李丽娟， 杨 鹏， 贺 花, 3， 黄殷琦， 梁君桐， 雷初朝， 陈 宏， 黄永震

(1.贵州工程应用技术学院 毕节试验区研究院， 贵州 毕节 55170； 2.西北农林科技大学 动物科技学院， 陕西 杨凌 712100； 3.西北农林科技大学 动物医学学院, 陕西 杨凌 712100)

动物繁殖性状作为经济性状的重要组成部分，其性能的高低与生产效益、生产成本密切相关，直接影响农牧业经济发展。繁殖性状受多种因素影响，基因作为主要作用因素之一，对性状的贡献极大。牛羊的繁殖性状候选基因具有一定的相似性，分化生长因子9基因(GDF-9)、促卵泡素基因(FSH)、促黄体素基因(LH)、催乳素受体基因(PRLR)等都对牛羊的繁殖性状有影响。越来越多的基因被发现与繁殖性状密切相关，可作为繁殖性状分子标记的基因越来越多，在育种时可做到早期选择，节省成本和突破性别的限制，进而成为提高牛羊繁殖性能的新通路，提高牛羊繁殖性能已成为国际牛羊育种繁殖等相关产业的研究热点。为基因分子水平提高牛羊繁殖性能提供资料，综述了近年来对牛羊繁殖性状相关基因的研究进展。

1 牛繁殖性状的相关基因

1.1 生长分化因子-9基因(GDF-9)

GDF-9是TGF-β超家族中的一员，GDF-9主要通过调节卵丘细胞增殖、分化等生物学过程，对卵泡的发育和卵母细胞的成熟产生调节作用。栗瑞兰等[1]通过构建GDF-9真核表达载体，用脂质体转染牛卵丘细胞后可提高牛卵丘细胞扩展相关基因表达量，卵丘细胞扩展基因通过调控卵丘细胞的扩展影响卵母细胞成熟[2]。田蕾等[3]检测牛GDF-9基因mRNA在怀孕期生殖系统的表达结果表明，牛GDF-9基因在卵巢、输卵管、子宫、肾脏中均有表达，其中卵巢的表达量最高，其他组织中表达量不高，表明GDF-9或与卵巢等生殖器官发育有关，通过现代生物技术手段或可促进牛卵巢的发育，同时对卵母细胞的成熟也有影响，进而提升母牛的繁殖能力。

1.2 无精子症样缺失基因(DAZL)

DAZL是无精子症基因(DAZ)家族中的重要组成，在进化中具有高度的保守性。在脊椎动物的生殖细胞中特异表达，DAZL基因作为生殖细胞形成过程的必要调控因子，如果发生任何异常变化，例如突变、微缺失以及表达量减少均可阻碍生精过程，导致雄性不育。付永[4]通过实时荧光定量PCR技术检测黄牛、牦牛和犏牛睾丸组织中Dazl基因mRNA表达结果显示,Dazl基因在犏牛睾丸组织中表达量最低，可能与犏牛精子发生过程中减数分裂调控作用相关，该发现对研究犏牛雄性不育、牦牛品种改良有重要意义。

1.3 促卵泡素受体基因(FSHR)

促卵泡素(FSH)是由垂体分泌的一种与繁殖相关的激素，有促进卵巢卵泡生长、发育、排卵等作用。FSH通过与靶细胞膜上的受体(FSHR)结合，将生物学信号传至细胞内发挥作用。游伟等[5]以生长分化因子-9、骨形态发生蛋白-15、FSHβ和促卵泡素受体基因外显子区为候选基因，证实在牛产双胎的性状中，FSHR起主要作用，FSHβ基因通过促进生长分化因子-9和促性腺激素释放激素释放起协同作用，这一调节促卵泡素﹑促黄体素﹑孕酮活性机制，可对牛产双胎的性状产生影响，可能会提高牛的繁殖率。

1.4 视黄素X受体γ基因(RXRG)

视黄酸在调节细胞分化和组织形态发生变化的过程中发挥主要作用，在上皮细胞的生长、分化，胎儿发育和繁殖等过程中具有重要调节作用，视黄酸通过与视黄素X受体(RXR)结合从而产生多种作用，具有多种效应。RXRG基因作为配体激活的转录因子，与应答序列结合调节靶细胞内基因的表达[6-7]。黄萌等[8]以鲁西牛有双胎生产记录的群体和单胎群体牛为实验材料，对RXRG基因进行SNP检测表明，RXRG基因在A1941G具有较高的位点突变率，不同基因型在产单双胎牛中的分布差异明显，据此推测RXRG基因可能影响鲁西牛多胎性能，此发现可用作辅助标记育种，在牛群体中选择具有产多胎基因的牛，通过纯化扩繁等措施提高牛群的生产性能。

