雞性連鎖矮小基因的研究進(jìn)展及在家禽工業(yè)中應(yīng)用現(xiàn)狀

宋 政，孫曉先，牛俊偉，張 軍，龔道清

（揚(yáng)州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009）

雞性連鎖矮小基因（dw基因）是已知的8種矮小基因中的一種。有別于其他具有明顯致病或致死效應(yīng)的大多數(shù)矮小基因，諸多研究都表明，dw基因是唯一對雞本身健康無害，而對人類有利的隱性、伴性突變基因。相比于正常體型雞，由其培育而成的dw基因隱形純合的矮小雞僅有正常體型雞體重的2/3，具有基礎(chǔ)代謝率低、耗料量少、飼養(yǎng)密度大、適應(yīng)性和抗應(yīng)激強(qiáng)等諸多優(yōu)勢[1]。dw基因不僅具有優(yōu)良的育種利用價(jià)值，而且為廣大養(yǎng)殖者帶來了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。dw基因的研究由來已久，其基因功能和作用機(jī)制已被廣泛研究，并在現(xiàn)代家禽育種和實(shí)際生產(chǎn)中得到了非常廣泛的應(yīng)用。我國研究者將dw基因引入黃羽雞品系中，育成了數(shù)種中國黃羽雞的矮小雞配套系，如農(nóng)大3號、康達(dá)爾132、溫氏黃等知名品種，均得到了市場的廣泛認(rèn)可，經(jīng)濟(jì)效益豐厚[2]。本文從dw基因的生理作用機(jī)制與分子基礎(chǔ)、生物學(xué)效應(yīng)和應(yīng)用現(xiàn)狀與展望對dw基因的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用進(jìn)行闡述。

1 dw基因的概述

1.1 矮小基因的分類

矮小基因按照其所在位置的不同，可以劃分為常染色體矮小基因和性染色體矮小基因兩類。常染色體矮小基因當(dāng)中去除具有致死效應(yīng)的基因還包括會(huì)導(dǎo)致雞體軟骨生長畸形的半數(shù)致死（Cp）、會(huì)導(dǎo)致雞體甲狀腺功能倒退的生存能力和孵化率（td）、會(huì)導(dǎo)致成年雞體型減小的孵化率（adw）。由此可以發(fā)現(xiàn)，這些基因在導(dǎo)致雞體體型減小的同時(shí)，還會(huì)伴隨著Cp、較低的adw或是較低的td，這些基因在商品雞群體中的基因頻率也都非常低；性染色體矮小基因主要包括dw基因及其等位基因共約8種矮小基因。相較于dw基因的大多數(shù)等位基因都具有明顯致病或致死效應(yīng)，諸多研究都表明，dw基因是唯一對雞本身的健康無害，而對人類有利的隱性、伴性突變基因，具有較高的育種利用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 dw基因的定位

1935年蘇聯(lián)學(xué)者Behtank就發(fā)現(xiàn)了dw基因。dw基因位于雞Z染色體上肝臟壞死基因in位點(diǎn)與無翼基因we位點(diǎn)之間，靠近銀色（S）及金色（s）羽基因和慢羽（K）、快羽（k）基因，dw基因與銀色基因和慢羽基因的交換值分別為7%和6.6%。dw基因?qū)儆诎樾赃z傳，正?；駾W對dw顯性，因此只有矮小型純合子的公雞和攜帶矮小型基因的母雞才表現(xiàn)矮小性狀。dw基因特異的基因效應(yīng)和生理作用引起了較為廣泛的關(guān)注，1970年于法國圖爾市舉行了第一次關(guān)于dw基因的主題研討會(huì)，1973年在英國倫敦舉行的第四屆歐洲家禽大會(huì)進(jìn)一步對dw基因展開熱議。

2 dw基因的生理作用機(jī)制和分子基礎(chǔ)

