IGF-2和猪胴体瘦肉率 王林云

1、南京农业大学 动物科技学院2005-101IGF-2和猪胴体瘦肉率南京农业大学王林云 虞德兵 刘红林L南京农业大学 动物科技学院2005-102动物生长的调控机制 动物生长受到内部的、侧面的和自身的调控机制所调节。 胰岛素样生长因子（IGF）复合物与胰岛素、甲状腺激素、类固醇性激素和生长激素一起对动物生长调节起关键作用。 胰岛素样生长因子（IGFs）家族包括胰岛素样生长因子1（IGF1）和胰岛素样生长因子2（IGF2），两个活性受体（IGF1 受体和IGF2 受体），和6个IGF 结合蛋白( IGF binding proteins , IGFBP1IGFBP6 )。南京农业大学 动物科技学院

2、2005-103胰岛素和胰岛素样生长因子（IGFs） IGFs是促生长有丝分裂肽，它们与胰岛素在结构上具有高度同源性，并且在生物学效应上也与胰岛素高度的相似性。 胰岛素只在胰岛合成，而IGFs在动物体的全身都有分布。 胰岛素样生长因子2 ( Insulin-like Growth Factor2, IGF2)，也被称为生长调节素A(somatomedin A),与胰岛素在结构上具有高度同源性；进而发挥促进生长发育的作用。南京农业大学 动物科技学院2005-104猪的猪的IGF2 基因基因在猪2 号染色体短臂末端 Andersson等（1994）利用大白猪和欧洲野公猪或大白猪和皮特兰猪杂交建立参

3、考家系,收集所有F2 代个体表型性状资料, 通过250 个遗传标记的基因组扫描,鉴定了几个重要经济性状的QTL。其中,影响肌肉含量和脂肪沉积的QTL 定位在猪2 号染色体短臂末端(SSC2p). Alexander 等（1996）分离得到了含有猪IGF2 基因的细菌人工染色体(bacterial artificial chromosome ,BAC) 克隆,采用荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization ,FISH) 定位在SSC2p1.7 。南京农业大学 动物科技学院2005-105猪的猪的IGF2 基因定位基因定位 Andersson等(1998)分

4、析欧洲野猪与大约克杂交后代的资料, 将一个对骨骼肌和心肌重量有中等效应的QTL定位于2号染色体,与IGF2基因共线性。 Nezer等(1999)以大约克与皮特兰杂交的677 头后代为试验对象, 同样发现了影响体脂与肌肉性状的QTL位于2 号染色体短臂。 De Koning等（2000）同样观察到了影响肌肉含量和脂肪沉积的印迹QTL 存在于SSC2P。 南京农业大学 动物科技学院2005-106猪的猪的IGF2 基因的结构基因的结构 与哺乳动物由67个氨基酸组成的IGF2的氨基酸测序结果完全相同, 同人的IGF2仅有一个氨基酸差异。 猪preproIGF2与人的preproIGF2具有89 %同

5、源性。 Hedley等（1989）报道在猪胎儿肝脏IGF2 基因表达量高,产生1 条显著的2.3kb和1条较弱的5.4kb转录物,而这两条带在成年猪肝脏中均不存在,却被4.7kb和1.2kb转录物所代替。据此, 他们推测在猪发育调控中IGF2 基因可能也存在不同的启动子。南京农业大学 动物科技学院2005-107猪的猪的IGF2 基因的结构基因的结构 Nezer等（1999）发现IGF2编码蛋白区域的不同等位基因之间没有差异. Andersson等（2002）发现,猪IGF2 基因跨越基因组DNA 约23.8kb ,含有10个外显子和4个启动子;成年猪和胎儿时期不同组织中IGF2的转录和所利用

6、的启动子不同。 Amarger V等（2002）用序列比对分析推断，IGF2由10个外显子组成，其中7、8、9为编码蛋白，其他7个是非翻译的，序列保守性（7491）.南京农业大学 动物科技学院2005-108 Jeon 等(1999) 分析了2 头野猪与8 头大约克的杂交家系, 先将与人11 号染色体同源的猪的IGF2 基因粗略定位于2 号染色体短臂, 然后以猪的IGF2克隆作探针进行原位杂交,同样发现猪染色体2p上的IGF2 QTL 微卫星位点Swc9 具有高度多态性, 实验证明在2 头野公猪基础群内有3 个等位基因,在8 头大白猪基础群内有另外两种等位基因； 猪SSC2P 与人HSA11P

