《Animals》：Association Analysis of ARHGEF37 Gene Polymorphisms with Growth Traits in Pigs
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生长性状是猪育种中的关键经济指标，鉴定与体重、背膘厚、眼肌深度、体长、胸围和胸宽相关的分子标记，对于提高标记辅助选择（marker-assisted selection, MAS）的效率具有重要意义。本研究以400头法系大白猪母猪和40头法系长白猪母猪为试验群
生长性状是猪育种中的关键经济指标，鉴定与体重、背膘厚、眼肌深度、体长、胸围和胸宽相关的分子标记，对于提高标记辅助选择（marker-assisted selection, MAS）的效率具有重要意义。本研究以400头法系大白猪母猪和40头法系长白猪母猪为试验群体，采用PCR扩增和测序技术对ARHGEF37基因内的单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism, SNP）进行基因分型。研究人员系统分析了基因型频率、等位基因频率和遗传多样性参数，并采用单因素方差分析（analysis of variance, ANOVA）评估了不同基因型、单倍型与生长性状之间的关联。在法系大白猪群体中，多个变异位点与生长性状表现出名义显著性关联，但经FDR校正后均未保持显著；因此，ARHGEF37被提出作为候选基因，需在更大群体中加以验证。此外，单倍型分析揭示，某些单倍型组合在体重、背膘厚和胸围等经济重要性状上表现出协同改善效应，为标记辅助选择提供了潜在的遗传靶点。
论文解读
一、研究背景与意义
生长性状是猪育种中最重要的经济性状之一，直接影响饲料转化效率、生产周期和养殖效益。体重、日增重、体长、背膘厚和眼肌面积等已成为现代猪育种中评估生产性能的核心参数。随着传统表型选择逐渐接近其极限，标记辅助选择（marker-assisted selection, MAS）已成为提高选择效率、推进猪遗传改良的重要策略。
单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism, SNP）和小的插入缺失（InDel）是动物基因组中最常见的遗传变异类型，在调控生长发育、繁殖性能、肉质性状和抗病性等方面发挥重要作用。近年来，全基因组重测序技术发展迅速，其覆盖范围广、检测精度高、通量高的特点为高效鉴定功能突变和阐明复杂经济性状的遗传基础提供了有力支持。已有研究表明，多个候选基因中的SNP与猪的生长性能密切相关。例如，PTER和CALB2基因的多态性与美国大白猪的生长性状显著关联；ABCC10基因的多个SNP和单倍型与丹麦大白猪的生长性状及母系指数显著相关；IRS1基因的多态性与大白猪100 kg体重日龄、日增重和眼肌面积密切相关。这些发现表明，鉴定与生长性状相关的功能变异对于提高猪育种效率具有重要意义。
ARHGEF37（Rho鸟嘌呤核苷酸交换因子37）属于Rho GTPase信号通路，该通路在细胞增殖、分化和骨骼肌发育中发挥关键作用。作为鸟嘌呤核苷酸交换因子，ARHGEF37可激活Rho家族GTPase，后者是细胞骨架动力学、细胞迁移和生长信号通路的关键调控因子。已有研究表明，Rho GTPase信号对哺乳动物的成肌细胞融合、肌纤维生长和整体骨骼肌发育至关重要，因此该通路中的基因在生长性状变异方面具有生物学合理性。基于这一理论依据，研究人员选择ARHGEF37作为候选基因，探究其遗传变异与猪生长性状的关联。
法系大白猪和法系长白猪是中国商业化养猪生产中重要的瘦肉型品种，具有生长速度快、瘦肉率高和繁殖性能优良等特点，同时也是核心育种体系中的重要遗传资源。因此，阐明候选基因变异在这两个品种中的遗传效应，对于改进分子育种体系具有重要的实践意义。
