我国小型猪实验化培育研究取得突破性进展
发挥资源优势,实验用小型猪培育实现了多点开花,先后培育出若干个近交系和封闭群,据资料报道,近交系猪已获得20代(2009),为世界首批实验用近交系猪,取得国际领先地位,3~4个封闭群也达到国际先进水平,并进行了小型猪的实验动物化及分子遗础学基础研究;实现了小型猪资源整合、资源共享的奋斗目标。使我国实验用小型猪资源开发与研究应用跨入新阶段。
(一)培育出了具有世界领先水平的近交系猪和封闭群种群
1.五指山小型猪近交系培育 1989年中国农业科学院北京畜牧兽医研究所冯书堂研究员将1987年定点观测的、最终留下的2母(其中1头母猪死亡)和1头公猪引入北京。通过采用“子配母”、“全同胞”交配、分子遗传标记、诱导发情、提高营养水平、定期舍外运动等综合措施,逐步克服“三高一低”不良影响(木乃伊和弱仔率高、死亡率高、断代率高、成活率低)。最终利用同窝的1公1母近交繁育而成的近交系猪种群,并依据世代DNA指纹图相似系数、微卫星分析、皮肤移植等方法,证实和确立其近交代数和遗传的稳定性。目前,已组建五指山小型猪实验用近交繁育群三个家系F16~F20基础母猪群200头、公猪20头、近交系数高达0.983,培育的近交系较之原始种猪群具有性情温驯、遗传背景清楚、基因高度纯合、体色为黑白花、体型和毛色一致等特点,较之国内外品种更具有体型小、遗传稳定等优势。近交系培育方法已获国家发明专利(ZL 02149030.9)。
2.贵州小型猪封闭群培育 1982年贵州贵阳中医学院甘世祥教授从原产地将同窝香猪2头公、4头母作为零世代基础群,引入贵阳中医学院进行封闭繁育。20多年来进行了实验化、标准化研究,即生长发育规律、遗传监测、血液生化指标测定、组织解剖、微生物监测、饲料营养制订及在医药学中的开发利用研究。小型猪皮毛大多为全黑色,也有可见蹄端白、额心白、尾尖白的品系。体型小、躯干矮短、背腰微凹、腹稍大、四肢细短、头较大、面直、颌面皱纹少、耳薄小、略向两侧下垂、颈部短。乳头5对,初产每窝仔数5~8头,经产母猪每窝可达8~12头。行动灵活,反应敏捷,易惊扰,惧怕寒冷而耐热。初生仔猪体重0.15~0.25kg,6月龄母猪体重为12~16kg,公猪为11~15kg,12月龄不超过25kg,与《中国地方猪种种质特征》中报道的小香猪10月龄体重(53.96±2.80)kg有明显差异。
3.广西巴马小型猪封闭群培育 1987年广西大学王爱德从原产地将巴马小型猪2头公、14头母作为零世代基础群,引入广西农学院封闭繁育,1994年定名为“广西巴马小型猪”。历经19年,已成功培育出适于医学、生物学实验应用的、具有独特优异特性的广西巴马小型猪封闭群。1998年开始从10世代封闭群内选择全同胞兄妹组成近交家系,进行连续全同胞或亲子近交,2006年已产出8世代全同胞近交后代。其间对其有关生物学特性进行了研究。遗传稳定性好、产仔性能高,初产8头,经产10头左右。成年体重比较小,12月龄30kg,24月龄40kg左右。毛色特征“两头乌”、白毛占体表面积92%以上。
由此可以看出,我国培育的实验用小型猪三品系,较之国外的品系,具有体型小、产仔率高、遗传稳定性好、性成熟早等特点。
(二)实现了实验用小型猪资源整合、资源共享的奋斗目标
在北京昌平区南口建立了国家实验用小型猪资源开发与研究中心,已将三种小型猪净化后送入小型猪资源开发与研究中心基地,供50种人畜共患疾病的研究,对这三种小型猪进行扩繁后可初步实现资源整合、共享的奋斗目标,使我国实验用小型猪资源开发与研究应用跨入新阶段。
(三)确定了我国三种实验用小型猪品系、品种间的鉴定方法和标准
通过蛋白质检测、微卫星和线粒体DNA分析、SRY等基因的SNP分析等分子生物学手段,发现五指山小型猪近交系、贵州小型猪、广西巴马小型猪在11个微卫星位点上分别有22个、49个、25个等位基因可作三品系种间的鉴定;AKP蛋白质标记AA型和SW936 88bp为五指山小型猪近交系的特有遗传标记,并已授权获得国家专利(200510008994.2),亦可作与其他二品系种间的鉴定手段之一。
(四)揭示了我国实验用小型猪遗传稳定性分子遗传学机理
