Formestane 和 17β-estradiol诱导鸡、鹌鹑胚胎性反转的研究

2010-10-28冯欣璐姚守秀米拉姚秀娟赵宗胜

石河子大学学报（自然科学版） 2010年5期

关键词：芳香化鹌鹑性腺

冯欣璐,姚守秀,米拉,姚秀娟,赵宗胜

(石河子大学动物科技学院,石河子832003)

Formestane 和 17β-estradiol诱导鸡、鹌鹑胚胎性反转的研究

冯欣璐,姚守秀,米拉,姚秀娟,赵宗胜

(石河子大学动物科技学院,石河子832003)

为了研究芳香化酶抑制剂(Formestane)和17β-雌二醇(17β-estradiol)对鸡和鹌鹑胚胎性分化的影响,试验根据家禽性别分化的机理,利用100μg/mL的Formestane和50μg/mL的17β-estradiol,通过胚蛋注射的方法对3日龄的鸡胚和2日龄的鹌鹑胚进行处理,观察 Formestane和17β-estradiol对鹌鹑性别分化的影响。结果表明,注射Formestane和17β-estradiol的鸡胚和鹌鹑胚都发生了性反转。

鸡胚;鹌鹑胚;性反转;Formestane;17β-estradiol

Abstract:To study the influence of Formestane and 17β-estradiol on sex differentiation of chicken and quail embryos.According to the mechanism of sex differentiation in poultry,3-day chicken embryos and 2-day quail embryos were injected by 100μg/mL Formestane and 50μg/mL 17β-estradiol to observe the influence of Formestane and 17β-estradiol in sex differentiation of quail.The result showed that the chicken embryos and quail embryos injected Formestane and 17β-estradiol had sex reversal.

Key words:chicken embryo;quail embryo;sex reversal;formestane;17β-estradiol

在禽类,未分化性腺向睾丸或卵巢发育,依赖于芳香化酶的活性[1]。在性腺刚开始分化时,禽类的胚胎性腺能产生类固醇激素。禽类胚胎性腺产生的类固醇激素在性腺发育过程中起到重要的作用。外源性雌激素可以使雄性胚胎部分或完全雌性化,而抗雌激素可以阻断卵巢的正常发育[1-10]。在性分化前用芳香化酶抑制剂(aromatase inhibitor,AI)处理鸡胚也可以使大部分雌性鸡胚性腺反转。1992年Elbrecht等[2]首次采用了芳香化酶抑制剂处理鸡胚,使遗传为雌性的鸡雄性化。

雌激素在禽类性腺和生殖器的分化过程中起着重要作用[9]。雌激素通过与其受体(特殊的核受体蛋白)结合,作用于靶细胞以发挥其作用。雌激素受体与鸟类的性腺和生殖器的分化有一定的联系。雌激素合成所必须的芳香化酶基因,只在雌性的性腺分化时才表达。雌激素可促使遗传上雄性的胚胎左边卵睾的发育。有研究[10]表明,雌激素受体与卵巢分化、生殖管道雌性化及外部生殖器官发育有关,鸡的性腺、副中肾管以及雌雄胚生殖结节的发育都有雌激素受体基因的表达,对雌激素有一定反应,雌激素受体基因的表达优先于性分化,芳香化酶基因表达开始于形态上的性别分化。芳香化酶抑制剂有能力使雌胚胎性逆转,雌激素受体基因在雄性生殖脊的表达可使雄性性腺短暂雌性化,性腺和生殖器发育有关的雌激素由雌激素受体介导和调节。

关于鸡性反转的相关报道较多,但鹌鹑的尚未见报道,基于以上的理论及实验研究,推测如果在鹌鹑上采用相同的处理方法,可能会产生与鸡性反转同样的效果,能使胚胎部分或完全雌性化和雄性化。

1 材料与方法

1.1 材料

以健康无病鸡群和鹌鹑的新鲜受精蛋各200枚为试验材料。

1.2 方法

鸡胚上孵48 h后在照蛋灯下观察,剔除死胚和未受精的鸡胚,并用铅笔标出注射的部位。由于鹌鹑胚外壳模糊不清,因而不照蛋。用高压灭菌的葵花油将 Formestane和 1 7β-estradiol分别配制成100μg/mL和50μg/mL的溶液。鸡胚孵化72 h,在胚蛋气室外侧用碘酊消毒,然后用打孔器打孔,后用1 mL的注射器吸取100μL/个 Formestane(浓度为100μg/mL)溶液注射到气室中,并立即用石蜡把孔封住,然后放入孵化室继续孵化,孵化条件一般选择相对湿度为60%,最低温度为36℃,一般为37.5℃,每日翻蛋至少3次。鹌鹑胚孵化48 h,注射 25μL/个的 Formestane(浓度为 100μg/mL),注射方法和孵化条件与鸡胚相同。17β-estradiol的注射方法与Formestane相同。对照组注射相应量的0.9%生理盐水,观察结果。

