絨山羊主要經濟性狀相關基因研究進展

李托 李隴平

摘要??隨著分子生物學和生物信息學的發展及應用，目前已有諸多研究從影響絨山羊產羔率、繁殖力、產絨性狀等主要經濟性狀相關基因方面著手，對相關基因進行了篩選和鑒定。對絨山羊繁殖性能、生長性狀、產絨性狀尤其是毛囊發育等主要經濟性狀相關基因的研究進行了綜述，為后續開展絨山羊育種工作，建立高品質羊群提供借鑒和參考。

關鍵詞??絨山羊;繁殖性能;生長性狀;毛囊發育;經濟性狀

中圖分類號??S 826文獻標識碼??A

文章編號??0517-6611（2020）04-0015-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.04.004

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Research Advances on Related Genes to Main Economic Traits in Cashmere Goat

LI Tuo1，LI Long-ping2??（1.College of Life Science，Yulin University，Yulin，Shaanxi 719000;2.Shaanxi Province Engineering & Technology Research Center of Cashmere Goat，Yulin University，Yulin，Shaanxi 719000）

Abstract??With the development and application of molecular biology and bioinformatics，many studies had been carried out to screen and identify the related genes affecting main economic traits on cashmere goat，such as lamb production rate，wool production character，especially hair follicle development.The advances on the genes related to main economic traits in cashmere goat were summarized，and the further research was discussed to provide references for the future breeding of cashmere goats and the establishment of high quality sheep.

Key words??Cashmere goat;Breeding performance;Growth traits;Hair follicle development;Economic traits

絨山羊是以絨肉兼用、產絨為主的山羊品種，在我國養羊業中占有重要比例，在區域經濟發展和農牧民增收方面有不可替代的作用，因此受到人們重視。近年，在絨山羊育種、營養與飼料、疫病防控，尤其是產絨方面開展的相關研究越來越多。隨著分子生物學和生物信息學的發展和應用，目前已有諸多研究者改變傳統的研究思路，從影響絨山羊產羔率、繁殖力、產絨性狀等主要經濟性狀相關基因方面著手進行了篩選和鑒定，例如KAP家族基因與毛囊的生長發育有密切關系，對羊絨特性有重要影響;Hox基因家族參與毛囊形態發生等，這些相關基因的發現為調控羊絨生長提供了理論依據，在加快絨山羊育種改良上開辟了新途徑。筆者主要對與絨山羊經濟性狀相關基因的研究情況進行總結并展望，旨在為進一步挖掘與絨山羊主要經濟性狀相關功能基因及調控機制的研究提供參考和理論指導。

1??繁殖性能相關基因

1.1??BMP15??早期的研究發現骨形態發生蛋白15（BMP15）可以促進顆粒細胞增殖、卵母細胞成熟等，在雌性動物的繁殖性能方面有重要作用[1-3]，之后又有研究表明BMP15基因在雄性動物睪丸及其他組織中表達[4-5]。胡姍等[6]通過RT-PCR檢測了陜北白絨山羊BMP15基因的表達量，發現在公羊睪丸中有一定的表達，之后又在雄性生殖干細胞中過表達BMP15，發現c-Kit表達量增加而PLZF表達量降低，推測BMP15對雄性生殖干細胞的增殖分化有一定影響。還有研究表明BMP15基因突變位點對產羔數有顯著性影響[7]。

1.2??GPx5??研究發現谷胱甘肽過氧化物酶家族中的第5種酶GPx5也與絨山羊繁殖性能有關。范曉梅等[8]在內蒙古絨山羊的初情期、成熟期、老齡期這3個生理生殖階段，對附睪和睪丸中GPx5的表達情況進行了檢測，發現在這3個生殖生理階段，睪丸中均不表達GPx5，卻在附睪中表達，且表達存在一定差異。在初情期GPx5有相對較高的基因表達量及明顯的蛋白印跡。免疫組化結果顯示初情期附睪腔中已出現少量精子，精子上有明顯的GPx5蛋白陽性信號，提示GPx5在附睪腔和精子結合而發揮作用。

1.3??ESR和PGR

張瑜等[9]研究分析了貴州白山羊、河北絨山羊、美姑黑山羊、承德黑山羊、河南槐山羊這5個山羊群體的雌激素受體（ESR）和孕酮受體（PGR）基因多態性及與山羊產羔率的相關性，發現在5個群體中ESR基因不存在多態性位點，而PGR基因在外顯子146位點存在C/G突變，PCR-SSCP檢測到3種基因型，河北絨山羊AA型個體產羔數高于AB型個體，但沒有達到顯著性差異。管代祿[10]通過全基因組重測序及基因注釋、KEGG功能富集，確定BIRC6基因可作為影響絨山羊季節性繁殖的重要基因。這些研究為深度揭示絨山羊繁殖性能的遺傳機制奠定了基礎。

