胡江 王嘉福 牛熙 李升 冉雪琴

摘要：地方猪种在长期的驯化和进化过程中，由于遗传变异导致其一些功能基因缺失，从而形成了地方猪种的差异性。本研究对重测序的54头地方猪种进行结构变异的检测，发现贵州地方猪种特有的结构变异基因有36个，这些基因对贵州地方猪种的生长、繁殖、消化、能量代谢等功能造成了一定的缺失;欧洲猪种特有的结构变异基因有10个，这些基因对欧洲猪种的能量代谢、免疫能力、肉质的嫩度等方面的功能造成缺失;中国地方猪种特有功能缺失的结构变异基因有14个，这些基因对中国地方猪种的味觉、免疫、生长发育等方面的功能造成缺失。通過上述研究为地方猪种的差异性基因挖掘与探讨提供了一定的理论基础。

关键词：地方猪种;结构变异;功能缺失;重测序

中图分类号：S828

文献标识码：A

文章编号：1008-0457（2019）06-00064-07国际DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2019.06.012

Comparison of Releated Genes to Funtional Loss between Guizhou Local Pig Breeds and Other Pig Breeds

HU Jiang1，WANG Jia-fu1，3*，NIU Xi1，LI Sheng1，RAN Xue-qin2

（1College of Life Sciences and Institute of Agro-Bioengineering/ The Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Germplasm Innovation in Mountainous Region （ Ministry of Education），Guizhou University，Guiyang，Guizhou 550025，China;2College of Animal Science，Guizhou University，Guiyang Guizhou 550025，China;3Tongren University，Tongren Guizhou 554300，China）

Abstract：：In the process of long-term training and evolution of local pig breeds，because of genetic variation some functions lost were resulted in certain genes，thus forming local difference in pig breedsIn this study，54 species of re-sequencing were tested for structural variationThe results showed that 36 unique structural variant genes in Guizhou local pig breeds were found，which cause the function loss of growth，reproduction，digestion and energy metabolismWhile in European pig breeds，10 unique structural variant genes were identified，which lack the functions of energy metabolism，immunity，and tenderness; However，there are 14 variant genes，which are deficient in the functions of taste，immunity，growth and development of Chinese local pig breedsIn short，the results provides a certain theoretical basis for excavating and discussing the differential genes of local pig breeds

Key words：local pig breeds; structural variation; loss of function; resequencing

猪是大约10000年前在近东和中国地区被人类最早驯化的动物之一[1]，猪是一种十分重要的经济动物，在消化系统、免疫系统、心脏、肾脏、等组织结构上与人都非常相似[2]，我国在猪的生产养殖和猪肉消耗量上占据了全世界的一半[3]，我国在养殖猪这一产业上占据了举足轻重的地位[4]，猪养殖业的发展与人类的生活质量密切相关[5]，因此，猪种的品质、肉质、繁殖、疾病等方面的特质表型成为了研究迫切解决的问题。到目前为止，不仅猪的参考基因组已被更新至111版本（Sscrofa111），而且猪基因组测序的质量和猪种注释的数据库都有很大的改进，这有利于从功能基因组学的层面对猪种进行研究，同时也为猪的分子育种奠定了基础[6]。

对物种来讲，结构变异（Structural variation，SV）会带来巨大的影响，例如：结构变异导致细胞癌变[7]，神经表达基因的变异导致精神分裂[8];但某些结构变异也会对物种适应新的环境产生有利影响[9]，结构变异的基因也可能是猪种进化产生的一个分支点，与猪的进化密切相关[10]。随着高通量测序技术的不断发展，当前已经在动物、植物上取得了重大进展。

功能缺失是指在染色体上的基因由于发生突变而导致碱基序列的改变，发生了功能的改变或者丧失，β-肌动蛋白基因（ACTB）的突变会导致人的智力障碍、皮质畸形、神经性耳聋[11]。骨髓免疫受体（TREM2）基因的变异会导致神经性疾病的产生，骨髓免疫受体如果缺失，导致其配体无法与之结合，从而导致阿茨海默症疾病的发生[12]。胰岛素样生长因子2（IGF2）基因发生突变之后对IGF2的剪接受体有较大的影响，导致其功能发生了丧失[13]。