2.1 dw基因的生理作用機(jī)制

dw基因主要是通過調(diào)控其他基因的表達(dá)影響雞體脂質(zhì)沉積、血漿中激素濃度和相關(guān)酶活性等，對雞體的生產(chǎn)和繁殖性能、生理特征、營養(yǎng)、習(xí)性以及病理特征等產(chǎn)生較為顯著地影響。研究表明，雞的生長發(fā)育主要受生長激素軸和甲狀腺素軸調(diào)控。下丘腦根據(jù)機(jī)體需要分泌生長激素釋放激素和生長激素抑制素，雙重作用于腺垂體，控制生長激素（GH）的分泌；GH經(jīng)血液循環(huán)至肝臟，與細(xì)胞膜表面的生長激素受體（GHR）結(jié)合，啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)的信號傳導(dǎo)機(jī)制，促進(jìn)類胰島素生長因子（IGFs）的表達(dá)；IGFs通過血液循環(huán)到達(dá)機(jī)體的局部組織，促進(jìn)組織細(xì)胞的生長和分化。另外下丘腦還根據(jù)機(jī)體需要分泌促甲狀腺釋放激素，促使腺垂體分泌促甲狀腺激素（TSH），TSH促使甲狀腺分泌甲狀腺素（T4）和三碘甲腺原氨酸（T3）來調(diào)節(jié)家禽的生長發(fā)育?？梢奊H受體在家禽生長調(diào)控中起中樞介導(dǎo)的作用[3]。而在與生長調(diào)控相關(guān)的主要因子當(dāng)中，甲狀腺激素、T4和T3、GH以及其相關(guān)的生長因子如類胰島素生長因子Ⅰ（IGF-Ⅰ）等在矮小雞中研究的最多。研究發(fā)現(xiàn)，在矮小雞血液中生長激素水平普遍高于正常雞的水平，血漿中IGF-Ⅰ的水平很低，甲狀腺功能幾乎衰退，血漿中T3和肝中5'-單脫碘酶的活性很低，而T4的水平與正常雞相比卻呈上升趨勢[4]。

