基因杂合度与免疫反应性关系的研究进展

项性龙，姜勋平，刘桂琼

（华中农业大学动物科技学院，湖北武汉 430070）

综述与专论

基因杂合度与免疫反应性关系的研究进展

项性龙，姜勋平，刘桂琼

（华中农业大学动物科技学院，湖北武汉 430070）

基因杂合度与动物的性能之间存在着复杂的关系。通过比较研究发现，杂种个体免疫细胞数量高于同品种的纯合个体，并在免疫系统激活程度上存在差异，故而表现出更好的抗病能力。说明个体杂合度水平与疫苗的反应性间存在密切的关系。为探寻个体基因杂合度与疫苗反应性之间的关系，文章综述了基因杂合度和疫苗免疫反应方面的研究进展，以期为抗病育种提供参考。

个体基因杂合度;免疫反应性;相互关系

家畜杂种优势表现在生产性能、生活力和抗病力都比相应的纯种亲本高。现代畜牧业广泛应用杂种优势以提高生产效率。抗病力是家畜重要的生存能力，科研工作者为了培育具有抗病力高的品种付出了长时间的努力，比如，为了增进牛的耐热性和抗病能力，在炎热地区的用婆罗门牛与其他品种杂交育种，培育耐热和抗病的新品种。品种间杂交产生的杂交优势是显而易见的。同样的，基因组的杂合性也是源于亲本间的遗传距离，这种遗传距离反映了杂种后代基因型的杂合程度。这种杂合程度若被量化对杂种组合的筛选和育种周期的缩短都有帮助。因而，分析基因组的杂合度与杂种优势的关系备受重视。其中，基因杂合度与免疫反应性之间的关系又是当前研究的热点。本文对这个领域的研究进行综述，以供学术研究和产业参考。

1 基因杂合度的相关研究

杂种优势在畜牧生产中被广泛应用并发挥了巨大的作用，目前已用配合力测定等方法测定了动物生长、胴体和繁殖性能方面的杂种优势［1-4］。关于杂种优势机理的假说主要有显性假说、超显性假说和上位效应，以及围绕这3种假说出现了大量的各个层次的验证性研究。这些假说在解释杂种优势产生的机理时各有优点和不足，但目的都是为了生产实践，然而杂种优势产生的最重要的原因在于基因的杂合性。因此，直接研究基因杂合性对生产性能的影响可能比较容易从基因水平分析产生杂种优势的规律，而对基因杂合度的判断标准则是以个体基因杂合度的计算值来衡量，个体基因杂合度的计算是以某动物基因组内所有基因座的取样（n），其中杂合座位数（H）与取样座位数（n）的比值。它反映的是一个个体的基因杂合程度。通过杂合度的评判，不仅对提高品种的生产性能有着积极的意义，更对动物繁殖和进化分析乃至很多动物的重要性状的选育提供指导。

David Laloi等［5］对成年蜥蜴交配机会进行了杂合性的研究，发现蜥蜴的选择交配机会与5个微卫星标记位

点的杂合程度有一定的关系。当雄性个体的杂合度为0.8时，拒绝其在1日内与雌性交配;当杂合度在0.6～0.8时，拒绝在2日内与雌性交配。同时，在相同的接受与拒绝的情况下，雄性个体杂合度也是不一样的。这样通过杂合度的分析可以大大提高动物的交配率，间接增加受胎率。近年来，分子进化的研究是热点，而研究的方法更是多种多样，而通过杂合度的研究来阐明物种起源就是其中之一。Chang等［6］通过微卫星DNA标记对国内鹌鹑和两个野生鹌鹑进行遗传多样性分析，根据比较得出野生鹌鹑具有丰富的遗传多样性，它的多态信息含量和平均杂合度都是比较高的，分别为0.573 2和0.662 1；而国内鹌鹑较低,分别为0.546 7和0.593 3；野生日本鹌鹑与国内鹌鹑有很小的差别。这些结果在分子水平上支持了国内鹌鹑起源于野生日本鹌鹑的假设。