Keywords： Valeriana officinalis varlatifolia; soil water content; volatile oil

宽叶缬草Valeriana officinalis varlatifolia为败酱科宽叶缬草属下的一个变种，以根茎入药，是贵州省民间常用药材，也是贵州苗药之一，具有清热止泻、宁心安神、理气止痛、祛风除湿的作用[1-2]。宽叶缬草有效成分主要是挥发油，从其根茎中提取的宽叶缬草挥发油含有萜烯类化合物，其中乙酸龙脑酯为主要成分，这些成分是宽叶缬草用于镇静安神、改善睡眠的物质基础，也是宽叶缬草具有特殊香气的特征性成分[3-5]。

水是生命之源，影响着植物的生长发育，对药材的产量和品质也起着至关重要的作用，特别是根茎类药材，土壤含水量密切影响根茎类药材生长和有效成分形成。宽叶缬草以根茎入药，土壤含水量会影响宽叶缬草的产量和挥发油含量，也会影响其主要成分的积累。但目前国内外对宽叶缬草的研究主要集中在化学成分及药理方向[6-8]，在栽培上的研究较少，仅有一些对缬草栽培技术的介绍[9-10]，特别是土壤含水量对宽叶缬草生长的研究，几乎没有文献报道。因此，本试验通过对宽叶缬草生长期不同含水量的控制，研究土壤含水量对宽叶缬草生长和挥发油含量的影响，旨在为宽叶缬草的栽培和管理提供理论依据。

1材料与方法

11试验材料与试验设计

试验材料为宽叶缬草幼苗（由贵州苗药生物技术有限公司提供），试验土壤为机质土，土壤基本理化性质见表1。试验在贵州大学试验地透明大棚内进行。

采用盆栽试验，盆高176 cm，外口直径265 cm，内口直径23 cm，底部直径157 cm，装土深度14 cm。2019年1月27日，将同一等级（大小重量基本一致）的宽叶缬草种苗移栽至花盆，每个花盆种一株。2019年3月19日，宽叶缬草苗长齐时将花盆移至透明大棚开始控水，并开始不同水分供给，6月19日停止供水，处理90 d。试验设置3个水分梯度：T1低含水量，土壤含水量为10%～15%，平均含水量125%;T2中含水量，土壤含水量为25%～30%，平均含水量275%;T3高含水量，土壤含水量50%～55%，平均含水量525%。每个处理8盆，重复5次，共计120盆。利用土壤水分测定仪测定土壤含水量，当盆土含水量达到每个处理的最低值时即浇水，使水分稳定在平均值水平。

12测定指标

株高：每处理随机各选10株，用直尺测定根颈部到植株顶部的长度。

叶长、叶宽：每处理随机各选10片位置相同的叶片，用直尺测定其长度（从叶基到叶尖，不含叶柄）与宽度（叶片上与主脉垂直方向的最宽处）。

叶数、茎数：每处理随机各选10株人工计数每株宽叶缬草的叶片数、茎数。

叶绿素：用SPAD叶绿素仪测定，每处理随机各选10株，每株测3个点，取平均值。

挥发油含量：参照《中国药典》2015版（Ⅰ部）挥发油测定方法测定。

13数据分析

采用Excel 2016、DPS 705和SPSS 190等软件进行数据分析。

2结果与分析

21土壤含水量对宽叶缬草存活率的影響

通过观测发现，经过控水90 d后，各处理的宽叶缬草存活率为T1 30%，T2、T3 均为100%。当土壤含水量达到25%时，植株没有出现死亡现象;但土壤含水量为10%～15%时，植株出现了不同程度的死亡，在控水10 d的时候就出现了轻度叶片萎蔫，控水30 d出现了叶片发黄，控水60 d出现地上部枯死，控水90 d土壤低含水量宽叶缬草基本死亡，且地下部也出现了干枯。这表明，当土壤含水量低于15%时，对宽叶缬草的生长已经造成了干旱胁迫，导致部分植株干枯死亡，且随着干旱时间的增加，死亡率也随之增加。

22土壤含水量对宽叶缬草株高的影响

从图1可知，宽叶缬草的株高为T3>T2>T1，T1处理与其他两个处理差异较大，在控水30 d后，株高基本不再增加，平均株高5586 cm;T2、T3两个处理株高变化相似，在控水40 d时株高基本不再增加，T2平均株高9383 cm，T3平均株高10292 cm。

23土壤含水量对宽叶缬草叶长和叶宽的影响

从图2、图3可知，叶长、叶宽变化趋势相似，均为T3>T2>T1。控水前30 d，3个处理差异不大;控水30 d后，T1处理叶长、叶宽有略微下降的趋势（由于水分亏缺，叶片出现萎蔫干枯所致）。T2、T3处理，控水30 d后叶长和叶宽继续增加，控水60 d后叶长、叶宽基本保持不变。当土壤含水量处于T1水平时，叶长、叶宽明显低于T2、T3水平，说明叶长、叶宽随着土壤含水量的降低而降低，进而影响植物光合作用，限制了植株生长。