通过蛋白质检测、微卫星和线粒体DNA分析、SRY等基因的SNP分析等分子生物学手段,研究等位基因纯合度,探索其遗传稳定性机理等;制订遗传质量控制标准草案。说明我国实验用小型猪遗传纯度高、近交繁育可靠,并揭示了其遗传稳定性分子遗传学机理。例如,研究发现广西巴马小型猪有9个微卫星上的等位基因数平均3.89个(2~6个)、基因频率0.433 3~0.965 9,其中8个的基因频率达0.606 4以上;6个蛋白质标记等位基因频率为0.595 9~0.993 1,说明广西巴马小型猪封闭群遗传性较稳定。贵州小型猪通过下颌骨形态分析,根据Festing氏提示的判别函数DF1-DF4值的分析,说明其从第七世代起已全部进入置信区间,证明贵州小型猪已保持了纯系的特点。
(五)初步揭示我国实验用小型猪矮小型分子遗传机理
我国实验用小型猪具有矮小型特征,通过GH、GHR等基因分析,发现其GH、GHR基因序列与普通猪不同,类似侏儒人,为其成为理想的医学模型提供了科学依据。例如,研究发现五指山小型猪近产系的GH基因(登录号:DQ415717)两个位点突变,引起编码氨基酸的改变;GHR基因(登录号: DQ422962)其胞内结构域5处突变,可能对GHR的胞内信号传导产生一定的影响,从而影响GH- GHR-IGF-I内分泌生长轴信号传递,削弱生长激素的促生长作用;同人的Laron综合征由GHR的缺陷导致GH信号传导中断相一致。
(六)初步揭示我国实验用小型猪与人类免疫同源性分子遗传机理
MHC基因决定人和动物种群和个体间是否发生免疫排斥反应。人的MHC称HLA,猪则称SLA。MHC基因群分为三大类、其中Ⅰ、Ⅱ类与免疫密切相关。SLA与HLA越相近,越适合猪→人器官移植。通过对我国五指山实验用小型猪近交系SLA分析发现,SLA-Ⅱ类基因有10个新的等位基因(登录号:DQ399654等),在3个关键氨基酸残基上与人的完全相同;SLA-Ⅱ类基因中发现 DRA、DRB、DQA、DQB等基因与人类亦有较高的同源性(75%~100%)等。研究还证实,三品系小型猪42种血液生理生化值、生理解剖、器官大小、代谢等近似人类,较之哥廷根小型猪和普通家猪更近似人类;并对贵州小型猪、版纳微型猪和五指山小型猪近交系进行了生理解剖学研究。上述研究结果初步揭示,我国实验用小型猪与人类免疫同源性分子遗传机理,并为研究解决异种器官移植排斥反应提供参考资料。
(七)开展了我国实验用小型猪SPF净化培育研究
利用剖腹+隔离器、无菌接产+隔离器和胚胎移植技术三种方法,对我国三品系实验用小型猪进行了SPF净化培育研究,获得了五指山小型猪近交系SPF种群和贵州、广西小型猪净化封闭群200余头,并已获得北京市科学委员会颁布的“隔离环境级”、“普通级”实验用猪合格证。为我国医学、药学、畜牧兽医学和生命科学研发所需的实验用猪提供了可靠保证。
(八)开展了我国实验用小型猪生物安全性研究
在国内首次对小型猪进行了17种疫病的19项微生物学指标和内源性逆转录病毒(PERV)的群体检测,先后对8个品系群体检测10次达3000余头次。利用我国实验用小型猪生物安全性研究结果,制订了我国实验用小型猪微生物质量控制标准(草案)。例如,获得了五指山小型猪近交系PERV前病毒全长克隆、序列测定并登陆Gene Bank(序列号EF133960),并首次证实五指山小型猪近交系PERV-A型(74.43%)的表达率低于B型(95.40%),未检测到PERV-C型的存在与表达,这降低了具有较强感染能力的A/C重组毒出现的可能性。为今后筛选A、B型低表达个体或品系,减少猪异种移植物的PERV基因序列负荷、降低猪异种移植排斥反应的发生,提供宝贵的材料和科学依据。经微生物检测证实已培育出不携带人猪共患疾病病原、猪烈性传染病病原和可垂直传播病原的实验用小型猪。为培育合格的医用实验用小型猪初步奠定了基础。
(九)建立了比较规范的饲料配方和标准
根据SPF小型猪的生长、维持以及繁殖等方面的特殊需要,结合国外SPF小型猪的相关资料,完成了SPF小型猪生长猪、成猪、繁殖用猪的饲料配方设计。首次开展了膨化、微波灭菌效果的研究,筛选出既满足SPF猪饲料必须达到无菌的要求、又使灭菌处理过程中营养物质损失大幅度下降的灭菌方法和模式;制订营养质量控制标准(草案)。
(十)首次制订了实验用小型猪遗传、营养、微生物标准(草案)
依据对多品系小型猪群体进行的遗传、微生物、饲料营养检测结果,首次制订了国家和北京市地区实验用小型猪遗传、营养、微生物标准(草案),已上报待批,为建立和逐步完善我国实验用小型猪质量控制标准及其质量控制技术体系奠定了初步基础。
总之,我国小型猪实验化培育研究已取得突破性进展,培育的小型猪近交系达到国际领先水平,培育的实验用小型猪封闭群达到国际先进水平。