1.5 催乳素受体(PRLR)

催乳素(PRL)是脑垂体分泌的激素，具有重要的生物学功能，在乳腺发育、乳蛋白合成等生理过程都发挥着重要的调控作用。PRL通过与催乳素受体(PRLR)结合发挥作用[9]。结合多胎基因的选择育种，在产多胎的情况下犊牛的成活率较低，提高哺乳母牛的乳腺发育程度，对提高犊牛成活率有重要作用。宋永利[10]通过研究牛PRLP基因多态性与公牛精液品质的关系发现，PR基因与PRLR基因对公畜精液品质的影响显著，PR基因的外显子4和8对精液品质作用明显，前者影响射精量，后者影响精子密度及冻精活精比例，其中精子密度受到的影响最大；PRLR基因外显子1和8与精液品质显著相关，前者影响鲜精顶体完整率，后者影响冻精活力。精子品质是公牛繁殖性状的重要指标之一，提高精子质量对提高母牛受胎率具有促进作用。

2 羊繁殖性状的相关基因

2.1 促甲状腺激素受体(TSHR)

TSHR属于糖蛋白激素受体，是G蛋白偶联受体(GPCRs)亚家族A成员之一。TSHR在甲状腺、绵羊的脑部(如下丘脑、松果体和垂体等)、卵巢和血液中表达。窦立静等[11]通过多态性研究发现，在绵羊TSHR基因CDS区发现多态性位点，与季节性繁殖羊品种相比，常年发情绵羊品种在基因型和基因频率分布有差异，G等位基因纯合型和G等位基因为常年发情的绵羊品种(多浪羊、小尾寒羊、湖羊)的优势基因型和优势等位基因。表明，TSHR基因与绵羊发情的规律性有关，在季节性发情和全年发情品种羊之间存在差异，可通过TSHR基因的调控作用缩短母羊间情期，提高母羊产胎数。

2.2 褪黑素受体1A基因(MTNR1A)

褪黑激素(MEL)在绵羊体内接收外界光信号，转化释放化学激素信号，进而起到调节生殖系统周期性活动的重要作用。MEL在体内与受体MTNR结合发挥其生理功能[12]。动物体内褪黑激素的特异性受体MTNR可分为3种类型，分别为MTNR1A、MTNR1B和MTNR1C，目前在哺乳动物中只发现MTNR1A和MTNR1B，且1B型的活性很低，所以推测主要由MTNR1A结合褪黑激素完成生理功能[13]。羊是短日照动物，即随着秋天短日照的到来而进入生殖期，自然状态下日照时间是羊发情的重要影响因素之一，在现代养殖业中可通过控制光照时间及分子生物技术提高羊MTNR1A基因的表达或按生产需要控制羊群发情。王世银等[14]采用RT-PCR对发情盛期阿勒泰羊不同组织中的MTNRlA基因表达情况进行检测，并以qPCR测定分析不同时期(乏情期、发情初期等)阿勒泰羊下丘脑MTNR1A基因的表达变化情况表明，MRNT1A基因的表达量在不同季节有显著差异，秋季发情时期羊下丘脑的表达量较夏季乏情时期显著增高，但在发情前期等其他时期的表达量并没有明显的差异。可见，在阿勒泰羊季节性发情过程中，褪黑素与受体结合共同发挥着重要的调节作用。

2.3 促性腺激素释放激素(GnRHR)

GnRH是一种由脑组织分泌的神经激素，作为重要调节因子通过反应机制下丘脑-垂体-性腺轴产生作用。与特异性受体(GnRHR)结合，继而引起垂体分泌生长繁殖相关激素(LH和FSH)，进而促进性腺的发育、成熟和动物的繁殖力。马晓丽等[15]发现,该基因在崂山奶山羊中存在多态位点，且通过关联分析发现与经产母羊存在显著关联性。因此，GnRHR基因可能是影响崂山奶山羊产羔性能的一个潜在的有效分子标记。黄杨河等[16]通过检测GnRHR基因单核苷酸多态性发现，在山羊GnRHR基因第1外显子154位上的G-A单碱基突变可能有调节山羊繁殖性能的作用，可能影响山羊的繁殖率。综上，GnRHR基因与山羊的繁殖能力有密切关系，可作为候选基因参与分子标记辅助选择以促进山羊育种工作。

2.4 骨形态发生蛋白15(BMP15)

