馬性格行為的測試方法及相關(guān)候選基因研究進(jìn)展

薩如拉，額日登圖

（1.內(nèi)蒙古錫林郭勒職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000；2.鑲黃旗畜牧工作站，內(nèi)蒙古 鑲黃旗 013250）

遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，人的行為表現(xiàn)和性格的30%～50%是由基因因素控制，可見基因在人的行為表現(xiàn)和性格形成過程中起著重要作用，甚至人們相互不同性格特征的部分原因就是攜帶的基因序列存在差異［1］。 性狀表現(xiàn)受遺傳和環(huán)境因素影響，行為表現(xiàn)也受這兩種因素制約。例如，不同品種狗在膽量和銜取行為上存在較大差異，這是由遺傳因素所致，但通過訓(xùn)練也可對該行為產(chǎn)生較大影響［2］。 根據(jù)諸多文獻(xiàn)在動(dòng)物性格行為的研究上可以采用問卷調(diào)查、曠場測試、新奇測試等測試方法評估動(dòng)物的性格行為，進(jìn)一步與遺傳因素結(jié)合揭示動(dòng)物行為與基因的關(guān)聯(lián)。 筆者結(jié)合前人研究敘述了馬性格行為遺傳研究概況及常用候選基因，希望在以后的工作及研究當(dāng)中探索更多與馬性格行為有關(guān)的基因并與實(shí)踐結(jié)合，推進(jìn)現(xiàn)代馬業(yè)蓬勃發(fā)展。

1 行為測試方法

行為測試方法雖然多樣， 但都是依據(jù)環(huán)境因素影響來實(shí)施。首先制定需要觀察的項(xiàng)目，然后對研究動(dòng)物施加外界影響， 通過觀察動(dòng)物表現(xiàn)的反應(yīng)特征，對觀察項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和差異分析。

1.1 問卷調(diào)查

許多研究者通過調(diào)查訪問對動(dòng)物行為進(jìn)行評估。Yukihide 等［3］采用問卷調(diào)查評估馬四種性格行為，即“憂慮”“可訓(xùn)練性”“溫順”“大門入口”，在兩個(gè)隔離的馬群中這些因素被保留下來。 Yukihide等對86 匹賽馬性格行為進(jìn)行了問卷調(diào)查，通過五點(diǎn)規(guī)模問卷獲得的性格打分的因子分析顯示了3個(gè)相互獨(dú)立的因子，即焦慮、好奇性和理解性。 進(jìn)一步進(jìn)行氣球反應(yīng)測試記錄了馬匹行為變化和心率。通過問卷調(diào)查和新奇測試方法的比較顯示，問卷調(diào)查是評估馬匹性格性狀的有效方法， 尤其對于與焦慮性狀有關(guān)的行為。Hausberger 等［4］為了調(diào)查成年馬對人的關(guān)系， 觀察224 匹成年馬的反應(yīng)并對其進(jìn)行簡單評估，發(fā)現(xiàn)不同品種馬對待人的反應(yīng)有差異。 這些結(jié)果表明，在該項(xiàng)研究中改進(jìn)后的問卷調(diào)查對實(shí)際應(yīng)用是有益的。 這一調(diào)查將成為今后對馬性格研究的良好工具。

1.2 曠場行為測試

曠場行為測試（open-field test）是研究動(dòng)物的行為遺傳和焦慮等情感變化行為的測試方法，多用于嚙齒類動(dòng)物，還可用于分析家禽、馬和豬等動(dòng)物的行為研究［5］。 曠場行為測試通過所研究動(dòng)物在陌生環(huán)境中自主行為、 探究行為和伴隨的情感變化表現(xiàn)，評價(jià)動(dòng)物在新環(huán)境下的探索、焦慮度和適應(yīng)性等行為。