2 结果与分析

2.1 蛋胚注射结果

通过表1可以看出,在试验的几组中,经注射Formestane和17β-estradiol的蛋胚的死亡率和对照组比较极显著的升高,性别孵出比与正常的对照组比较,发生了很大的变化。

表1 蛋胚注射Formestane和17β-estradiol的实验结果Tab.1 The experimental result of chicken and quail embryo injected with Formestane and 17β-estradiol

2.2 性反转雏鸡和鹌鹑性腺形态变化

图1显示:注射了 F ormestane和 1 7β-estradiol的胚胎,其性腺除一部分表现为正常雄性和雌性特征外,而另一部分性腺表现出类似正常雄性和雌性特征,但其左侧睾丸大于右侧,偏长,形状略扁平(图1c和图1g)。注射 17β-estradiol解剖后发现,右侧卵巢似肾状小于左侧(图1d和图1h)。

图1 性反转雏鸡和鹌鹑性腺形态变化Fig.1 The Morphologic change of gonad of chicken and quail sex-reversed

3 讨论

Elbrecht等[2]发现,雌激素受体(ER)首先出现在孵化第4.5 d的性腺中,并且在左侧和右侧性腺中有相同的表达强度,同时,也检测到 P450arom基因最早是孵化第6 d表达,较ER基因的表达晚1.5 d。两者在卵巢内表达部位如此接近,可推测 ER基因在性腺内表达之后对P450arom基因的表达起诱导作用,以促进雌激素的生成,从而刺激卵巢的形成。如前所述,Al处理可以使雌性胚胎发生性反转[1]。Al抑制了 P450arom活性,而 P450arom促进雄激素转化为雌激素,所以雌激素的合成受到抑制。但是实质是Al抑制P450arom基因的表达,因此Al处理可以影响其它类固醇生成酶基因的表达,从而影响雌激素的生成。进而影响性分化,导致相应性器官的变化。但其更具体原因还有待进一步的研究。

应用激素诱导家禽性别分化的研究尚处于初始阶段,距实际应用还有许多技术问题需要解决,并且许多研究[5,9]也表明,虽然胚蛋注射法能控制性别比例,但这种性反转的公母雏很不稳定,很快又回复到其本来的性别[1]。而即使孵化出性反转的雏鸡有发育到性成熟的,却不能通过正常交配而获得后代。

目前我们研究发现鸡与鹌鹑的杂交种蛋入孵的3-5 d前胚胎中有公、母[6],而在以后各个孵化阶段以及出壳后几乎全部为雄性,而且表现为睾丸不发育[11],这表明胚胎死亡等问题也很可能与其性别分化有关。因此,我们对杂交禽也采取和鹌鹑同样的方法进行处理,但结果显示死亡率很高,出壳率基本为0。我们据此推测有2个主要原因导致这种结果的主要原因:1)注射药物导致其死亡,杂交禽胚胎本身就很脆弱,加之受外界干扰,其死亡率必然增加;2)所注射药物引起某些基因表达异常,死亡率进一步增加。以上只是我们的推测,具体原因还有待进一步实践和探讨。

本研究的结果表明:通过对鸡、鹌鹑性分化期间注射的外源激素对蛋胚性腺分化时雌雄比例有较大影响。Formestane和 17β-estradiol对蛋胚的影响都改变了正常情况下雌雄比为50%的孵出比,性器官发生明显变化,但是通过注射 Formestane、17βestradiol来控制性别的胚胎出壳后经长期饲养是否稳定还有待进一步研究。本研究为杂交种雄性不育、出壳率低等问题的深入研究奠定了一定基础。

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[8]李碧春,赵东伟,王克华,等.鸡胚胎及其部分组织器官生长发育的研究[J].江苏农业研究,2001,22(2):39-43.

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A Study of Sex Reversal of Chicken Embryo and Quail Embryo Induced with Formestane and 17β-estradiol