成果簡介
一、課題來源與背景
本項目屬于自擬課題，從2008年1月至2020年7月，研究經(jīng)費來自國家自然科學(xué)基金項目、黑龍江省自然基金項目、黑龍江省科研機構(gòu)創(chuàng)新能力提升項目、黑龍江省博士后基金項目、“十一五”科技支撐項目子課題、國家生豬產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項、黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目、黑龍江省畜禽良種化工程等項目的資助，資助金額221.5萬元。
肉質(zhì)性狀作為生豬生產(chǎn)的重要性狀之一，具有重要的研究意義和價值。在傳統(tǒng)的育種方案中，人們偏重于對生產(chǎn)性能的提高，如提高日增重、瘦肉率等指標(biāo)。但由于肉質(zhì)性狀與生長性狀或胴體性狀間常常表現(xiàn)為負(fù)的遺傳相關(guān)，因而在提高生長速度和瘦肉率的過程中，常伴隨著肉質(zhì)的下降，即肉質(zhì)變劣、風(fēng)味變差，嚴(yán)重影響了養(yǎng)豬生產(chǎn)和豬肉加工與消費，所以對肉質(zhì)性狀的深入研究對今后提升豬肉品質(zhì)及育種工作具有重要意義。
肉質(zhì)性狀是一種無法在活體上進行測定的經(jīng)濟性狀，必須屠宰后方可測定，這使得后續(xù)的留種工作無法開展。豬肉質(zhì)性狀的遺傳力介于0.1-0.3之間，要高于豬主要繁殖性狀的遺傳力（均小于0.1），但小于生長性狀的遺傳力（0.31＜h2＜0.46），屬于一個中等偏低的遺傳力性狀。采用常規(guī)育種進展緩慢，但如果采用分子標(biāo)記輔助育種則有望實現(xiàn)快速、高效的提高。如何實現(xiàn)準(zhǔn)確的分子標(biāo)記輔助育種，需要對影響豬肉質(zhì)性狀的功能基因、調(diào)控因子、作用元件等有著較為透徹的了解。本課題組歷時13年，在“國家自然科學(xué)基金”、“黑龍江省自然科學(xué)基金”、“黑龍江省科研機構(gòu)創(chuàng)新能力提升”’、“十一五科技支撐子課題”、“黑龍江省畜禽良種化工程”等項目的資助下，對豬肉質(zhì)性狀的分子遺傳機制進行了深度解析，挖掘和篩選出一批豬肉質(zhì)性狀相關(guān)的候選基因，可為后續(xù)的分子輔助育種提供理論支持。
二、技術(shù)原理及性能指標(biāo)
以民豬（脂肪型豬種）和大白豬（瘦肉型豬種）為試驗材料，以決定豬肉品質(zhì)最關(guān)鍵的部位-背最長肌和背部皮下脂肪為主，從全基因組水平上對影響豬肌肉品質(zhì)和皮下脂肪代謝沉積的功能基因及非編碼RNA（miRNA、嵌合RAN以及l(fā)ncRNA）等進行了篩選與分析。
1、民豬和大白豬肌肉組織間差異基因的篩選與候選基因的功能分析
在民豬和大白豬背最長肌中發(fā)現(xiàn)1371個差異表達基因，這些差異基因主要富集在代謝過程、細胞組分、催化活性、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)活性等細胞功能。調(diào)控通路主要集中于胰島素抵抗、PPAR信號通路、胰島素信號通路、脂肪細胞脂解作用的調(diào)節(jié)等。
民豬背最長肌和腿肌間發(fā)現(xiàn)114個差異表達基因，這些差異基因主要富集在代謝過程、細胞組分、催化活性、核酸結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子活性等功能，以及蛋白質(zhì)的消化與吸收、PI3K-Akt信號通路、碳水化合物的消化與吸收、氨基酸代謝等信號通路。
在C2C12細胞中，發(fā)現(xiàn)IRS1對成肌分化具有一定的促進作用；同時，它還影響著肌纖維組成類型。在前脂肪細胞中，IRS1能促進成脂分化、降低脂解作用，有利于脂肪沉積。轉(zhuǎn)錄因子E2F3在細胞增殖、分化、凋亡等過程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。
2、民豬和大白豬皮下脂肪間差異基因的篩選與候選基因及非編碼RNA的功能分析
在民豬和大白豬脂肪組織中篩選到635個差異表達基因，這些差異表達基因主要富集在新陳代謝過程、細胞氮化合物代謝過程、解旋酶活性、氧化還原酶活性和蛋白質(zhì)折疊功能。發(fā)現(xiàn)eIF4E對成脂分化與脂肪分解均有促進作用；ACSM3對細胞的成脂分化和脂解能力均無明顯影響。
鑒定了1個新的嵌合RNA—BCL2L2CR，確定了其遺傳學(xué)特征。發(fā)現(xiàn)其可促進細胞增殖。鑒定了1個MiR-17-92基因簇，確定了宿主基因啟動子和基因簇的上游序列均調(diào)控該基因簇的轉(zhuǎn)錄表達；發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)錄因子NFY、c-Myc、E2F3均可調(diào)控MiR-17-92表達。
3、外在環(huán)境對豬肉品質(zhì)的影響
發(fā)現(xiàn)在飼糧中添加瘦肉精可造成肌肉組織中部分miRNA及靶基因轉(zhuǎn)錄的變化；低溫環(huán)境也可造成豬皮下脂肪代謝的改變，多個lncRNA及靶基因的轉(zhuǎn)錄水平會發(fā)生變化。
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