绵羊主基因的研究进展

绵羊为人类提供纤维、肉、奶及皮等各种产品，作为世界上重要的可再生资源，在农业生产中占有重要的地位，长期以来，人们育成了数以百计的品种及品系，但是常规的育种进展却只有0．4％～3％，而分子育种少则2～3代，多则4～5代就可育成一个新品种，如制成基因诊断试剂盒，这一过程还可缩短，对个别主效基因的选择可起到立竿见影的效果。本文就绵羊几个主基因的遗传机理、基因功能等的研究进展进行阐述，以在绵羊育种工作中起参考作用。

1 Callipyge基因

1983年，在美国俄亥拉马州的道塞特羊群发现一公羊肌肉特别发达，其后代部分表现该性状（双肌臀性状），研究表明，该性状由常染色体上的基因突变引起，已被定位于18号染色体端粒区，该基因便是Callipyge基因，目前已经通过侧翼DNA标记将Callipyge基因定位于18号染色体端粒区微卫星标记CSSM118和TGLA122之间，与CSSM118和TGL112；分别相距3cM、17.5cM。

1.1  Callipyge基因的遗传方式、遗传效果及遗传机理Callipyge基因以“父本极性超显性”方式遗传，即只有从父本获得该基因的杂台子CN才能表现出双肌臀性状（Callipyge基因，N表正常野生型）。Callipyge基因最显著的遗传效应是提高双肌臀羊的瘦肉率，此外还对屠宰率、饲料利用率、脑体性状等生产一定的影响。如以基因使双肌臀羊的腰部和腿部（如背最长肌、股三头肌等）的肌肉过度发育而显著增大，臀肌和腿间肌肉也表现非常发达。然而在双肌臀羊肌肉的过度发育的同时，也使皮下、肌间、肌内和肾周的脂肪减少。也正是由于肌肉过度发育和脂肪总量的相应减少使双肌臀羊有较高的瘦肉率。值得一提的是Busboom等（1994）揭示，双肌臀羊具有较少的单链饱和脂肪酸和较多的不饱和脂肪酸，随着消费者日益增加的营养意识和对无脂肪瘦肉的需求增加，双肌臀肉很容易被接受。

Callipyge基因导致肌肉DNA含量增高，卫星细胞增生加强、骨骼肌肉积累和维持肌纤维蛋白的能力都增加，此基因也使肌纤维具有较多的糖酵解纤维快速转化氧化纤维。也可以说，双肌臀部分是由于肌纤维类型的变化和肌细胞扩大的结果。Koohmaraie（1995）也发现Callipyge羊的生长激素 GH和IGF-I水平较高，可能与肌肉的过度发育有关。

1．2 Callipyge基因的应用生产中主要用双肌臀羊来提高瘦肉率、屠宰率等性能。终端父本交配体系是最适宜的体系，即用终端父本纯合体（CC）公羊与不携带Callipyge基因的纯合体（NN）或杂合体（NC或CN）母羊交配生产双肌臀羊。另外也可先通过基因型为CC、CN或NC的任何公羊与NN型母羊交配，得到具有Callipyge表型的CN公羊，与NN型母羊交配，就可得到双肌臀羊和正常羊，这种方法在获得双肌臀羊的同时，每年都有维持初始的种质资源来传递Callipyge基因。有时也可用CC基因型公羊与CN型母羊交配生产双肌臀羊。

由于双肌臀羊在羔羊出生时并不表现，所以目前应研究出快速有效的基因型检测方法来进行早期选择，如果背最长肌嫩度降低这个问题得以解决，Callipyge基因的应用就可以进一步推广开来，从而生产更好、更健康、更可接受的优质羊肉。

2 FecB基因（ FecUndity  Booroola）

1919年，澳大利亚的B．Sear在中毛型美利奴羊中发现高繁殖力羊（Boonda），1980年，澳大利亚和新西兰研究证实Boond羊的多胎性由一常染色体基因发生突变所致，通常认为是由碱基的重复或缺失引起。该基因已被定位于绵羊6号染色体微卫星OarAE101和BM1329之间一个10xM区间内，现正在开展精细定位的研究。

2．1  FecB基因的遗传方式、效应及作用机理Booroola羊在排卵率上表现为加性效应（1.65个卵子），对产羔数呈部分显性，导致一胎多羔存活率下降，平均1个拷贝的FecB基因约可使母羊多产盘羔，自发现FecB基因以来，很多研究都只集中在与卵池发育有关的生殖激素变化上，最近在分子水平上发现，FecB基因促使卵泡颗粒细胞增多，对黄体生成素LH敏感。Mdri等（2001）分别发现，FecB基因是BMPRIB（BMPI型受体基因）突变引起，突变体BB使得此受体对配体GDF5(gowth differentiation factor5)和BMT4(Bone morphiogenetic protein4)不敏感，从而高剂量的 GDF5便抑制了孕酮的分泌，使排卵率上升。