二、主要技术方法
本研究使用了新疆阿克苏宏盛牧业有限公司饲养的法系大白猪和法系长白猪母猪作为试验动物，分别从400头和40头具有表型记录的群体中随机选取182头和36头进行基因分型。研究人员以猪4号染色体上的ARHGEF37基因第8外显子为目标区域，该区域编码Dbl同源（DH）结构域的一部分，对ARHGEF37的鸟嘌呤核苷酸交换活性至关重要。采用DN25超微量/临床基因组DNA快速提取试剂盒从猪毛囊中提取基因组DNA，利用Primer 5.0软件设计特异性引物，通过PCR扩增获得857 bp的目标片段，经琼脂糖凝胶电泳检测后进行直接测序。基因型频率、等位基因频率和遗传多样性参数通过Excel和在线遗传多样性指数计算器进行分析，哈迪-温伯格平衡（Hardy-Weinberg equilibrium, HWE）采用卡方检验，连锁不平衡（linkage disequilibrium, LD）分析使用PLINK 1.9软件。关联分析采用SPSS 26软件中的一般线性模型（general linear model, GLM）进行方差分析，以测量时年龄为协变量，采用Duncan多重比较进行组间两两比较，并使用Benjamini-Hochberg方法进行错误发现率（false discovery rate, FDR）校正。
三、研究结果
3.1 PCR扩增结果
在法系大白猪和长白猪群体中均观察到ARHGEF37的特异性扩增，琼脂糖凝胶电泳获得单一清晰的857 bp条带，与预期片段大小一致，适用于后续测序分析。
3.2 测序结果分析
对大白猪和长白猪PCR产物测序，在ARHGEF37第8外显子中鉴定出10个SNP：CDS第979位C→T（C979T）、第1033位C→T（C1033T）、第1041位C→T（C1041T）、第1098位C→T（C1098T）、第1262位C→G（C1262G）、第1293位T→C（T1293C）、第1395位G→A（G1395A）、第1398位C→T（C1398T）、第1542位G→A（G1542A）和第1564位G→C（G1564C）。
3.3 ARHGEF37 SNP等位基因和基因型频率
在大白猪群体中检测到9个SNP，每个位点均鉴定出3种基因型。在长白猪群体中检测到10个SNP，除C1098T和C1262G检测到3种基因型外，其余8个位点均仅观察到2种基因型。
3.4 ARHGEF37 SNP遗传多样性分析
在严格阈值（p < 0.01）下，两个品种中大多数SNP符合哈迪-温伯格平衡。唯一偏离平衡的位点是大白猪中的G1564C（p = 0.0072）和长白猪中的C1262G（p < 0.05）。大白猪群体中，除T1293C呈低度多态（PIC = 0.20）外，其余位点均呈中度多态（PIC = 0.31–0.35），表明遗传多样性相对丰富。长白猪群体中，仅C1041T和C1098T呈中度多态（PIC = 0.25–0.26），其余位点均呈低度多态（PIC ≤ 0.24），整体遗传多样性较低。连锁不平衡分析显示，C1033T与C1041T呈完全连锁不平衡（r2 = 1.00，D′ = 1.00），G1395A与C1398T呈高度连锁不平衡（r2 = 0.95，D′ = 0.98）。
3.5 不同SNP基因型间生长性状差异
在大白猪群体中，C979T、C1098T、C1262G和T1293C与任何生长性状均无显著关联。在C1033T和C1041T位点，TT基因型个体的体重显著大于CC和CT基因型个体（p < 0.05）。在G1395A位点，AA基因型个体的体重显著大于GA和GG基因型个体，胸围也显著大于GA个体（p < 0.05）。在C1398T位点，TT个体体重显著大于CC和CT个体，胸围显著大于CT个体（p < 0.05）。在G1564C位点，CC个体体重显著大于GC个体（p < 0.05）。
