基因雜合度與免疫反應(yīng)性關(guān)系的研究進(jìn)展

項(xiàng)性龍，姜?jiǎng)灼剑瑒⒐瓠?/p>

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，湖北武漢 430070）

綜述與專論

基因雜合度與免疫反應(yīng)性關(guān)系的研究進(jìn)展

項(xiàng)性龍，姜?jiǎng)灼?，劉桂?/p>

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，湖北武漢 430070）

基因雜合度與動(dòng)物的性能之間存在著復(fù)雜的關(guān)系。通過比較研究發(fā)現(xiàn)，雜種個(gè)體免疫細(xì)胞數(shù)量高于同品種的純合個(gè)體，并在免疫系統(tǒng)激活程度上存在差異，故而表現(xiàn)出更好的抗病能力。說明個(gè)體雜合度水平與疫苗的反應(yīng)性間存在密切的關(guān)系。為探尋個(gè)體基因雜合度與疫苗反應(yīng)性之間的關(guān)系，文章綜述了基因雜合度和疫苗免疫反應(yīng)方面的研究進(jìn)展，以期為抗病育種提供參考。

個(gè)體基因雜合度;免疫反應(yīng)性;相互關(guān)系

家畜雜種優(yōu)勢表現(xiàn)在生產(chǎn)性能、生活力和抗病力都比相應(yīng)的純種親本高?，F(xiàn)代畜牧業(yè)廣泛應(yīng)用雜種優(yōu)勢以提高生產(chǎn)效率?？共×κ羌倚笾匾纳婺芰?，科研工作者為了培育具有抗病力高的品種付出了長時(shí)間的努力，比如，為了增進(jìn)牛的耐熱性和抗病能力，在炎熱地區(qū)的用婆羅門牛與其他品種雜交育種，培育耐熱和抗病的新品種。品種間雜交產(chǎn)生的雜交優(yōu)勢是顯而易見的。同樣的，基因組的雜合性也是源于親本間的遺傳距離，這種遺傳距離反映了雜種后代基因型的雜合程度。這種雜合程度若被量化對雜種組合的篩選和育種周期的縮短都有幫助。因而，分析基因組的雜合度與雜種優(yōu)勢的關(guān)系備受重視。其中，基因雜合度與免疫反應(yīng)性之間的關(guān)系又是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。本文對這個(gè)領(lǐng)域的研究進(jìn)行綜述，以供學(xué)術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)參考。

1 基因雜合度的相關(guān)研究

雜種優(yōu)勢在畜牧生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用并發(fā)揮了巨大的作用，目前已用配合力測定等方法測定了動(dòng)物生長、胴體和繁殖性能方面的雜種優(yōu)勢［1-4］。關(guān)于雜種優(yōu)勢機(jī)理的假說主要有顯性假說、超顯性假說和上位效應(yīng)，以及圍繞這3種假說出現(xiàn)了大量的各個(gè)層次的驗(yàn)證性研究。這些假說在解釋雜種優(yōu)勢產(chǎn)生的機(jī)理時(shí)各有優(yōu)點(diǎn)和不足，但目的都是為了生產(chǎn)實(shí)踐，然而雜種優(yōu)勢產(chǎn)生的最重要的原因在于基因的雜合性。因此，直接研究基因雜合性對生產(chǎn)性能的影響可能比較容易從基因水平分析產(chǎn)生雜種優(yōu)勢的規(guī)律，而對基因雜合度的判斷標(biāo)準(zhǔn)則是以個(gè)體基因雜合度的計(jì)算值來衡量，個(gè)體基因雜合度的計(jì)算是以某動(dòng)物基因組內(nèi)所有基因座的取樣（n），其中雜合座位數(shù)（H）與取樣座位數(shù)（n）的比值。它反映的是一個(gè)個(gè)體的基因雜合程度。通過雜合度的評判，不僅對提高品種的生產(chǎn)性能有著積極的意義，更對動(dòng)物繁殖和進(jìn)化分析乃至很多動(dòng)物的重要性狀的選育提供指導(dǎo)。

David Laloi等［5］對成年蜥蜴交配機(jī)會(huì)進(jìn)行了雜合性的研究，發(fā)現(xiàn)蜥蜴的選擇交配機(jī)會(huì)與5個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記位