2??生長性狀相關基因

2.1??POU1F1

目前，已有較多絨山羊生長性狀相關基因的研究。垂體特異性轉錄因子（POU1F1）是一種由下丘腦產生的轉錄因子，具有組織特異性。研究發現，POU1F1基因多態性與山羊生長性狀有關聯。Lan等[11]報道了POU1F1基因突變對山羊初生重有積極影響。之后，王璽年[12]以河西絨山羊、隴東絨山羊、遼寧絨山羊和內蒙古絨山羊4個群體為研究對象，分析了POU1F1基因多態性及與產絨和生長性狀的相關性，結果顯示POU1F1基因第6外顯子處存在2個多態性位點，存在AA、BB、AB、AC及BC 5種基因型，且在體重和胸圍這2個指標上，AB基因型個體顯著高于BC基因型。說明POU1F1基因多態性位點可作為影響絨山羊生長性狀選擇的遺傳標記，從而指導山羊分子遺傳育種。

2.2??GHSR??研究發現生長激素促分泌素受體（GHSR）在生長激素分泌、脂肪累積方面有重要功能，可作為影響雞、牛等機體生長發育的候選基因[13-14]。鑒于GHSR基因在雞、牛等方面的研究結果，宋桃偉等[15]研究了GHSR基因對貴州白山羊生長性狀的影響，在貴州白山羊群體中發現GHSR基因有2個多態性位點，存在GG、GA和AA 3種基因型。通過與生長性狀關聯分析，發現不同基因型個體間存在顯著差異，GG型個體體重、體斜長和管圍都高于AA基因型。這一結果與之前報道的在雞、牛方面參與體重調節的結果一致[13-14]，可為今后在絨山羊群體中研究生長性狀相關基因提供參考。

2.3??GH??張建軍等[16]采用PCR-SSCP和DNA測序技術檢測了隴東絨山羊生長激素（GH）基因的多態性，分析了GH基因對絨山羊生長性狀和羊絨性狀的影響，結果表明GH基因外顯子4處存在C/T突變，且與6月齡體重、體尺有顯著性相關，而對產絨性狀不存在顯著影響，說明GH基因可作為影響隴東絨山羊生長性狀的候選基因。

3??產絨性狀相關基因

羊絨是羊皮膚的衍生物，對人類和羊體本身有重要的作用。羊絨的生長分為生長期、退行期和休止期3個時期，是一個復雜的過程，受多個信號通路和調控因子的影響[17]。不同基因的差異性表達對羊絨生長有一定影響[18]。絨山羊絨毛主要是由角蛋白構成，角蛋白可以分為角蛋白中間絲蛋白（KRT-IF）和角蛋白輔助蛋白（KAPs）。KAPs依據氨基酸成分可以分為高硫KAP、超高硫KAP和高甘氨酸/酪氨酸KAP，其組成也與絨毛品質密切相關。

3.1??KAP??與絨山羊產絨性狀研究較多的就是KAPs家族基因。研究表明，KAPs 基因核苷酸序列變異與山羊的產絨性狀密切相關。Cockett 等[19]研究發現KAP6基因和羊毛直徑有關。劉桂芬等[20]研究表明KAP1.1、KAP1.3與羊毛細度相關。Fang 等[21]采用PCR-RFLP 方法在816只新疆絨山羊群體中檢測了KAP13.1基因多態性，并分析了不同基因型與羊絨性狀的相關性，結果發現KAP13.1 基因多態性與羊絨纖維直徑有關。王杰等[22]以藏山羊為研究對象，對KAP6.2基因位點多態性及產絨性狀進行了研究，表明KAP6.2 的不同基因型分別與羊絨的長度和細度有一定關系。另外，Zhang 等[23]研究表明，KAP1.1 基因核苷酸序列變異影響產絨量，與上述劉桂芬等[20]的研究結果一致。還有研究顯示[24]，KAP6.2在陜北白絨山羊中存在24 bp的缺失突變，但是內蒙古白絨山羊卻沒有，提示該基因的缺失突變可能是導致陜北白絨山羊羊絨多型性的直接原因。同樣，在KAP9.2基因上也存在30 bp的缺失[25]。Wang等[26]對陜北白絨山羊、內蒙古絨山羊和廣州奶山羊3個群體中KAP9.2基因進行了研究，通過DNA測序和酶切鑒定，發現存在TT、TC和CC 3種基因型，又采用qPCR方法檢測了不同基因型個體中KAP9.2的表達量，發現KAP9.2在CC型個體中的表達量顯著低于TT型個體，表明C等位基因是影響產絨量的優勢候選基因。孫福亮等[27]采用DNA測序和PCR-SSCP技術，研究了新吉細毛羊KAP13.1基因多態性與產絨量和拉伸長度的相關性，結果顯示NN基因型個體的產毛量和拉伸長度顯著高于MM型（P<0.05），而其他性狀在不同基因型間差異不顯著。該結果與上述Fang等[21]的研究結果一致，提示KAP13.1基因可作為影響羊產毛量和拉伸長度性狀的候選基因。2017年，金梅等[28]對KAPs家族基因與遼寧絨山羊絨毛纖維直徑的關系進行了進一步研究，通過RT-PCR，原位雜交及qPCR技術分別檢測了KAP6.2、KAP7.1、KAP8.1以及KAP8.2在絨毛興盛期和退行期2個時期的相對表達量。檢測結果表明，這幾個基因在絨山羊皮膚、初級/次級毛囊、內根鞘中都有特異性表達。興盛期，KAP7.1、KAP8.2在次級毛囊中的表達量高于初級毛囊;而退行期，這2個基因表達情況剛好與興盛期相反，推測可能對絨毛直徑及毛囊周期性變化有影響。近期，還有人就KAPs家族基因對絨山羊羊絨性狀的影響進行研究。車隴杰等[29]以遼寧絨山羊、中衛山羊、柴達木絨山羊、河西絨山羊和隴東絨山羊 5個山羊群體為研究對象，利用生物信息學分析發現了絨山羊KAP26-1基因，后又采用PCR-SSCP 技術檢測 KAP26-1基因的核苷酸序列變異，發現了6個SNPs突變位點，說明絨山羊 KAP26-1 基因核苷酸序列有較為豐富的變異，這些變異可能對產絨性能有影響。這表明，研究山羊 KAPs 基因的核苷酸序列變異及其與產絨性狀的相關性對山羊生產實踐具有重要的意義。高麗霞等[30]通過分析角蛋白5基因（KRT5）在內蒙古絨山羊皮膚毛囊發育周期中的表達模式，發現KRT5在毛囊發育興盛期的表達量高，而在毛囊發育休止期表達量降低，以此推測KRT5基因與毛囊發育有關，可促進毛囊周期性發育。