1.3 性情測試

性情與行為有密切的關(guān)聯(lián)， 性情是行為表現(xiàn)的基礎(chǔ)，它的多樣化導(dǎo)致了行為的表現(xiàn)差異。有些研究者對狗進(jìn)行了性情測試， 他們在測試當(dāng)中由有經(jīng)驗(yàn)的人以擬定好的標(biāo)準(zhǔn)評估狗的行為并打分，或是測試完成后對狗行為進(jìn)行打分。日本的研究者們在馬上也進(jìn)行過性情測試， 比如把馬單獨(dú)放在一個(gè)它們熟悉的馬舍或在一個(gè)新的環(huán)境如有掛氣球、傘、有色條幅的房間里，然后記錄心率或是觀察它們的行為。 Wolff 等［6］對1～3 歲馬匹的性格進(jìn)行了不同的測試，如隔離測試（arena test）、新奇測試（novel object）和處理測試（handling test），結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同年齡和性別的馬在行為模式上沒有差異，但是在這些測試之間有個(gè)體差異。 隔離測試主要表示動(dòng)物的合群性程度，而其他兩個(gè)測試主要反映馬恐懼的固有程度。 這些個(gè)體特性可能有遺傳基礎(chǔ)，在測試當(dāng)中大部分情況下半同胞比無關(guān)個(gè)體表現(xiàn)出相似的行為模式。

2 性格行為候選基因及相關(guān)研究

行為屬于數(shù)量性狀， 參與行為形成的基因被稱為數(shù)量性狀基因座， 基于數(shù)量性狀基因座的分析方法常用于行為遺傳學(xué)研究， 并多采用候選基因法。 這些候選基因大部分是如神經(jīng)遞質(zhì)受體基因和與其代謝有關(guān)的酶和基因等。 前人的研究結(jié)果均表明動(dòng)物的性格行為性狀與候選基因的多態(tài)性有一定的關(guān)聯(lián)。

2.1 多巴胺能系統(tǒng)相關(guān)基因

在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中存在特殊的多巴胺能系統(tǒng)，其神經(jīng)介質(zhì)是多巴胺。多巴胺作為神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì)， 傳遞興奮及情感信息， 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)與人的情欲、感覺、各種上癮行為有關(guān)。 有關(guān)研究提出人的性格包含探求新奇、避免傷害、獎(jiǎng)勵(lì)和毅力等4 個(gè)組分，并且每個(gè)組分有不同的神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)和遺傳途徑，探求新奇性格是由多巴胺能系統(tǒng)決定的［7］。多巴胺通過與多巴胺受體靶向結(jié)合而發(fā)揮作用，不同受體組合形式起著不同的作用。

2.1.1 多巴胺D4 受體基因目前對多巴胺D4受體的研究較多，DRD4 作為G 蛋白偶聯(lián)受體家族中的5 個(gè)多巴胺受體之一， 能夠與人腦神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì)多巴胺結(jié)合， 產(chǎn)生新奇探求的行為表現(xiàn)。DRD4 基因主要表達(dá)在神經(jīng)細(xì)胞里， 影響認(rèn)知和情感行為。研究發(fā)現(xiàn)，富于冒險(xiǎn)精神人的大腦中某種基因較奇特。從心理學(xué)角度來說，勇于冒險(xiǎn)和容易激動(dòng)是“探求新異刺激”的主要表現(xiàn)，相關(guān)研究表明這類人的DRD4 基因相比較為冷漠和冷靜的人，其DRD4 基因結(jié)構(gòu)更長［8-9］。 已有報(bào)道DRD4基因可變數(shù)串聯(lián)重復(fù)多態(tài)與人的新奇探求有關(guān)。在馬屬動(dòng)物上有18 bp 重復(fù)單位而且在種內(nèi)和種間有重復(fù)次數(shù)的差異。 Hasegawa 等［10］的研究表明馬DRD4 基因第三外顯子也存在1 個(gè)18 bp 端串聯(lián)重復(fù)多態(tài)性。Momozawa 等［11］結(jié)合問卷調(diào)查研究馬多巴胺D4 受體基因多態(tài)性與性格關(guān)聯(lián)發(fā)現(xiàn)，其第三外顯子上的1 個(gè)A-G 轉(zhuǎn)換影響馬的新奇探求和避免傷害行為。 Hori 等［12］對馬性格行為候選基因DRD4 基因進(jìn)行了研究， 他們比對7 個(gè)不同品種的DRD4 基因第三外顯子區(qū)序列， 在第三外顯子區(qū)發(fā)現(xiàn)了兩種多態(tài)，即VNTR 和SNPs，而且有些多態(tài)是品種特有的。日本馬G292A 的A 等位基因頻率遠(yuǎn)低于純血馬， 這與弱好奇心和高警戒性有關(guān)系， 表示日本馬應(yīng)該比純血馬好奇心強(qiáng)和警惕性弱些。 這個(gè)結(jié)論與Momozawa 的研究結(jié)果一致。 范彩云等［13］研究發(fā)現(xiàn)馬DRD4 基因含有4個(gè)外顯子和3 個(gè)內(nèi)含子，其序列與人、狗和鼠的同源性達(dá)75%以上。 不同品種之間DRD4 基因序列比對發(fā)現(xiàn)， 第一內(nèi)含子和第三外顯子存在一定的變異。