2.2 dw基因作用分子基礎(chǔ)的研究

矮小型雞肝細(xì)胞的GH結(jié)合活性消失或比正常雞下降很多，因此認(rèn)為缺失GHR或GHR數(shù)量減少是造成矮小型雞體型矮小的主要因素。Burnside等從雞的肝臟cDNA文庫中克隆了GHR基因cDNA序列，進(jìn)一步研究表明GHR基因上的一個(gè)突變可能是矮小雞特殊表型的原因[5]。不同品系的矮小雞GHR基因上的突變或缺失情況也不同，有些可能是GHR基因的調(diào)控區(qū)發(fā)生突變，有些可能是結(jié)構(gòu)基因發(fā)生了突變，還有的可能發(fā)生了點(diǎn)突變。Agarwal等以CT品系的矮小雞為動(dòng)物模型，首次對矮小雞dw基因的突變進(jìn)行了精確定位，表明dw基因的突變導(dǎo)致了cGHR表達(dá)的功能異常，推測其可能是導(dǎo)致CT品系的矮小雞表現(xiàn)型的原因[6]。戴茹娟等通過構(gòu)建雞的染色體文庫，分離到了雞GHR基因，利用該基因的部分序列即5'端2.5 kb和3'端6 kb分別作探針進(jìn)行RFLP分析，發(fā)現(xiàn)用2.5 kb基因片段不能檢測到正常雞和矮小雞之間存在的多態(tài)性，用6 kb基因作探針在正常雞檢測到帶的長度為6.0 kb，矮小雞為4.1 kb，雜合子雞能檢測到這兩條帶，證實(shí)了矮小雞均是GHR基因缺失突變造成的，并說明突變是發(fā)生在基因3'端的6.0 kb這一基因區(qū)域內(nèi)[7]。肖璐等根據(jù)已知正常雞的cGHR第10個(gè)外顯子和3'UTR區(qū)的DNA序列，分別對正常農(nóng)大褐雞和矮小型農(nóng)大褐雞進(jìn)行了PCR擴(kuò)增，結(jié)果正常雞擴(kuò)增片段為2 026 bp，矮小雞為255 bp，并精確定位了農(nóng)大褐矮小雞GHR基因的缺失突變位點(diǎn)，農(nóng)大褐矮小雞在第10個(gè)外顯子和3'UTR區(qū)總共缺失1 771 bp，缺失的大部分堿基主要是3'UTR區(qū)的堿基，DWDW雞GHR基因在此擴(kuò)增區(qū)域內(nèi)有2個(gè)poly A信號，而dwdw雞只有1個(gè)poly A信號，對不同品種的矮小雞盡管GHR基因其缺失突變的堿基數(shù)不同，但缺失的起始位點(diǎn)可能都相同，即都缺失編碼27個(gè)保守氨基酸的核甘酸序列，這也可能是導(dǎo)致矮小的主要原因[8]。除了由點(diǎn)突變導(dǎo)致的dw外，其余不同品系dw雞的cGHR基因缺失突變是否具有相同的缺失起始位點(diǎn)，而品種間的差異僅僅發(fā)生在3'UTR區(qū)還需進(jìn)一步探討。Tahara等根據(jù)正常型的白色來航雞（MA line）和正常型的白色樸茨茅斯洛克雞（16 line）建立了性連鎖矮小型雞（SLD雞）白色來航雞品系（S23MA line）和白色樸茨茅斯洛克雞品系（15 line），以表型為特點(diǎn)進(jìn)行分析，并鑒定出了這兩種SLD雞品系中的效應(yīng)基因，與正常型相比，這兩種SLD雞都表現(xiàn)體重低、跗蹠骨長度短和血液生長激素水平高的特點(diǎn)，結(jié)果表明，在SLD雞的生產(chǎn)激素受體中可能存在一種缺陷。通過Northern印跡法和PCR分析，在每個(gè)SLD雞品系中都鑒定出了兩種類型的生長激素受體缺陷，S23MA line的生長激素受體基因的外顯子5和內(nèi)含子5接合位點(diǎn)上存在一個(gè)單一的基礎(chǔ)變異，然而15 line的生長激素受體基因的外顯子10缺失了很大的一部分，包含3'編碼區(qū)末端和3'UTR上的27個(gè)高度保守的氨基酸，此外，還發(fā)現(xiàn)SLD雞生長緩慢是由于其采食量下降導(dǎo)致的[9]。這兩種可以從基因角度上區(qū)分的SLD雞，能夠作為一個(gè)有效的工具來分析雞中生長激素新奇的功能和生長激素受體的轉(zhuǎn)換作用。

3 dw基因的生物學(xué)效應(yīng)

3.1 肉用性能

和正常雞相比，dw基因使雞的成年體重下降30%～40%，對雞體重的影響是一個(gè)逐漸連續(xù)的過程，而且品種體型不同，影響程度也不同，體型越大的雞，引入dw基因后體重下降的比例越小。Chen等報(bào)道dw基因從2周齡開始影響骨骼發(fā)育，但影響肌肉發(fā)育的窗口期要等到8～12周齡[10]。成年矮小雞的體形比正常雞小，主要表現(xiàn)在矮小雞的脛長比正常雞短約25%，大腿骨萎縮退化嚴(yán)重，小型雞的爪面積、自然體高、體寬和背高明顯低于正常型雞。

3.2 繁殖性能

dw基因?qū)Ξa(chǎn)蛋率、蛋重、蛋品質(zhì)和孵化率等經(jīng)濟(jì)性狀都有顯著影響。矮小雞普遍能提高雞群的產(chǎn)蛋率、合格產(chǎn)蛋率和受精率，而對產(chǎn)蛋數(shù)無顯著影響。矮小雞還會(huì)降低蛋重（一般為正常雞蛋重的90%），并且引入dw基因的不同品系蛋重水平有很大差異。中型雞和輕型雞引入dw基因若不經(jīng)選擇，產(chǎn)蛋率會(huì)下降約10%，經(jīng)過選擇可以提高到正常蛋用型雞的產(chǎn)蛋率水平[1]。研究還發(fā)現(xiàn)，矮小型褐殼蛋雞的蛋比重、蛋殼強(qiáng)度、哈氏單位和蛋黃比例均顯著高于正常型褐殼蛋雞，其蛋殼質(zhì)量也優(yōu)于正常型褐殼蛋雞，但蛋殼厚度差異不大[11]。