點(diǎn)的雜合程度有一定的關(guān)系。當(dāng)雄性個(gè)體的雜合度為0.8時(shí)，拒絕其在1日內(nèi)與雌性交配;當(dāng)雜合度在0.6～0.8時(shí)，拒絕在2日內(nèi)與雌性交配。同時(shí)，在相同的接受與拒絕的情況下，雄性個(gè)體雜合度也是不一樣的。這樣通過雜合度的分析可以大大提高動(dòng)物的交配率，間接增加受胎率。近年來，分子進(jìn)化的研究是熱點(diǎn)，而研究的方法更是多種多樣，而通過雜合度的研究來闡明物種起源就是其中之一。Chang等［6］通過微衛(wèi)星DNA標(biāo)記對國內(nèi)鵪鶉和兩個(gè)野生鵪鶉進(jìn)行遺傳多樣性分析，根據(jù)比較得出野生鵪鶉具有豐富的遺傳多樣性，它的多態(tài)信息含量和平均雜合度都是比較高的，分別為0.573 2和0.662 1；而國內(nèi)鵪鶉較低,分別為0.546 7和0.593 3；野生日本鵪鶉與國內(nèi)鵪鶉有很小的差別。這些結(jié)果在分子水平上支持了國內(nèi)鵪鶉起源于野生日本鵪鶉的假設(shè)。

雜合度的研究對物種起源是有一定的作用，但是研究者最主要的是分析其與動(dòng)物生長性狀之間的關(guān)系，尤其是對豬的生長性能影響的研究較多。同時(shí)，也有研究者對特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)物也進(jìn)行了研究。都表明雜合度與動(dòng)物的生長性能之間存在著比較復(fù)雜的關(guān)系。

劉桂瓊等［7-10］對豬的肉質(zhì)、胴體性狀和雞的生長、屠體形狀進(jìn)行了相關(guān)的研究，結(jié)果表明，將個(gè)體基因雜合度控制在一個(gè)合適的水平，從而綜合利用相關(guān)的性狀，提高個(gè)體的胴體生產(chǎn)性能，獲得較高的雜種優(yōu)勢。

姜?jiǎng)灼降龋?1-14］通過對牦牛泌乳性能的測定，并對每個(gè)個(gè)體進(jìn)行6個(gè)乳蛋白基因座的基因分型，得出隨著個(gè)體基因雜合度的增加,產(chǎn)奶量、乳脂和α-乳清蛋白3個(gè)泌乳性狀值顯著增加，當(dāng)個(gè)體基因雜合度為0.333 3時(shí),產(chǎn)奶量最高,當(dāng)個(gè)體基因雜合度為0.500 0時(shí),乳脂率和α-乳清蛋白含量最高。同樣，在豬的研究上也出現(xiàn)了相似的結(jié)果，得出同一性狀在不同的個(gè)體基因雜合度水平表型值不同，在某一特定的雜合度水平時(shí)達(dá)最高，因此得出在豬選配時(shí)將個(gè)體基因雜合度控制在恰當(dāng)?shù)乃剑梢允鼓康男誀畹谋硇椭底罡?。相關(guān)研究顯示，利用標(biāo)記估測個(gè)體基因雜合度，比較不同個(gè)體基因雜合度水平下生長性狀的差異，研究個(gè)體基因雜合度對畜體生長性狀的影響，以期為畜體的雜種優(yōu)勢利用提供基礎(chǔ)資料。

在當(dāng)前的雜合度研究中，越來越多的研究者開始重視雜合度與很多重要性狀的關(guān)系，通過兩者的相關(guān)性，以期以雜合度的高低選育性狀，這也是一種全新的方法。因此，研究基因雜合度是一項(xiàng)很有實(shí)際意義的工作。

2 免疫反應(yīng)性的相關(guān)研究

疫苗不僅是預(yù)防和治療細(xì)菌、病毒、寄生蟲等引起的各種傳染病的有效方法，而且也是抗腫瘤和自身免疫等疾病的有效手段。尤其基因疫苗是疾病防控領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，但是，基因疫苗的抗原反應(yīng)性是該研究領(lǐng)域需要解決的問題，各國研究者也為此努力開辟新的途徑。而羊痘又是現(xiàn)代畜牧場防疫的重病，同時(shí)也是很好的研究素材，若能最大地提高疫苗的效果，則能大大提高畜牧場的效益。因而，眾多研究者從不同的方面來分析和改善疫苗，以求最大限度地發(fā)揮疫苗的防疫效果。