2.1.2 腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子基因（BDNF）腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子基因（BDNF）是G 蛋白偶聯(lián)受體家族中的一個(gè)類型，在神經(jīng)系統(tǒng)中廣泛表達(dá)，與動(dòng)物應(yīng)激、社會(huì)行為、記憶以及母性缺失有關(guān)［14］。 實(shí)驗(yàn)表明， 外界刺激、 訓(xùn)練方式和所處環(huán)境因素對BDNF 的mRNA 表達(dá)有一定的影響［15］。 切除鼠該基因會(huì)導(dǎo)致出生后很快死亡， 而且在中樞神經(jīng)和周邊神經(jīng)系統(tǒng)上發(fā)現(xiàn)異常。 BDNF 基因的不同基因型在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物情緒表現(xiàn)、 攻擊行為以及攝食方面存在顯著差異［16］。 還有研究表明，BDNF 突變基因型和動(dòng)物緊張行為存在顯著相關(guān)［17］，這種遺傳突變大多數(shù)情況下是由環(huán)境引起的［18］。 楊虹［19］研究發(fā)現(xiàn)BDNF 基因C222T 和G261C 多態(tài)位點(diǎn)與蒙古馬的咬人行為顯著關(guān)聯(lián)。

2.1.3 多巴胺-β-羥化酶基因（DBH） 多巴胺β羥化酶（DBH）在多巴胺轉(zhuǎn)變成去甲腎上腺素代謝過程中起到關(guān)鍵作用［20］。 趙曉萍等［21］的研究表明DBH 基因TaqⅠ多態(tài)性與帕金森病的遺傳易感性有關(guān)。 研究表明，楊虹［19］研究發(fā)現(xiàn)DBH（1）基因G758A 多態(tài)位點(diǎn)與蒙古馬的忍耐力和對其他馬友好行為有一定的相關(guān)性。

2.2 神經(jīng)遞質(zhì)一元胺代謝系統(tǒng)相關(guān)基因

與其他神經(jīng)遞質(zhì)一樣， 一元胺的分解代謝通過MAO 完成去甲基、經(jīng)COMT 催化完成兒茶酚胺的甲基化， 這兩個(gè)酶在行為遺傳調(diào)控中都有一定的作用。