杂合度的研究对物种起源是有一定的作用，但是研究者最主要的是分析其与动物生长性状之间的关系，尤其是对猪的生长性能影响的研究较多。同时，也有研究者对特种经济动物也进行了研究。都表明杂合度与动物的生长性能之间存在着比较复杂的关系。

刘桂琼等［7-10］对猪的肉质、胴体性状和鸡的生长、屠体形状进行了相关的研究，结果表明，将个体基因杂合度控制在一个合适的水平，从而综合利用相关的性状，提高个体的胴体生产性能，获得较高的杂种优势。

姜勋平等［11-14］通过对牦牛泌乳性能的测定，并对每个个体进行6个乳蛋白基因座的基因分型，得出随着个体基因杂合度的增加,产奶量、乳脂和α-乳清蛋白3个泌乳性状值显著增加，当个体基因杂合度为0.333 3时,产奶量最高,当个体基因杂合度为0.500 0时,乳脂率和α-乳清蛋白含量最高。同样，在猪的研究上也出现了相似的结果，得出同一性状在不同的个体基因杂合度水平表型值不同，在某一特定的杂合度水平时达最高，因此得出在猪选配时将个体基因杂合度控制在恰当的水平，可以使目的性状的表型值最高。相关研究显示，利用标记估测个体基因杂合度，比较不同个体基因杂合度水平下生长性状的差异，研究个体基因杂合度对畜体生长性状的影响，以期为畜体的杂种优势利用提供基础资料。

在当前的杂合度研究中，越来越多的研究者开始重视杂合度与很多重要性状的关系，通过两者的相关性，以期以杂合度的高低选育性状，这也是一种全新的方法。因此，研究基因杂合度是一项很有实际意义的工作。

2 免疫反应性的相关研究

疫苗不仅是预防和治疗细菌、病毒、寄生虫等引起的各种传染病的有效方法，而且也是抗肿瘤和自身免疫等疾病的有效手段。尤其基因疫苗是疾病防控领域研究的热点，但是，基因疫苗的抗原反应性是该研究领域需要解决的问题，各国研究者也为此努力开辟新的途径。而羊痘又是现代畜牧场防疫的重病，同时也是很好的研究素材，若能最大地提高疫苗的效果，则能大大提高畜牧场的效益。因而，众多研究者从不同的方面来分析和改善疫苗，以求最大限度地发挥疫苗的防疫效果。

Chowdhury等［15］在孟拉加当地地区分离一种减毒毒株制成羊痘疫苗，以此对30只山羊进行免疫，得出在免疫后15 d就有很好的效果，30 d时效果更好；再与超免血清相比，30 d时效果最好。弱毒苗确实有一个很好的效果，但是比较单一的预防疾病，如今出现了很多联合疫苗，研究表明也有很好的免疫效果。GelagayAyalet等［16］用小反刍兽疫（PPR）和羊痘（SGP）联合免疫山羊与绵羊，再用PPR和SGP对羊只进行攻毒试验。在对羊痘的攻毒试验中，联合疫苗组有8.3%的羊只出现羊痘症状，而对照组则有52.6%；而在PPR的攻毒试验中，联合疫苗组100%地防止了病症的出现，而对照组则有37.5%出现症状。相同的结果也很多，Chaudhary等［17］也用小反刍兽疫（PPR）和羊痘（SGP）制成联合疫苗，并与相应的单独苗进行比较抗体滴度，结果显示，羊痘疫苗和联合疫苗都能诱导体液反应，羊痘疫苗在7～14 d急剧增长，在21 d分泌最高，相应的联合疫苗在相同的时间里抗体分泌比单独苗要高。在30 d接受攻毒试验时，联合疫苗抗体分泌更高。因而，不管是弱毒苗还是联合疫苗，疫苗的免疫反应性都是一样的，抗体峰值出现的时间段都是没有明显的不同，只是抗体的滴度有差别。如何最大量地提高抗体分泌的峰值一直是研究者关注的热点。

