型,白色等位基因包含KIT基因部分或全部重复,该重复导致猪的皮肤中缺乏黑色素细胞。Marklund等(1998)详细报道了该基因座分子水平的变异情况,用汉普夏(ii)和白猪(II)杂交家系个体KIT基因的2892bp的编码系列进行了克隆和逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)产物分析,认为该基因座上存在3个等位基因,即I、Ip、i,显性等级为I>Ip>i,等位基因I对应于完全显性白毛色,分子结构上除带有正常KIT基因(称为KIT1)外,还携带含有两种突变的全长拷贝(称为KIT2),突变之一发生在内含子18上,缺失4个碱基,导致KIT基因表达失调,突变之二是在内含子17的第一个核苷酸位置上的替换突变,将G替换成A,致使酪氨酸激酶活性受损,导致第17外显子缺失。另一等位基因Ip表现出白色有黑斑,在分子结构上存在双份正常KIT基因,增加了KIT基因的表达量,从而影响其配体的可利用性,扰乱黑色素细胞前体物的迁移和存活,产生斑块或斑点表型。i等位基因仅携带正常KIT基因,黑色素细胞前体物能正常迁移与存活,表现出正常颜色。Giuffra等(1999)通过一系列试验认为Be基因可能属于KIT的第4个等位基因。毛色扩展基因座(E)编码了一个抗黑色肾上腺皮质激素受体的多肽,这种多肽是毛色扩展基因座的产物,该基因已被定位于6号染色体接近S0035标记最末端的短臂上,基因比较图谱信息显示,猪的6号染色体短臂和鼠8号染色体及牛18号染色体有同源性,这就证明了3种动物毛色扩展基因座的同源性,尤其是黑素细胞刺激激素受体(MSHR)基因的同源性。Kijas等(1998)通过对7个品种猪的毛色扩展基因序列研究,从分子水平上发现了4个等位基因的变型,并对应于5个假定的等位基因标记。这些不同等位基因变型的差异,主要由于在不同的DNA片段发生了错义突变所致。Shi等(2004)认为,中国本地猪的黑毛属于显性黑毛系统。Hirooka等(2002)通过梅山×荷兰商用品系杂种毛色研究,发现在2号染色体上有2个新的基因座影响黑色表达。4大白猪和黑猪选育后出现了黑猪或黑花猪的基因基因现实生产中见到的现象,有些尚不能完全解释,但根据以上研究进展,至少对目前生产中提出的几个问题似可作出解释。4.1我国近年来从欧洲、北美引进的大白猪、长白猪,纯繁后代有时出现黑斑,其原因可解释为在白毛猪抑制色素形成的I位点存在Ip等位基因,这个等位基因可表现黑斑。也有另一种可能,有的国家在长白和大白猪选育过程中可能导入了