Chowdhury等［15］在孟拉加當(dāng)?shù)氐貐^(qū)分離一種減毒毒株制成羊痘疫苗，以此對30只山羊進(jìn)行免疫，得出在免疫后15 d就有很好的效果，30 d時(shí)效果更好；再與超免血清相比，30 d時(shí)效果最好。弱毒苗確實(shí)有一個(gè)很好的效果，但是比較單一的預(yù)防疾病，如今出現(xiàn)了很多聯(lián)合疫苗，研究表明也有很好的免疫效果。GelagayAyalet等［16］用小反芻獸疫（PPR）和羊痘（SGP）聯(lián)合免疫山羊與綿羊，再用PPR和SGP對羊只進(jìn)行攻毒試驗(yàn)。在對羊痘的攻毒試驗(yàn)中，聯(lián)合疫苗組有8.3%的羊只出現(xiàn)羊痘癥狀，而對照組則有52.6%；而在PPR的攻毒試驗(yàn)中，聯(lián)合疫苗組100%地防止了病癥的出現(xiàn)，而對照組則有37.5%出現(xiàn)癥狀。相同的結(jié)果也很多，Chaudhary等［17］也用小反芻獸疫（PPR）和羊痘（SGP）制成聯(lián)合疫苗，并與相應(yīng)的單獨(dú)苗進(jìn)行比較抗體滴度，結(jié)果顯示，羊痘疫苗和聯(lián)合疫苗都能誘導(dǎo)體液反應(yīng)，羊痘疫苗在7～14 d急劇增長，在21 d分泌最高，相應(yīng)的聯(lián)合疫苗在相同的時(shí)間里抗體分泌比單獨(dú)苗要高。在30 d接受攻毒試驗(yàn)時(shí)，聯(lián)合疫苗抗體分泌更高。因而，不管是弱毒苗還是聯(lián)合疫苗，疫苗的免疫反應(yīng)性都是一樣的，抗體峰值出現(xiàn)的時(shí)間段都是沒有明顯的不同，只是抗體的滴度有差別。如何最大量地提高抗體分泌的峰值一直是研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。

現(xiàn)今,畜牧場使用疫苗來預(yù)防某些疾病，既是經(jīng)濟(jì)有效的又是安全可行的方法。但是同一種疫苗在不同的群體中則會(huì)有不一樣的效果，這種差異主要來源于所選群體的不同，比如一種疫苗在同一品種中使用，成年羊接受疫苗免疫后所產(chǎn)生的抗體效價(jià)比羔羊高；另外在成年羊或羔羊中抗體效價(jià)也是不一樣的，因而人們在分析與疫苗反應(yīng)性的相關(guān)影響因素中，大部分研究者都是選擇研究與疫苗本身的相關(guān)因素，比如疫苗的抗原表位、佐劑影響等，而很少關(guān)注所選擇的品種種類與群體質(zhì)量的關(guān)系；還有在觀察疫苗反應(yīng)性效果的評判因素中，試驗(yàn)者大多選擇的是直接測定抗體，而免疫細(xì)胞和免疫因子也是疫苗反應(yīng)性高低的一個(gè)間接評判標(biāo)準(zhǔn)，在維持機(jī)體免疫反應(yīng)中也起到很重要的作用。

3 基因雜合度與免疫反應(yīng)性的相互關(guān)系

Marie等［18］在對環(huán)尾狐猴微衛(wèi)星標(biāo)記位點(diǎn)雜合度與寄生蟲患病率和血液指標(biāo)關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，雜合度高的個(gè)體與純合個(gè)體相比很少感染寄生蟲，并且有很高的淋巴