在长白猪群体中，C979T与任何生长性状均无显著关联。在C1033T、C1041T和C1098T位点，CT基因型个体的体重和胸围显著大于CC个体（p < 0.05）。在T1293C位点，TC个体体重和胸围显著大于TT个体（p < 0.05）。在G1395A位点，GA个体胸围显著大于GG个体（p < 0.05）。在C1398T位点，CT个体胸围显著大于CC个体（p < 0.05）。在G1542A位点，GA个体背膘厚显著大于GG个体（p < 0.05）。在G1564C位点，GC个体体重显著大于GG个体（p < 0.05）。
经FDR校正后，所有关联均未达到统计学显著阈值（q < 0.05）。最值得关注的关联是长白猪中G1564C与体重的关联（p = 0.0038，q = 0.30），在校正前呈名义显著，但未通过FDR校正。
3.6 不同单倍型间生长性状差异
在大白猪群体中，通过长片段PCR直接测序成功确定了所有个体的单倍型相位，实现100%检出率。排除样本量小于5的稀有单倍型后，保留7个单倍型进行分析，代表182头个体中的128头（70.3%）。保留的单倍型包括H4（n = 77）、H19（n = 19）、H1（n = 8）、H10（n = 7）、H6（n = 7）、H3（n = 5）和H9（n = 5）。长白猪群体因单倍型多样性有限，仅有一个单倍型达到n ≥ 5标准，无法进行有效的单倍型间比较。
四、讨论与结论
讨论部分指出，ARHGEF家族编码Rho鸟嘌呤核苷酸交换因子（RhoGEF），通过激活Rho家族GTPase参与细胞骨架重塑、细胞迁移、增殖分化及组织形态发生，可能在动物生长发育中发挥重要作用。ARHGEF37在人类肝细胞癌组织中高表达，与肿瘤侵袭、肺转移和不良预后相关，其作为鸟嘌呤核苷酸交换因子可直接激活Cdc42，驱动细胞骨架重塑。因此，ARHGEF37具有影响猪组织生长和骨骼肌发育的生物学基础。
研究结果显示，ARHGEF37在法系大白猪和长白猪群体中均表现出一定程度的遗传多态性，但两个品种的群体遗传结构存在明显差异。大白猪群体中大多数位点符合哈迪-温伯格平衡，遗传变异相对丰富；长白猪群体整体PIC值较低，遗传变异有限，可能与长期定向选择和小群体规模有关。
单基因座关联分析显示，大白猪中C1033T、C1041T、G1395A和C1398T的纯合突变基因型表现出更优的表型值，符合加性基因作用模式。加性遗传效应在育种实践中具有重要价值，其遗传进展相对稳定，可通过连续选择加以累积。长白猪群体中多个位点的杂合基因型与更大的体重和胸围相关，表现出杂合子优势倾向，表明同一基因座在不同品种中可能呈现不同的遗传模式。
经FDR校正后所有关联均未保持显著，可能反映以下因素：ARHGEF37变异对生长性状的真实效应可能较小，需要更大样本量才能检测到足够的统计效力；长白猪样本量（n = 36）可能不足以在严格显著性阈值下检测中等遗传效应；所检变异可能并非功能性致因突变。因此，本研究中报告的名义显著关联应视为初步和假设生成性的证据，而非遗传效应的确定性证据。
研究结论指出，这项探索性研究检验了ARHGEF37第8外显子变异与法系大白猪和长白猪生长性状之间的关联。观察到若干名义显著关联，但均未通过FDR多重检验校正。ARHGEF37变异应被视为候选标记，在应用于标记辅助选择之前，需要在更大规模的独立群体中进行重复验证。由于关联不等于因果，需要进行功能验证以确认这些变异是否真正影响生长性状。
研究局限性包括：统计模型未纳入系谱关系、批次效应、群体来源或栏舍效应；长白猪群体和若干单倍型样本量较小，限制了统计效力；C1033T–C1041T和G1395A–C1398T之间的强连锁不平衡表明多个显著关联可能反映同一遗传信号；未采用定量遗传学方法正式估计加性和显性效应。这些局限性表明，当前发现需要在更大群体和更严格的统计方法下进行验证。