2.2.1 兒茶酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶基因（COMT）COM 基因存在兩種形式，即水溶性（S-COMT）和膜結(jié)合（MB-COMT）。 兒茶酚胺轉(zhuǎn)移酶（COMT）主要通過降解多巴胺、腎上腺素、去甲腎上腺素等兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)發(fā)揮作用， 而在多巴胺表達(dá)的調(diào)控作用， 影響人的認(rèn)知和大腦額葉功能。 Kang等［22］研究表明在健康受試者中COMT 多態(tài)性與易怒和寬容性特征有關(guān)。 Stein 等［23］發(fā)現(xiàn)COMT 基因變異體會(huì)影響焦慮性狀。 在敲除小鼠COMT 基因的實(shí)驗(yàn)中，雄性攻擊性增加，而雌性情緒受到損傷［24］。楊虹［19］對蒙古馬的研究中發(fā)現(xiàn)COMT 基因G217A位點(diǎn)顯著影響蒙古馬的競爭性行為。 查干其其格［25］對馬COMT 基因多態(tài)性研究發(fā)現(xiàn)馬COMT 基因第二外顯子多態(tài)性與馬競爭性有顯著關(guān)聯(lián)，AB 型馬競爭性更強(qiáng)。

2.2.2 單胺氧化酶基因單胺氧化酶（MAO）是一種膜結(jié)合蛋白， 在多巴胺氧化代謝中發(fā)揮重要作用。 Popova 等［26］報(bào)道，敲除鼠MAO-A 基因后，成年鼠進(jìn)攻行為表現(xiàn)更高， 雄性鼠性欲增強(qiáng)。 人類MAO-A 基因上發(fā)現(xiàn)多個(gè)多態(tài)位點(diǎn)，在一個(gè)荷蘭家庭中，MAO-A 基因上的一個(gè)單堿基突變導(dǎo)致所有男性成員的極端暴力行為［27］。Hashizume 等［28］在犬單胺氧化酶B 基因 （MAO-B） 上的遺傳變異分析， 認(rèn)為MAO-B 可能與犬的攻擊行為有關(guān)。 這些研究說明MAO 基因多態(tài)性與沖動(dòng)及攻擊行為有關(guān)。

2.3 血清素能系統(tǒng)相關(guān)基因

血清素能系統(tǒng)在性格行為抑制系統(tǒng)中發(fā)揮作用，又稱為5-羥色胺能（5-HT）系統(tǒng)。 大量研究表明，5-HT 受體與焦慮、沖動(dòng)和攻擊行為有關(guān)。斯欽高娃等［29］研究中得出HTR1b（A1316G）基因BB 型馬在對人友好、配合性、和諧性、忍耐性、合群性方面表現(xiàn)突出，而AB 型馬好奇性、警惕性、易激動(dòng)性等性格較強(qiáng)。 SLC6A4 基因是5-HT 轉(zhuǎn)運(yùn)體基因的一種。 Momozawa 等［30］把馬SLC6A4 基因作為影響馬匹焦慮性狀的候選基因進(jìn)行多態(tài)性研究表示SLC6A4 基因編碼區(qū)序列與其他哺乳動(dòng)物高度同源，而且在遺傳上不具有親緣關(guān)系的10 匹純血馬序列比對當(dāng)中發(fā)現(xiàn)4 個(gè)單核苷酸多態(tài)， 并進(jìn)行了RH 圖譜分析。 蒙古馬SLC6A4 基因多態(tài)性研究表明，SLC6A4（1）基因T1362C 變異與神經(jīng)質(zhì)、警惕性、敏感性等顯著相關(guān)，這一點(diǎn)可以從對馬具的反應(yīng)和捕捉行為的響應(yīng)性可以看出。 SLC6A4（3）基因AT1615-1616GC 變異與蒙古馬的情緒性行為有關(guān)［19］。

3 結(jié)束語

現(xiàn)代馬業(yè)急速發(fā)展的今天， 人們對馬不僅要求力速兼?zhèn)?、體質(zhì)健壯，而且更注重馬性格氣質(zhì)的穩(wěn)重可靠性。 對于運(yùn)動(dòng)馬、競技馬、娛樂用馬而言，性格溫順、易于調(diào)訓(xùn)、易于駕馭、便于飼養(yǎng)管理等性狀是現(xiàn)代馬培育和發(fā)展的基礎(chǔ)和重點(diǎn)。 充分認(rèn)識(shí)和了解馬性格行為與遺傳信息的相關(guān)性，對馬的調(diào)教、飼養(yǎng)，尤其對現(xiàn)代馬的選育具有重大意義。