3.2??Hoxc13和MSX??研究表明Hoxc13基因在毛囊分化和毛發生長中發揮重要作用[31]。已有研究表明Hoxc13基因可通過調控角蛋白分化和角蛋白關聯蛋白基因表達而控制毛發生長[32-34]。Wang等[35]以陜北白絨山羊為研究對象，對羊絨退行期和生長期2個時期KAP9.2和Hoxc13基因表達情況進行了檢測，發現這2個基因表達趨勢相似，提示Hoxc13和KAP9.2有相互作用，為下一步研究羊絨生長奠定了基礎。雒志新[36]研究發現在陜北白絨山羊毛乳頭細胞中過表達Hoxc13基因，對角蛋白KRT38、KRT84基因啟動子的轉錄活性有正向影響，同時還發現Hoxc13和Foxn1存在互作關系，該結果進一步揭示了Hoxc13基因調控角蛋白表達的分子機制。在Hox家族中還有一類基因，稱為MSX基因，一般分為MSX1、MSX2、MSX3這3個亞型。郝斐等[37]研究了MSX2基因對阿爾巴斯絨山羊真皮毛乳頭細胞增殖力的調控作用，發現毛乳頭細胞增殖能力隨MSX2基因表達量的增加而提高，說明MSX2基因對毛乳頭細胞增殖有積極調控作用。

3.3??FGF5??除此之外，目前研究較多的與羊絨性狀有關的基因，還有成纖維細胞生長因子5（fibroblast growth factor-5，FGF5），它是一種影響毛囊周期性活動及被毛生長很重要的生長因子，在絨山羊毛囊生長旺期和退行期均有表達[38]，通過影響毛囊生長期的長短而影響被毛的長度。He等[39]對陜北白絨山羊FGF5基因亞型進行研究，通過分離、鑒定和表達譜分析，發現FGF5和FGF5亞型在絨山羊羊絨生長期表達存在差異。在羊絨休止期，FGF5的表達出現峰值，而在生長期較低，該結果揭示FGF5是抑制羊絨生長的基因。另外，還有研究表明褪黑激素（MT）能夠促進絨山羊毛囊相關基因表達[40-41]，還能促進初級毛囊內外根鞘的生長，對初級毛囊生長有正向作用[42]。類胰島素樣生長因子-1（IGF-1）及其受體也具有促進絨山羊次級毛囊生長的作用[43]。

4??展望

在絨山羊主要經濟性狀相關基因方面的研究越來越多，這些研究為豐富絨山羊功能基因組數據、分子育種改良提供了基礎資料。筆者對近年來的相關研究進行了總結，就目前來看，一般采用DNA測序、多態性分析技術鑒定影響絨山羊主要經濟性狀的相關基因，再結合基因編輯技術對相關基因進行敲除或過表達，從而驗證其功能。對于更深入的基因功能研究較少，比如絨山羊皮膚毛囊的周期性生長和發育是一個由多種基因參與、緊密聯系且相互制約的復雜生理生化過程，還需要進一步研究。另外，隨著分子生物學、新一代測序技術以及生物信息學技術的快速發展，將會有更多與絨山羊經濟性狀相關的基因被發現，如何更深入、具體地研究這些相關基因的功能是接下來相關研究者需要解決的問題。

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