Formestane 和 17β-estradiol誘導(dǎo)雞、鵪鶉胚胎性反轉(zhuǎn)的研究

馮欣璐,姚守秀,米拉,姚秀娟,趙宗勝

(石河子大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,石河子832003)

Formestane 和 17β-estradiol誘導(dǎo)雞、鵪鶉胚胎性反轉(zhuǎn)的研究

馮欣璐,姚守秀,米拉,姚秀娟,趙宗勝

(石河子大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,石河子832003)

為了研究芳香化酶抑制劑(Formestane)和17β-雌二醇(17β-estradiol)對(duì)雞和鵪鶉胚胎性分化的影響,試驗(yàn)根據(jù)家禽性別分化的機(jī)理,利用100μg/mL的Formestane和50μg/mL的17β-estradiol,通過(guò)胚蛋注射的方法對(duì)3日齡的雞胚和2日齡的鵪鶉胚進(jìn)行處理,觀察 Formestane和17β-estradiol對(duì)鵪鶉性別分化的影響。結(jié)果表明,注射Formestane和17β-estradiol的雞胚和鵪鶉胚都發(fā)生了性反轉(zhuǎn)。

雞胚;鵪鶉胚;性反轉(zhuǎn);Formestane;17β-estradiol

Abstract:To study the influence of Formestane and 17β-estradiol on sex differentiation of chicken and quail embryos.According to the mechanism of sex differentiation in poultry,3-day chicken embryos and 2-day quail embryos were injected by 100μg/mL Formestane and 50μg/mL 17β-estradiol to observe the influence of Formestane and 17β-estradiol in sex differentiation of quail.The result showed that the chicken embryos and quail embryos injected Formestane and 17β-estradiol had sex reversal.

Key words:chicken embryo;quail embryo;sex reversal;formestane;17β-estradiol

在禽類,未分化性腺向睪丸或卵巢發(fā)育,依賴于芳香化酶的活性[1]。在性腺剛開(kāi)始分化時(shí),禽類的胚胎性腺能產(chǎn)生類固醇激素。禽類胚胎性腺產(chǎn)生的類固醇激素在性腺發(fā)育過(guò)程中起到重要的作用。外源性雌激素可以使雄性胚胎部分或完全雌性化,而抗雌激素可以阻斷卵巢的正常發(fā)育[1-10]。在性分化前用芳香化酶抑制劑(aromatase inhibitor,AI)處理雞胚也可以使大部分雌性雞胚性腺反轉(zhuǎn)。1992年Elbrecht等[2]首次采用了芳香化酶抑制劑處理雞胚,使遺傳為雌性的雞雄性化。

雌激素在禽類性腺和生殖器的分化過(guò)程中起著重要作用[9]。雌激素通過(guò)與其受體(特殊的核受體蛋白)結(jié)合,作用于靶細(xì)胞以發(fā)揮其作用。雌激素受體與鳥(niǎo)類的性腺和生殖器的分化有一定的聯(lián)系。雌激素合成所必須的芳香化酶基因,只在雌性的性腺分化時(shí)才表達(dá)。雌激素可促使遺傳上雄性的胚胎左邊卵睪的發(fā)育。有研究[10]表明,雌激素受體與卵巢分化、生殖管道雌性化及外部生殖器官發(fā)育有關(guān),雞的性腺、副中腎管以及雌雄胚生殖結(jié)節(jié)的發(fā)育都有雌激素受體基因的表達(dá),對(duì)雌激素有一定反應(yīng),雌激素受體基因的表達(dá)優(yōu)先于性分化,芳香化酶基因表達(dá)開(kāi)始于形態(tài)上的性別分化。芳香化酶抑制劑有能力使雌胚胎性逆轉(zhuǎn),雌激素受體基因在雄性生殖脊的表達(dá)可使雄性性腺短暫雌性化,性腺和生殖器發(fā)育有關(guān)的雌激素由雌激素受體介導(dǎo)和調(diào)節(jié)。

關(guān)于雞性反轉(zhuǎn)的相關(guān)報(bào)道較多,但鵪鶉的尚未見(jiàn)報(bào)道,基于以上的理論及實(shí)驗(yàn)研究,推測(cè)如果在鵪鶉上采用相同的處理方法,可能會(huì)產(chǎn)生與雞性反轉(zhuǎn)同樣的效果,能使胚胎部分或完全雌性化和雄性化。