现今,畜牧场使用疫苗来预防某些疾病，既是经济有效的又是安全可行的方法。但是同一种疫苗在不同的群体中则会有不一样的效果，这种差异主要来源于所选群体的不同，比如一种疫苗在同一品种中使用，成年羊接受疫苗免疫后所产生的抗体效价比羔羊高；另外在成年羊或羔羊中抗体效价也是不一样的，因而人们在分析与疫苗反应性的相关影响因素中，大部分研究者都是选择研究与疫苗本身的相关因素，比如疫苗的抗原表位、佐剂影响等，而很少关注所选择的品种种类与群体质量的关系；还有在观察疫苗反应性效果的评判因素中，试验者大多选择的是直接测定抗体，而免疫细胞和免疫因子也是疫苗反应性高低的一个间接评判标准，在维持机体免疫反应中也起到很重要的作用。

3 基因杂合度与免疫反应性的相互关系

Marie等［18］在对环尾狐猴微卫星标记位点杂合度与寄生虫患病率和血液指标关联分析发现，杂合度高的个体与纯合个体相比很少感染寄生虫，并且有很高的淋巴

细胞数（白细胞）。在果蝇上也观察到相同的结果［19］。可能的原因是白细胞能够增强自身免疫系统，抵御寄生虫的感染和预防疾病。这些结果符合杂种优势理论，即杂种个体比纯合个体有更强的生活力和抗病力。这就是说，杂合程度对抗病力也是有影响的。Penelope等［20］对野生蜜蜂遗传多样性与寄生虫患病率和免疫力关系的研究中得出，在昆虫种群中，杂合性越低，寄生虫的患病率就会越高。酶化酵素是无脊椎动物免疫系统的重要组成成分，正常情况下以酶化酵素前体形式存在，当受到感染时激活成酶化酵素进行防御。在该试验蜜蜂群体中，高杂合度的个体酶化酵素水平较低。产生这样的结果可能有2种机制，近交个体可能降低了酶化酵素的免疫活性，导致更容易感染寄生虫；其次，在群体遗传多样性较低的情况下，寄生虫感染并传播更快。这种理论与人类遗传学理论是一致的，人口遗传的同质性导致较高的寄生虫患病率［21-22］。人们发现在许多其他物种，尤其是脊椎动物，遗传发育不全的个体则有更高的寄生虫患病率。同样的，寄生虫的感染与免疫系统激活的程度有着间接的关系。酶化酵素的水平与寄生虫的感染呈负相关［23］，这种负相关更能表现出杂合性低的蜜蜂有比较低的免疫能力。

综合相关研究发现，个体基因杂合度对个体抗病力有积极的作用，只是在座位基因的选择和杂合水平的高低上需要做大量的研究。

在现代脊椎动物群体中，疫苗是预防疾病的重要手段，它与杂合度间存在密切关系，杂合度高的个体有较多的淋巴细胞数，而淋巴细胞又是机体预防及抵抗疾病的重要因素，同时淋巴细胞又能产生抗体，故而当杂合度高的个体接受疫苗免疫后，会产生更高的抗体滴度，会有更高的反应性和疫苗保护力。因而，今后应对基因杂合度与疫苗的反应性进行研究，以期为家畜疾病预防提供新的参考。

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Progress in Relationship of Gene Heterozygosity with the Immunoreactivity

XiangXing-long，JiangXun-ping，Liu Gui-qiong
（College ofAnimal Science and Technology，HuazhongAgricultural University，Wuhan 430070，China）

There are complex relationships between the individual gene heterozygosity and the vaccine reactions.In order to explore it，this paper reviewed the progress，and it was found that the heterozygous individuals had more immune cells and more active immune reactions than the homozygous individuals，sowith better resistance todiseases.However，the suitable heterozygosity level should be determined byexperiment.

individual gene heterozygosity；immunoreactivity；relationship

Q341

A

2095-3887（2014）01-0041-03

10.3969/j.issn.2095-3887.2014.01.013

2013-11-07

国家肉羊产业技术体系项目（CARS-39-03A）

项性龙（1990-），男，硕士研究生。

姜勋平，男，教授，博士生导师。