細(xì)胞數(shù)（白細(xì)胞）。在果蠅上也觀察到相同的結(jié)果［19］。可能的原因是白細(xì)胞能夠增強(qiáng)自身免疫系統(tǒng)，抵御寄生蟲的感染和預(yù)防疾病。這些結(jié)果符合雜種優(yōu)勢理論，即雜種個(gè)體比純合個(gè)體有更強(qiáng)的生活力和抗病力。這就是說，雜合程度對抗病力也是有影響的。Penelope等［20］對野生蜜蜂遺傳多樣性與寄生蟲患病率和免疫力關(guān)系的研究中得出，在昆蟲種群中，雜合性越低，寄生蟲的患病率就會(huì)越高。酶化酵素是無脊椎動(dòng)物免疫系統(tǒng)的重要組成成分，正常情況下以酶化酵素前體形式存在，當(dāng)受到感染時(shí)激活成酶化酵素進(jìn)行防御。在該試驗(yàn)蜜蜂群體中，高雜合度的個(gè)體酶化酵素水平較低。產(chǎn)生這樣的結(jié)果可能有2種機(jī)制，近交個(gè)體可能降低了酶化酵素的免疫活性，導(dǎo)致更容易感染寄生蟲；其次，在群體遺傳多樣性較低的情況下，寄生蟲感染并傳播更快。這種理論與人類遺傳學(xué)理論是一致的，人口遺傳的同質(zhì)性導(dǎo)致較高的寄生蟲患病率［21-22］。人們發(fā)現(xiàn)在許多其他物種，尤其是脊椎動(dòng)物，遺傳發(fā)育不全的個(gè)體則有更高的寄生蟲患病率。同樣的，寄生蟲的感染與免疫系統(tǒng)激活的程度有著間接的關(guān)系。酶化酵素的水平與寄生蟲的感染呈負(fù)相關(guān)［23］，這種負(fù)相關(guān)更能表現(xiàn)出雜合性低的蜜蜂有比較低的免疫能力。

綜合相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，個(gè)體基因雜合度對個(gè)體抗病力有積極的作用，只是在座位基因的選擇和雜合水平的高低上需要做大量的研究。

在現(xiàn)代脊椎動(dòng)物群體中，疫苗是預(yù)防疾病的重要手段，它與雜合度間存在密切關(guān)系，雜合度高的個(gè)體有較多的淋巴細(xì)胞數(shù)，而淋巴細(xì)胞又是機(jī)體預(yù)防及抵抗疾病的重要因素，同時(shí)淋巴細(xì)胞又能產(chǎn)生抗體，故而當(dāng)雜合度高的個(gè)體接受疫苗免疫后，會(huì)產(chǎn)生更高的抗體滴度，會(huì)有更高的反應(yīng)性和疫苗保護(hù)力。因而，今后應(yīng)對基因雜合度與疫苗的反應(yīng)性進(jìn)行研究，以期為家畜疾病預(yù)防提供新的參考。

［1］Baas T J，Christian L L，Rothschild M F.Heterosis and recombination effects in Hampshire and Landrace swine;performance and carcass traits［J］.AnimSci，1992，70（1）:99-105.

［2］Baas T J，Christian L L，Rothschild M F.Heterosis and recombination effects in Hampshire and Landrace swine;maternal traits［J］.Anim Sci，1992，70（1）:89-98.

［3］Kuhlers D L，Jungst S B，Little J A.An experimental comparison of equivalent terminal and rotational crossbreeding systems in swine:sow and litter performance［J］.AnimSci，1994，72（3）：584-590.

［4］Jungst S B，Kuhlers D L，Little J A.Heterosis losses resulting from incorrect matings in a three-breed rotational crossbreeding system in pigs［J］.AnimSci，1998，76（1）:29-35.

［5］David L，Christophe E，Pierre F，et al.Female choice for heterozygous mates changes along successive matings in a lizard［J］.Sci Verse Science Direct，2011，88:149-154.

［6］Chang G B，Chang H，Liu X P，et al.Genetic diversity of wild quail in ChinaascertainedwithmicrosatelliteDNAmarkers［J］.AnimSci，2007，20（12）:1783-1790.

［7］劉桂瓊，姜?jiǎng)灼?，熊遠(yuǎn)著，等.豬個(gè)體基因雜合度對胴體性狀的影響［J］.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004（1）:70-73.

［8］劉桂瓊，姜?jiǎng)灼?，熊遠(yuǎn)著，等.豬個(gè)體基因雜合度對肉質(zhì)的影響［J］.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003（1）:59-63.