黃貝瑩等通過飼喂普通蛋雞日糧和不飽和脂肪酸含量較高的5%亞麻油日糧，觀察在日糧不同脂肪酸水平下矮小型和普通型褐殼蛋雞在卵黃沉積脂肪酸效率上的異同，試驗(yàn)結(jié)果表明，dw基因顯著地影響卵黃多種脂肪酸的沉積，矮小型雞卵脂中花生四烯酸[20B4（n-6）]的含量顯著高于普通型 雞 亞 麻 油 酸 [18B3（n-3）]、EPA[20B5（n-3）]、DHA[22B6（n-3）]含量（P＜0.05），矮小型雞略高于普通型雞，但兩者未存在顯著差異（P＞0.05），對卵脂飽和脂肪酸（SFA）總量的影響，基因型與日糧脂肪酸水平存在顯著的互作（P＜0.05）[12]。

3.3 飼料轉(zhuǎn)化率

dw基因可顯著提高蛋雞飼料轉(zhuǎn)化率，顯著降低肉用型雞制種成本。無論是重型雞還是輕型雞，生長期矮小型雞飼料報(bào)酬均高于正常型同胞，產(chǎn)蛋期間，肉用種雞矮小型母雞比正常型雞的飼料報(bào)酬提高約15%～20%，比中型褐殼蛋雞提高20%～25%。

3.4 其他

研究證實(shí)，矮小雞對高溫有較強(qiáng)的抵抗力和適應(yīng)性。另有研究表明，矮小雞對馬立克氏病、螺旋體病均有一定的抵抗能力，對新城疫和球蟲病則無特別反應(yīng)。輕型品系的矮小雞，由于其體型小而不存在胸囊腫，但易感佝僂病、營養(yǎng)性皮炎和大腸桿菌病。

4 dw基因的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望

4.1 矮小雞父母代應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)分析

相比正常雞，引入dw基因選育的矮小雞的主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為：脛骨比正常性短約33%，體重比正常性低約30%；耗料量較少，平均可節(jié)省飼料約20%～30%；抗熱應(yīng)激能力較強(qiáng)；矮小雞基礎(chǔ)代謝率較低，且性情溫馴，易管理，飼養(yǎng)密度較大；對細(xì)菌性疾病和馬立克病有一定的抗病力；矮小型蛋雞產(chǎn)蛋率較高，產(chǎn)雙黃蛋和畸形蛋少，種蛋合格率可提高約3%，入孵蛋孵化率高2%～3%，每只種雞可多產(chǎn)雛雞約1.5%～8.5%；產(chǎn)蛋期死淘率較低；消化系統(tǒng)發(fā)達(dá)，消化器官比正常型重約17%，腺胃乳頭多約 36%[1-2，13-16]。

矮小雞父母代的主要缺點(diǎn)表現(xiàn)為：育成期的管理很重要，易早熟，若開產(chǎn)初期達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)影響早期蛋重；蛋重較正常型輕1～3 g。

綜合可見，在正常型雞中引入dw基因選育新的矮小雞品系，可以有目的的對正常型雞的生產(chǎn)性能和繁殖性能、耗料量和產(chǎn)蛋性能等諸多特性進(jìn)行改良，從而培育出更受市場歡迎的產(chǎn)品。