1 材料與方法

1.1 材料

以健康無(wú)病雞群和鵪鶉的新鮮受精蛋各200枚為試驗(yàn)材料。

1.2 方法

雞胚上孵48 h后在照蛋燈下觀察,剔除死胚和未受精的雞胚,并用鉛筆標(biāo)出注射的部位。由于鵪鶉胚外殼模糊不清,因而不照蛋。用高壓滅菌的葵花油將 Formestane和 1 7β-estradiol分別配制成100μg/mL和50μg/mL的溶液。雞胚孵化72 h,在胚蛋氣室外側(cè)用碘酊消毒,然后用打孔器打孔,后用1 mL的注射器吸取100μL/個(gè) Formestane(濃度為100μg/mL)溶液注射到氣室中,并立即用石蠟把孔封住,然后放入孵化室繼續(xù)孵化,孵化條件一般選擇相對(duì)濕度為60%,最低溫度為36℃,一般為37.5℃,每日翻蛋至少3次。鵪鶉胚孵化48 h,注射 25μL/個(gè)的 Formestane(濃度為 100μg/mL),注射方法和孵化條件與雞胚相同。17β-estradiol的注射方法與Formestane相同。對(duì)照組注射相應(yīng)量的0.9%生理鹽水,觀察結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 蛋胚注射結(jié)果

通過(guò)表1可以看出,在試驗(yàn)的幾組中,經(jīng)注射Formestane和17β-estradiol的蛋胚的死亡率和對(duì)照組比較極顯著的升高,性別孵出比與正常的對(duì)照組比較,發(fā)生了很大的變化。

表1 蛋胚注射Formestane和17β-estradiol的實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.1 The experimental result of chicken and quail embryo injected with Formestane and 17β-estradiol

2.2 性反轉(zhuǎn)雛雞和鵪鶉性腺形態(tài)變化

圖1顯示:注射了 F ormestane和 1 7β-estradiol的胚胎,其性腺除一部分表現(xiàn)為正常雄性和雌性特征外,而另一部分性腺表現(xiàn)出類似正常雄性和雌性特征,但其左側(cè)睪丸大于右側(cè),偏長(zhǎng),形狀略扁平(圖1c和圖1g)。注射 17β-estradiol解剖后發(fā)現(xiàn),右側(cè)卵巢似腎狀小于左側(cè)(圖1d和圖1h)。

圖1 性反轉(zhuǎn)雛雞和鵪鶉性腺形態(tài)變化Fig.1 The Morphologic change of gonad of chicken and quail sex-reversed

3 討論

Elbrecht等[2]發(fā)現(xiàn),雌激素受體(ER)首先出現(xiàn)在孵化第4.5 d的性腺中,并且在左側(cè)和右側(cè)性腺中有相同的表達(dá)強(qiáng)度,同時(shí),也檢測(cè)到 P450arom基因最早是孵化第6 d表達(dá),較ER基因的表達(dá)晚1.5 d。兩者在卵巢內(nèi)表達(dá)部位如此接近,可推測(cè) ER基因在性腺內(nèi)表達(dá)之后對(duì)P450arom基因的表達(dá)起誘導(dǎo)作用,以促進(jìn)雌激素的生成,從而刺激卵巢的形成。如前所述,Al處理可以使雌性胚胎發(fā)生性反轉(zhuǎn)[1]。Al抑制了 P450arom活性,而 P450arom促進(jìn)雄激素轉(zhuǎn)化為雌激素,所以雌激素的合成受到抑制。但是實(shí)質(zhì)是Al抑制P450arom基因的表達(dá),因此Al處理可以影響其它類固醇生成酶基因的表達(dá),從而影響雌激素的生成。進(jìn)而影響性分化,導(dǎo)致相應(yīng)性器官的變化。但其更具體原因還有待進(jìn)一步的研究。

應(yīng)用激素誘導(dǎo)家禽性別分化的研究尚處于初始階段,距實(shí)際應(yīng)用還有許多技術(shù)問(wèn)題需要解決,并且許多研究[5,9]也表明,雖然胚蛋注射法能控制性別比例,但這種性反轉(zhuǎn)的公母雛很不穩(wěn)定,很快又回復(fù)到其本來(lái)的性別[1]。而即使孵化出性反轉(zhuǎn)的雛雞有發(fā)育到性成熟的,卻不能通過(guò)正常交配而獲得后代。