24土壤含水量对宽叶缬草叶片数和茎数的影响

从图4、图5可知，叶片数、茎数变化基本一致，均为T2≥T3>T1。控水前30 d，3个处理差异不大;控水30 d后，T1处理基本保持不变，叶片数和茎数都不再增加;T2、T3处理，叶片数和茎数继续增加，变化趋势相似，没有明显的差异。

25土壤含水量对宽叶缬草叶绿素的影响

叶绿素是植物进行光合作用的物质基础，通过叶绿素含量的测定，可以了解水分胁迫对叶绿素含量的影响规律[12]。从图6可知，3个处理叶绿素含量变化趋势相似，都呈先升后降再升最后逐渐降低的趋势。控水前30 d，植株处于营养生长较快速阶段，叶绿素含量不断增加;控水40 d时，植株正处于盛花期，叶片生长缓慢，导致叶绿素含量下降，盛花期结束，叶片继续生长，叶绿素含量升高，最后植物不断衰老，叶绿素含量不断降低;控水90 d时，3个处理表现出含量差异，T2>T3>T1，说明土壤低含水量会加快植株衰老，水分亏缺会导致叶绿素含量减少。

26土壤含水量对宽叶缬草生物量及挥发油含量的影响

从表2可知，土壤含水量对宽叶缬草生物量影响的差异达显著（P>005）或极显著水平（P<001）。随着土壤含水量的增加，宽叶缬草的单株重、根重、根数都呈逐渐上升的状态，且各处理间的单株重及根重差异都达到了极显著水平，T3>T2>T1。T1处理的单株根重仅为8250 g，原因有两点：一是控水前期水分亏缺限制了根系生长;二是控水后期水分过度亏缺，致使根系开始干枯。T1与T2、T3处理间的根冠比、根长、根粗差异达极显著水平，但T2和T3处理无显著差异，且出现根冠比T2>T3，根粗T2>T3的现象，但两者数值比较接近，说明土壤含水量达到25%以后，含水量增加对宽叶缬草根冠比、根长、根粗影响不大。土壤含水量对宽叶缬草挥发油含量的影响为T3>T2>T1，与对生物量的影响一致，但各处理间差异不大，只有T1与T3 处理间的差異达显著水平，说明干旱会导致宽叶缬草挥发油含量减少。

3结论与讨论

本试验中，宽叶缬草在农艺性状、生物量上受土壤含水量的影响变化基本上一致，均为土壤高含水量优于低含水量。当土壤含水量处于T1（10%～15%）水平时，严重影响宽叶缬草生长，导致其产量降低甚至是死亡;但当土壤含水量达到T2 （25%～30%）、T3（50%～55%）水平时，对农艺性状影响不大，说明宽叶缬草是喜水植物，高含水量不会影响其营养生长，这与大多数人的研究结果相似;土壤低含水量时，宽叶缬草株高生长提前结束，且高度比含水量充足时低1倍，说明土壤水分亏缺，影响了宽叶缬草的正常生长，且土壤水分越少抑制作用越明显。

土壤含水量与植物有效成分的形成积累密切相关，土壤含水量较少或过多时，药材品质和药效成分都会降低，而在土壤含水量适宜的情况下能生产出药材品质和药效成分都较优的药材[11]。顾永华[12]研究发现，不同时期土壤含水量对茅苍术有效成分的影响不同：营养生长期，干旱导致挥发油含量下降，而涝渍使挥发油含量提高;生殖生长期，轻度干旱及涝渍均导致根茎挥发油含量下降;果后期，重度干旱导致根茎挥发油含量下降，但涝渍促进了挥发油的积累。这与本研究的结果是一致的：不同土壤含水量下，在采收期时宽叶缬草挥发油提取率的变化和生物量的变化相同，均是T3>T2>T1，说明高含水量有利于宽叶缬草挥发油的积累，干旱条件会使挥发油含量降低。

本试验通过土壤不同含水量对宽叶缬草生长的影响研究，筛选出利于宽叶缬草生长的较适土壤含水量是50%～55%。在种植宽叶缬草时，应多浇水，但不能造成田间积水。由于宽叶缬草是根茎类药材，淹水会导致根系积累有害物质甚至根系腐烂，所以本试验没有设置淹水处理，淹水条件对缬草生长的影响有待进一步探究。

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