[发明专利]PHKG1 基因及其在种猪肉质性状遗传改良中的应用

说明书

技术领域

本发明属于分子生物学技术领域，涉及影响系水力（滴水损失）、pH、肌糖原酵解潜能等猪肉质性状的PHKG1基因及其在种猪遗传改良中的应用。 

背景技术

提高猪肉品质已成为全世界养猪业的共同目标。目前，猪肉品质存在的主要问题之一是系水力低，由于系水力低使得猪肉在加工和销售过程中产量减少，食用品质下降，继而严重影响猪肉的商业价值。 

过去的研究表明，肌糖原酵解、pH值下降是影响猪肉系水力的主要因素。猪宰后，肌糖原会酵解生成乳酸，导致pH下降；当pH下降到肌原纤维蛋白质等电点（约为5.4）附近的时候，蛋白质所带正负电荷大致相等，净电荷为零，肌肉蛋白质对水分的吸引力最低，导致水分大量流失。同时，pH值下降还会引起蛋白质凝集，肌肉收缩，将水分挤出。因此，避免pH值下降过快或过低对提高系水力有重要意义。 

然而，猪肉pH受宰前应激等环境因子影响较大，不容易稳定。肌糖原酵解潜能（glycolytic potential,GP）反映了猪屠宰后肌肉糖原和葡萄糖转变成乳酸的量，是度量肉样具有的酸化潜力。这种潜力受遗传制约较大而受环境影响较小。GP在很大程度上决定了猪肉终pH值的高低，进而影响系水力（滴水损失）、加工产量（包括烹饪损失和火腿腌制加工损失）、肉色、肌内脂肪等多个肉质指标，故GP的测定对育种乃至饲养管理有更深层次的意义。 

由于肉质性状属数量性状，受多基因控制，且只能屠宰测定，这大大增加了研究难度。目前，PRKAG3（又名RN^-）基因是国际上唯一被鉴别的同时影响肌糖原含量和系水力的主效基因。早在1985年，Monin和Sellier（Meat Sci,1985,13:49-63）注意到一种外观象PSE肉，但并非PSE肉的“汉普夏型猪肉”(Hampshire type meat)。这种猪肉颜色苍白，有水分渗出，但渗出性较典型PSE肉低。成熟过程中pH值下降速度正常，但最终pH值比正常肌肉要低。这种肉由于最终pH值异常低，所以被称为酸肉（acid meat）。导致酸肉的主要原因是GP含量过高。这种猪肉的主要缺陷在于加工火腿时的工艺产量（简称Rendement Napole,RN产量）显著偏低，而且这一特征与遗传有关。1990年，Le Roy等（Genetical Research,1990,55:33-40）通过分离分析的方法首次证实了RN^-（显性）和rn⁺（隐性）等位基因的存在。1999年，Lebret等（Journal of Animal Science,1999,77:1482-1489）发现携带显性等位基因RN^-的个体肌糖原含量增加70%，与之相应的是猪肉GP值明显偏高、pH值偏低，同时也导致了猪肉宰后滴水损失增加、系水力降低、干物质和蛋白质含量的减少，从而影响火腿产量。2000年，Milan等（Science,2000,288:1248-1251）发现汉普夏猪中一磷酸腺苷激活性蛋白激酶γ3亚基 （PRKAG3）基因第200个密码子（Arg>Gln突变，即R200Q突变）是引起RN效应，即GP值明显偏高、pH值偏低，同时也导致了猪肉宰后滴水损失增加、系水力降低、干物质和蛋白质含量的减少，从而是影响火腿产量的根本原因。R200Q突变使得肌肉中糖原贮积量过高（GP≥180μmol/g），从而造成肉偏酸和加工产量显著偏低，并直接导致了火腿生产加工中的巨大经济损失。目前，英国PIC、法国PEN AR LAN、丹麦丹育公司、芬兰种猪联合会等育种公司都将PRKAG3基因检测技术应用于种猪核心群的选育，基本消除了汉普夏猪酸肉这一不良现象。 

尽管在PRKAG3（又名RN^-）因果基因鉴别上取得了突破，但人们对影响GP和系水力的遗传因素的认识尚很有限。例如，R200Q位点在杜洛克、长白，大白等西方商业猪种中没有多态性，然而Costa等（CIHEAM–Options Mediterraneennes,2000,999:227–231）发现在杜长大三元杂交猪中，约有10%个体的GP超过180μmol/g，同样表现出低pH和低系水力，这说明除PRKAG3外，还存在有其它影响GP的主效基因。因此，实有必要深入研究并确定影响肌糖原含量的其它主效基因，验证其对系水力（滴水损失）、pH、肌糖原酵解潜能等多个肉质性状的影响效应，最终建立高效准确的基因育种技术，将其应用于种猪肉质性状遗传改良中，从而改善猪肉品质。 

发明内容