BMP15属于TGFβ超家族的一种生长因子，在下丘脑与卵巢中表达，但下丘脑的表达量不高，MBP15通过增加颗粒细胞有丝分裂程度，降低颗粒细胞中促卵泡素受体的表达量，从而调节颗粒细胞的增殖和分化，在雌性哺乳动物繁殖过程中起着重要的调节作用。董新龙等[17]发现,BMP15在高排卵率小尾寒羊中表达水平最低，预示着BMP15表达水平能够影响母羊生殖过程中某些关键因子的作用,从而调控绵羊排卵数和产羔数,并且表达量与产羔数呈负相关。综上推测此基因可能与羊的排卵产羔数呈负相关，但也可能存在品种特异性。刘世佳等[18]分析绵羊BMP15基因与产羔数的相关性发现，BMP15 mRNA在国内多羔品种湖羊母羊各组织均有表达,且卵巢组织表达量显著高于其他组织。关于BMP15基因的研究还有待深入，在不同品种羊的组织表达量与繁殖可能存在不同关系。

2.5 骨形态发生蛋白受体1B(BMPR1B)

骨形态发生蛋白受体1B(BMPR1B)是一种重要的跨膜受体蛋白，广泛存在于机体各种组织中,但主要在卵巢中表达。汤继顺等[19]研究发现,BMPR1B在绵羊黄体期卵巢中均高表达，而在小尾寒羊卵巢中高表达量可能与产羔数呈正相关。郭慧慧等[20]通过研究发现，杜寒绵羊群体中携带 FecB突变，这种突变使BMPR1B基因的第249位氨基酸由谷氨酰胺变成了精氨酸，该位点的等位基因G与杜寒绵羊高产羔数呈极显著正相关。综上，BMPR1B在小尾寒羊与杜寒绵羊中对提高产羔数存在促进作用，可作为分子标记对羊进行辅助育种。

3 小结

牛羊的繁殖性状受多种基因影响，不同基因的作用对象不同。在牛的繁殖性能方面，GDF-9能促进卵丘细胞扩散相关基因的表达以及对卵丘细胞有促进增殖的作用[2]，卵丘对于卵母细胞成熟有极其重要的作用，卵丘扩展影响卵母细胞成熟；在犏牛发育过程中睾丸组织中检测不到DAZL基因表达信号，且犏牛睾丸组织切片表现出DAZL基因缺失的典型精子发生障碍表型[21]，DAZL基因可作为犏牛不育的候选基因；FSHR基因的突变类型在产双胎的牛中覆盖率高于单胎牛[22]，可能提高生双胎的几率﹑提高牛的繁殖率；RXRG基因本身在肌肉中表达，发生突变后在单双胎牛分布差异显著[8]，可能是影响鲁西牛多胎性能的基因，表明相同基因在不同表达情况中发挥的作用不同；PR基因与PRLP基因对公牛精子的密度、活力等品质有明显影响[10]，从而影响牛的繁殖性能。

在羊的繁殖性能方面，TSHR基因在常年发情与季节性发情品种羊的表达量存在差异，该基因可用于遗传改良,从遗传本质上突破繁殖季节性束缚,实现常年发情或延长繁殖季节；在阿勒泰羊季节性发情与褪黑激素与受体的亲和性有关，在夏季转秋季过程中褪黑素分泌时间、数量增加，与受体的亲和性增加，绵羊表现出发情，秋季末褪黑素与受体亲和力下降而产生不应性，而后日照时间增长褪黑素分泌受抑制，绵羊表现出乏情；GnRH分泌的增加以及垂体GnRHR浓度的升高促进了哺乳动物排卵的发生；BMP15基因在多羔品种湖羊母羊卵巢表达量高于其他组织，但在高排卵率小尾寒羊中表达水平最低，可能存在品种特异性，在不同品种绵羊中不同的突变类型对繁殖性状的影响不同；BMPRlB基因在调控成骨分化、细胞扩散以及卵巢卵泡发育等过程中起重要作用[23]，影响卵泡发育与排卵，可作为增加排卵率的主效基因。

4 展望

随着分子生物技术的高速发展，研究牛羊繁殖性状相关基因，通过分子生物技术调整其在牛羊体内的表达情况被认为是提高牛羊繁殖性状的有效途径之一。但牛羊繁殖性状想要获得更大的提高仍存在很多问题，遗传作为主要因素之一从根本上影响个体的繁殖性能。一方面，不同品种的牛羊在繁殖性状方面各具优点，保护种质资源，提高原种的特有品质是遗传育种的基础，具有优良的遗传资源才能获得更多育种方面的选择；另一方面，多种繁殖性状候选基因间是否存在互作，能否出现协同作用使育种工作事半功倍将是遗传育种的研究热点，而目前还有很多相关基因仍需要继续深入研究，对中国牛羊业的可持续发展将具有十分重要的科学意义和巨大的潜在经济效益。