7、15具有同源性,2 个候选基因MYOD1 和IGF2 被分别定位在HSA11P15.4和HSA11P15.5 上连锁分析表明, IGF2 QTL位于微卫星标记Sw256 末端25cM,且为父系印迹表达基因;荧光原位杂交定位已表明它接近端粒。 IGF2的高度多态性南京农业大学 动物科技学院2005-109IGF2的高度多态性 Nezer等(1999)采用了BAC克隆（253G10）分离，并进行FISH定位，研究发现，IGF2 3段未翻译区BAC 直接测序发现了一个微卫星(SWC9),位于IGF2 终止密码下游800bp,并在大白猪和欧洲野公猪具有很高的多态性。 Laere等（2003）用单倍型共

8、享法（haplotype-sharing approach）来精确定位QTL, Q等位基因位于标记370SNP6/15和SWC9（IGF2 3/UTR）之间，此区域长250kb。南京农业大学 动物科技学院2005-1010Markers and Genes mapped on Chromosome 2 IGF-2南京农业大学 动物科技学院2005-1011IGF2 gene 基因座: SSC2p 末端 高度的多态性: 例如， LW, P, B, Y 和 W Imprinting基因： 只有父系基因表达 表型性状效应:瘦肉增长的主效基因 - IGF2 的一个遗传达标记，决定 25% 瘦肉率 -

9、IGF2 中的一个SNP (G-A) : 增加3-4% 的瘦肉南京农业大学 动物科技学院2005-1012IGF2IGF2是印迹基因是印迹基因 哺乳动物基因组印迹(Imprinting gene)仅在双亲染色体上的某个基因的一个等位基因选择性表达或失活的特殊遗传方式,是近年来的研究所揭示的一种新的单等位基因表达的遗传现象，它不遵循孟德尔遗传规律，是一种非遗传性基因调控方式。 de Koning等（2000）在猪的基因组中发现4个印迹的QTL，并确定IGF2（SSC2）的父源表达。 Larere等（2003）研究发现，位于IGF2内含子3的3072位点上存在一个单碱基突变（G-A），结果表明，变

10、异不影响IGF2的印迹。 南京农业大学 动物科技学院2005-1013IGF2IGF2浓度浓度对猪对猪性状的影响性状的影响 IGF2是肌细胞生长过程中的自分泌信号，早在1986 年Florini等就提出IGF2 是以浓度依赖的方式刺激肌纤维的增殖与分化的。 Lamberson等(1996)在猪亲代和子代的母畜、胎儿中把IGF1和IGF2作为一个整体进行了研究,发现912周龄间,IGF2浓度随年龄增长而下降,性别对其无影响。在9周龄和21周龄动物中,所测定的IGF2浓度与生长期所测定的体重呈正相关,但这一浓度对背膘厚、眼肌面积、瘦肉率、达100 千克体重日龄和21 周龄体重无影响。于是提出:在生

11、命早期IGF2 浓度和作用最大 。 南京农业大学 动物科技学院2005-1014IGF2mRNAIGF2mRNA浓度浓度对猪对猪早期生长发育的影响早期生长发育的影响 Peng等 （1998）研究发现在猪的早期生长发育中, IGF 及IGF 结合蛋白( IGF binding protein , IGFBP) 的mRNA ,发现IGF2mRNA 水平及组织浓度在胎儿期最高,以后会降低,于是得出结论: IGF2 是胎儿生长因子,参与猪胰脏发育的早期生理变化。 Laere等（2003）发现，猪胎儿骨骼肌中和出生后三周龄肝脏中IGF2的表达量大约10倍于出生后三周龄肌肉中IGF2的表达量，而前两者的表

12、达量差异不显著。南京农业大学 动物科技学院2005-1015IGF2IGF2基因多态性与基因多态性与猪猪生长性状生长性状的的关系关系 近年来，大多数研究是把IGF2基因作为控制猪生长与胴体性状主基因的候选基因， 通过PCR-RFLP方法检测该基因一些酶切位点的多态性来鉴定不同的基因型，并将该等位基因与一些生长性状相联系，进行方差分析。 Intron2的Nci限制性酶切位点 Exon2的Nci限制性酶切位点 Intron3的3072位点 Intron8的Nci限制性酶切位点 南京农业大学 动物科技学院2005-1016Intron2的Nci酶切位点与猪生长性状 对IGF-2基因PCR扩增产物用N