［9］劉桂瓊.雞生長和屠體性狀遺傳及其生長性能的關(guān)系［D］.江蘇：揚(yáng)州大學(xué)，2005.

［10］Liu GQ，JiangXP，WangJ Y，et al.Correlations between heterozygosity atmicrosatelliteloci，meand2andbodyweightinaChinesenativechicken［J］.J AnimSci，2006，12（19）:1671-1677.

［11］姜?jiǎng)灼?，熊遠(yuǎn)著，劉桂瓊，等.豬個(gè)體基因雜合度對生長性狀的影響［J］.遺傳學(xué)報(bào)，2003（5）:36-41.

［12］姜?jiǎng)灼?，熊遠(yuǎn)著，鄧昌彥，等.豬微衛(wèi)星座位雜合度與肌肉肌苷酸含量的關(guān)系［J］.畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào)，2003（4）:14-19.

［13］姜?jiǎng)灼?，毛永江，熊遠(yuǎn)著，等.牦牛乳蛋白基因雜合度與泌乳性能的關(guān)系［J］.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003（3）：71-75.

［14］JiangX P，Liu G Q，Xiong Y Z.Investigation of gene and microsatellite heterozygosities correlated togrowth rate in the Chinese Meishan pig［J］.J AnimSci，2005，18（7）:927-932.

［15］ChowdhuryM，Sultana N，AzamM，et al.Detection ofthe antibodytiter ofgoatpoxvaccinedevelopedbyBLRIintheKhulnaregion［J］.Bangladesh J Innov，2012，6（1）:73-80.

［16］Gelagay A，Nigussu F，Shiferaw J，et al.Study on immunogenicity of combined sheep and goat poxand peste des petitis ruminants vaccines in smallruminantsinEthiopia African［J］.JournalofMicrobiologyResearch，2012，6（44）:7212-7217.

［17］ChaudharySS，PandeyKD，Singh R P，et al.Averocell derived combined vaccine against sheep poxand Peste des Petits ruminants for sheep［J］.Vaccine，2009，27:2548-2553.

［18］MarieJE，CathyV，ChristineM，etal.DreaInbreedingdepressioninringtailedlemurs（Lemurcatta）:geneticdiversitypredictsparasitism，immunocompetence，and survivorship［J］.ConservGenet，2008，9:1605-1615.

［19］Luong L T，Heath B D，Polak M.Host inbreeding increases susceptibilitytoectoparasitism［J］.Evol Biol，2007，20:79-86.

［20］Penelope R W，MatthewCT，Mark J F，et al.Genetic diversity，parasite prevalenceandimmunityinwildbumblebees［J］.ProcBiolSci，2011，278: 1195-1202.

［21］ShermanPW，SeeleyTD，ReeveHK.Parasites，pathogens，andpolyandry in social Hymenoptera［J］.Naturwissenschaften，1988，131:602-610.

［22］Baalen M，Beekman M.The costs and benefits of genetic heterogeneity in resistance against parasites in social insects［J］.Am Nat，2006，167: 568-577.

［23］Siva-Jothy M T，Tsubaki Y，Hooper R E，et al.Investment in immune function under chronic and acute immune challenge in an insect［J］. Physiol Entomol，2001，26:1-5.

Progress in Relationship of Gene Heterozygosity with the Immunoreactivity

XiangXing-long，JiangXun-ping，Liu Gui-qiong
（College ofAnimal Science and Technology，HuazhongAgricultural University，Wuhan 430070，China）

There are complex relationships between the individual gene heterozygosity and the vaccine reactions.In order to explore it，this paper reviewed the progress，and it was found that the heterozygous individuals had more immune cells and more active immune reactions than the homozygous individuals，sowith better resistance todiseases.However，the suitable heterozygosity level should be determined byexperiment.

individual gene heterozygosity；immunoreactivity；relationship

Q341

A

2095-3887（2014）01-0041-03

10.3969/j.issn.2095-3887.2014.01.013

2013-11-07

國家肉羊產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS-39-03A）

項(xiàng)性龍（1990-），男，碩士研究生。

姜?jiǎng)灼?，男，教授，博士生?dǎo)師。