2.2 FecB基因的应用 FecB基因发现至今已10余年，直至Wilson等（2001）才提出其基因表达调控机制，对卵泡发育及排卵机制等有了进一步的阐明。因排卵率是限性性状。FecB基因是影响排卵率的主基因，所以可以像淘汰隐形基因选择显性基因一样，应用公羊＋＋型或B十型母羊交配，然后通过女儿的表现对公羊进行基因型鉴定，鉴定后的公羊可以作为种羊，可以建立FecB基因品系，扩群繁育。此方法相当于后商测定，世代间隔比较长。因为FecB性状仅在雌性中表达，并且直到初情期之后才能准确度量，所以运用DNA检测比基于产羔数或排卵率的选择具有明显优势。Coobone等（1998）已通过回交三代群体内的杂合体互交获得两个标记纳合时，FecB基因也纳合的个体，这些公、母羊被包括在一个名为“Afec”的高繁殖力的阿华西绵羊育种核心群内。

3 FecX基因( FecX1和 FecXH)

在罗姆尼羊中发现一影响绵羊产羔的主基因Invadale基因（FecX）和Hanna（FecXH）基因，是发生在C染色体上的基因突变。目前已将其定位于X染色体pll．4～pll．2区段。

3.1 FecX的遗传方式  有趣的是，只有FecX杂合子羊（FecX1／FecX＋或 FecX1／FecX＋）才能提高排卵率和窝产仔数，而纯合型个体与复合杂合体都不孕（即FecX1/ FecX1/ FecXH与FecX1/ FecXH）。纯合型个体的卵母细胞发育、卵泡形成及早期生长都正常，但到后期卵泡发育与卵母细胞发育不相匹配，从而导致不孕。杂合母羊排卵前有较多的直径较小的卵泡，卵泡腔中的颗粒细胞较多，这也许与其对卵泡刺激素FSH非常敏感和颗粒细胞上黄体的较早出现有关。

3．2  FecX的作用机理 BMP15（Bone morphogenetic proein 15）蛋白是生长分化因子超家族中生长转化因子β（ICFL-β）的亚群。它在个体出生前卵母细胞发育过程中便开始分泌，Otsuka等（2001）最近报道，在小鼠实验中证明，颗粒细胞是 BMP15的靶细胞，他还进一步证实BMP15与受体结合后，引起DNA复制加倍、细胞增殖、卵母细胞数目增多，同时也与FSH协同作用，BMP15使孕酮的分泌水平明显下降，一个FecX1或FecXH可以通过抑制雌激素的分泌，使FSH作用时间相对加长，同样也使卵泡的颗粒细胞对的敏感性加强，从而使羊表现为超数排卵，而纯合型与复合杂合子在雌性个体出生后卵泡不能发育（FecX基因导致TGF-β因子不能形成二聚体，从而不能与靶细胞结合；就FecXH基因而言，则因其功能丧失而造成），从而导致次级卵母细胞不能成功排卵，导致不孕。

3．3  FecX基因的应用  FecX在育种中的应用可采用如下交配方式，以 FecX为例

从图中（图略）可以看出主要是鉴别 X1*Y公羊，其余交配个体都为普通个体，这样便节省了许多标记鉴别费用，FecX1Y的女儿可全部留种来生产多羔，这种方法也可在获得FecX羊的同时，有XX、XY个体产生作为祖父代、父母代种羊。

在生产中，X1* X羊可直接与普通个体 X Y交配，获得生产群。因为FecX基因只有杂合体表现，所以生产群可以代代选择杂合子，使FecX基因处于平衡状态，提高整个羊群的繁殖力。当基因处于平衡状态时，杂合体在群体中所占比例为2S1（S1＋ l）2，XX个体的淘汰率为100％，S1为 XX个体的淘汰率），如 S1也为100％，则杂合体在群体中所占比例最大，这样无论其基因原始频率如何，下一代的基因频率p＝q＝0．5，如果每个世代都这样选择，则每代都可得到母羊50％的杂合体。

4 结语

绵羊主基因方面的研究和应用初步取得了成效，部分基因也已定位，其遗传机制及作用机理等都有突破，如动物分子育种真正用于生产中，将对畜牧业产生革命化的影响，然而由于资金、技术等方面的限制，分子育种还处于实验摸索阶段，要把分子有种真正用于生产，尚需不短的时间，有待完成的工作仍非常艰巨。