目前我們研究發(fā)現(xiàn)雞與鵪鶉的雜交種蛋入孵的3-5 d前胚胎中有公、母[6],而在以后各個(gè)孵化階段以及出殼后幾乎全部為雄性,而且表現(xiàn)為睪丸不發(fā)育[11],這表明胚胎死亡等問(wèn)題也很可能與其性別分化有關(guān)。因此,我們對(duì)雜交禽也采取和鵪鶉同樣的方法進(jìn)行處理,但結(jié)果顯示死亡率很高,出殼率基本為0。我們據(jù)此推測(cè)有2個(gè)主要原因?qū)е逻@種結(jié)果的主要原因:1)注射藥物導(dǎo)致其死亡,雜交禽胚胎本身就很脆弱,加之受外界干擾,其死亡率必然增加;2)所注射藥物引起某些基因表達(dá)異常,死亡率進(jìn)一步增加。以上只是我們的推測(cè),具體原因還有待進(jìn)一步實(shí)踐和探討。

本研究的結(jié)果表明:通過(guò)對(duì)雞、鵪鶉性分化期間注射的外源激素對(duì)蛋胚性腺分化時(shí)雌雄比例有較大影響。Formestane和 17β-estradiol對(duì)蛋胚的影響都改變了正常情況下雌雄比為50%的孵出比,性器官發(fā)生明顯變化,但是通過(guò)注射 Formestane、17βestradiol來(lái)控制性別的胚胎出殼后經(jīng)長(zhǎng)期飼養(yǎng)是否穩(wěn)定還有待進(jìn)一步研究。本研究為雜交種雄性不育、出殼率低等問(wèn)題的深入研究奠定了一定基礎(chǔ)。

[1]劉麗莉,葉紹輝.家禽性別控制的研究進(jìn)展[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2005(4):96-98.

[2]Elbrecht A,Smith R G.Aromatase enzyme activity and sexdetermination in chickens[J].Science,1992,255:467-470.

[3]Josso N,Cate R L,Picard J Y,et al.Anti-Mullerian hormone the Jost factor[J].Recent Prog Horm Res,1993,48:1-59.

[4]Eusebe D C,Di Clemente N,Rey R,et al.Cloning and expression of the chick anti-Mullerian hormone gene[J].Biol Chem,1996,271:4798-4804.

[5]劉超.家禽的性別決定和分化[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2005,21(6):42-45.

[6]焦麗萍.雞與鵪鶉屬間雜交試驗(yàn)及其效果分析[D].石河子:石河子大學(xué),2001.

[7]李巖,趙宗勝,孫杰,等.雞與鵪鶉屬間雜交種生物學(xué)特性的觀察[J].黑龍江畜牧獸醫(yī),2003(12):11-13.

[8]李碧春,趙東偉,王克華,等.雞胚胎及其部分組織器官生長(zhǎng)發(fā)育的研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)研究,2001,22(2):39-43.

[9]楊巍,張才橋,喬惠理,等.抑制芳香化酶活性對(duì)雞性腺分化的影響[J].農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào),2000(3):233-235.

[10]許玉德.家鴨性別控制的研究[J].廈門大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,1992,31(6):693-695.

[11]余春梅,趙宗勝,李大全,等.雞、鵪鶉及其屬間雜交種早期生長(zhǎng)性能的測(cè)定[J].石河子大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2003,7(1):11-14

A Study of Sex Reversal of Chicken Embryo and Quail Embryo Induced with Formestane and 17β-estradiol

FENG Xinlu,YAO Shouxiu,YAO Xiujuan,MILA,ZHAO Zongsheng
(College of animal science and technology,Shihezi University,Shihezi 832003,China)

S512.103.5;Q344.2

A

1007-7383(2010)05-0569-03

2009-12-15

馮欣璐(1984-),女,碩士生,專業(yè)方向?yàn)榧?xì)胞生物學(xué);e-mail:tanglirong@stu.shzu.edu.cn。

趙宗勝(1969-),男,副教授,從事動(dòng)物遺傳育種研究;e-mail:zhaozongsh@shzu.edu.cn。