4.2 dw基因在雞育種和生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

4.2.1 國內(nèi)外應(yīng)用dw基因推出的主要配套系

近三十年來，矮小雞已成為家禽生產(chǎn)和育種研究領(lǐng)域熱點(diǎn)，國外諸多育種公司推出許多廣受市場歡迎的配套系，例如法國伊莎明星、法國安康紅、法國撒蘇、紅寶矮小型等。近年來，我國研究者也積極投身矮小雞的生產(chǎn)、應(yīng)用和育種研究當(dāng)中。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)通過三元雜交育成的“農(nóng)大3號”節(jié)糧小型蛋雞配套系。節(jié)糧小型蛋雞配套系經(jīng)過5年示范推廣和配套飼養(yǎng)管理技術(shù)的研究，不僅生產(chǎn)性能穩(wěn)定，且經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。飼養(yǎng)節(jié)糧小型蛋雞在高產(chǎn)的同時(shí)能節(jié)省飼料約20%，且能有更高的飼養(yǎng)密度，從而能獲得更大經(jīng)濟(jì)效益。在黃羽肉雞上的應(yīng)用，中國農(nóng)科院畜牧所、上海農(nóng)學(xué)院、廣東省農(nóng)科院和廣東省佛山墟崗黃畜牧有限公司開展的工作較早。目前，在市場上矮小雞品系主要有康達(dá)爾132、溫氏黃、江村黃、嶺南黃、墟崗黃、新廣黃等[2]。

4.2.2 在黃羽肉雞生產(chǎn)配套中的應(yīng)用

肉質(zhì)鮮美、風(fēng)味獨(dú)特的黃羽肉雞廣受中國消費(fèi)者的喜愛。但中國本土黃羽肉雞在市場推廣當(dāng)中因?yàn)槠渖L性能和繁殖性能差、耗料量大、繁殖密度低等原因使其應(yīng)用受到限制。而dw基因?yàn)辄S羽肉雞的育種和應(yīng)用提供了新方向。

dw基因在黃羽肉雞育種中常作為配套系中的母系。配套模式如下：

雖然實(shí)際生產(chǎn)中工作較為復(fù)雜，但三系或四系配套因其能更好的利用雜種繁殖，從而使商品代有望獲得較大的雜種優(yōu)勢，且純種飼養(yǎng)量較少。但無論那種配套方式，父母代的母雞均為含dw基因的矮小型個(gè)體。利用dw基因培育矮小型母本品系，在黃羽肉雞生產(chǎn)配套中已成為主流模式[1]。

4.3 dw基因的應(yīng)用前景與展望

在實(shí)際生產(chǎn)中，現(xiàn)代養(yǎng)雞業(yè)的飼料費(fèi)用要占養(yǎng)殖總費(fèi)用的50%以上，矮小雞由于其體型小，所用于維持需要的營養(yǎng)物質(zhì)消耗就相對較少，同時(shí)基礎(chǔ)代謝率較低，飼料利用率也比正常型同胞要高，因而可在生產(chǎn)中節(jié)省大量飼料，顯著降低飼養(yǎng)成本，為養(yǎng)殖者帶來豐厚的經(jīng)濟(jì)效益[17]。矮小雞的生產(chǎn)性能和正常型雞差別不大，有些方面還有所改進(jìn)，同時(shí)矮小雞飼養(yǎng)密度高，占用房舍面積較少，單位面積的飼養(yǎng)量和提供的禽產(chǎn)品數(shù)量要多，飼養(yǎng)成本較低，經(jīng)濟(jì)效益明顯，因而很多家禽育種公司都致力于矮小雞種的培育工作，開發(fā)了許多配套系，并將矮小型雞種推入世界家禽市場，受到養(yǎng)殖者和消費(fèi)者的認(rèn)可和青睞。

在科學(xué)研究工作中，矮小雞提供了一個(gè)特殊的cGHR基因缺失的動(dòng)物模型，可以用于研究萊倫氏癥候群（生長激素緩慢癥候群），同時(shí)還可用于研究與機(jī)體生長調(diào)控相關(guān)的重要因子（甲狀腺激素、GH、GHR和IGFs）的結(jié)構(gòu)與功能以及其代謝調(diào)控。而GH在細(xì)胞增殖與分化、脂肪酸代謝、糖代謝、蛋白質(zhì)合成、生殖、延長壽命和正常的生長過程中都扮演重要的角色。然而，除了腦垂體和肝臟，GH在其他各個(gè)組織中的生理機(jī)能還不明確。由此可見矮小雞是用來研究GH多方面功能的良好的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。因此，dw基因具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和廣闊的應(yīng)用、研究前景，值得進(jìn)一步深入研究、開發(fā)和利用。

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