13、ci I限制性内切酶酶切，产物片段存在3个Nci I酶切位点(位点A、位点B、位点C)，位点A将IGF-2切为1300bp 和300bp两个片段，无多态性;位点B将1300bp的片段切为900bp和400bp两个片段，无多态性;位点C将900bp的片段切为800bp和100bp两个片段，此位点为多态位点，定义等位基因A (900bp), B (800+100bp)，AA型（ 900+400bp），BB型（ 800+400bp），AB型（ 900+800+400bp）。 Knoll等（2000）在猪中通过连锁分析,确定了IGF2 基因内含子2 中的一个单核苷酸多态性(GA 转换) ,这一转换所导

14、致了Nci限制性酶切位点的改变 。南京农业大学 动物科技学院2005-1017Intron2的Nci酶切位点与猪生长性状Olga等（2003）采用PCR-RFLP 技术,分析了121头长白猪的IGF2 基因多态性对猪肉生长和瘦肉率的影响，分析显示，AA型、AB型和BB型的基因型频率分别为1.65%、33.88%和64.46%；并且，AA型猪与AB型猪之间的测试前的活体重差异显著(P 0.05), AA型和AB型的猪与测试前的活体重呈强相关。刘鑫（2004）同样采用Knoll的方法对7个品种群体共528头猪进行了Nci I酶切位点基因型检测，发现：中外品种间基因型分布差异显著(p0.05)，地方

15、品种中等位基因A为优势基因，而外来品种中等位基因B为优势基因。在三个外种猪中，AA基因型比BB基因型生长速度快，生长性能指数高4.06%8.31%，等位基因A对猪的生长具有正效应;但同时AA基因型背膘比BB基因型厚，实测背膘高7.72%14.60%，等位基因B对猪的瘦肉率具有正相关效应。 南京农业大学 动物科技学院2005-1018Exon2的Nci限制性酶切位点 Nezer等（1999）在猪中通过连锁分析已确定了其外显子2中的一个单核苷酸多态性(GA转换),虽然这一转换所引起的Nci限制性酶切位点的改变的作用还未被确证。 Knoll等（2000）已实验研究了这一多态性在长白、大白、杜洛克、皮

16、特兰共57 头猪中的等位基因频率,其中与其他品种差异较大的是以高瘦肉率而著称的皮特兰,在12 头猪的分析中只出现了一种等位基因型,其他3个品种都有两种等位基因型。 这一突变产生的效应还未能与胴体性状联系起来。南京农业大学 动物科技学院2005-1019Intron8的Nci酶切位点 刘桂兰等（2003），发现IGF2 基因的第8内含子部分片段在猪资源家系群体中的两个均具有多态性的Nci酶切位点。IGF2 基因B 位点酶切未突变个体均比酶切突变的个体背膘薄18.28%(P 0.01),肥肉率低22.43%(P 0.01),瘦肉率高81.71%(P 0.01), 位点A具有相同的影响趋势；IGF2

17、 基因发挥作用的方式主要为加性效应,可作为猪提高瘦肉率的候选基因 。南京农业大学 动物科技学院2005-1020Intron3的 3072位点 Laere等（2003）研究发现，位于IGF2内含子3的3072位点上存在一个单碱基突变（GA），而影响甲基化程度和肌肉中IGF2的表达； 结果表明：IGF2在调节出生后肌形成中起重要的作用;这一突变的单核苷酸与瘦肉率存在相关性，可能增加3-4%的瘦肉。 南京农业大学 动物科技学院2005-1021猪的猪的IGF2IGF2基因的生物学功能基因的生物学功能 IGF2 IGF2 是一个印迹基因组是一个印迹基因组 IGF2IGF2浓度浓度 对猪对猪生长性状的

18、影响生长性状的影响 IGF2IGF2基因基因 具有多态性具有多态性 IGF2IGF2基因与基因与猪猪生长性状有一定关系生长性状有一定关系南京农业大学 动物科技学院2005-1022IGF2基因的可能作用机理 IGF2能刺激下丘脑组织产生生长抑素，并负反馈调节GH的分泌。IGF2低浓度(0.1g/L)时可刺激垂体细胞分泌GH，而高浓度时(20g/L)则抑制GH分泌，刺激垂体细胞合成IGF2结合蛋白(IGF2BP), IGF2BP可直接抑制GH分泌 ，同时使垂体释放GHRH，引起GH的释放。 IGF2基因突变导致IGF2过量表达，血液中的IGF2浓度过高，猪的生长速过快，从而背膘厚也增加。南京农业大学 动物科技学院2005-1023intron3-G3072A SNP位点检测 根据