鸡快慢羽的分子基础及其应用

2022-11-22李媛媛宋鹏琰周荣艳

北方牧业 2022年4期

李媛媛，宋鹏琰，周荣艳

（河北农业大学动物科技学院，河北保定 071001）

性别鉴定在养鸡业的生产和效益方面非常重要，对鸡育种也具有重要的意义。鸡的快慢羽性状可用于雌雄鉴别，是目前常用的一种鸡雌雄鉴别技术。快慢羽自别雌雄技术是利用羽毛发育相关的性别连锁基因进行性别鉴定。位于Z染色体上的K 基因座是与快慢羽表型相关的DNA 区域，在家禽业已被广泛用于雏鸡的性别鉴定。根据羽速基因的伴性遗传规律，用快羽公鸡配慢羽母鸡，后代公雏为慢羽，母雏为快羽。本文对鸡快慢羽基因及快慢羽自别雌雄在育种应用方面进行阐述。

1 鸡快慢羽基因

快慢羽属于伴性遗传性状，受Z 染色体上的一对等位基因(K 或k) 所控制，慢羽(K)相对于快羽（k）为显性。因此，用快羽公鸡（ZkZk) 配慢羽母鸡(ZKW)，后代公雏表现慢羽( ZKZk)，母雏表现快羽( ZkW)，从而能实现雏鸡的自别雌雄。K 等位基因存在176324 bp 的串联重复，包括催乳素受体（Prolactin receptor，PRLR）和精子鞭毛编码蛋白2（Sperm flagella 2，SPEF2）的部分序列以及内源病毒21（Ev21）序列，并建立了Taq-Man 探针法实现羽速基因型的检测。通过对寿光雏鸡基因分型分析发现，寿光鸡Z 染色体上10.0～13.0Mb 的基因组区域在统计学上与1 日龄雏鸡的快、慢羽表型具有相关性。对雏鸡全基因组关联分析和RNA 测序分析结果发现，SPEF2 和PRLR 是两个可能形成鸡快羽表型和慢羽表型的候选基因， PRLR 和SPEF2 的部分重复可以预测LF 的表型。鸡的慢羽表型是由于K 等位基因和融合基因dPRLR/dSPEF2 共同作用对PRL 受体信号的调控所致。

1.1 催乳素受体

催乳素受体（PRLR）是细胞因子受体超家族的成员，与动物繁殖性状密切相关。研究发现，鸡PRLR 基因具有复杂的基因结构，PRLR 第一外显子不同的两种转录本均以组织特异性或普遍存在的方式表达，并且它们的表达很可能受两个启动子的调控。由于在毛囊激活中的抑制作用，PRLR 是最有可能参与延迟羽毛生长的候选基因。在与性连锁的羽毛基因区域，只有PRLR基因是显著差异表达的基因。 PRLR 在慢羽杏花鸡中的表达是快羽鸡的1.78 倍，且慢羽文昌雏鸡PRLR 的表达水平也高于快羽雏鸡。利用3’RACE 和RT-PCR 技术，克隆了携带K 等位基因的罗曼蛋鸡肾脏dPRLR 基因的全长cDNA，发现dPRLR 很可能编码一种新的PRL 功能性受体，并且在鸡组织中有广泛的表达，包括携带K 等位基因的公鸡皮肤，其时空表达模式与原始PRLR 基因相似，进一步阐明dPRLR 基因在鸡中的作用，对羽毛发育的潜在作用奠定了分子基础。

1.2 精子鞭毛编码蛋白2

通过检测PRLR、SPEF2 及其融合基因3 个候选基因在1 日龄苏禽绿壳蛋鸡快羽（EF）和慢羽（LF）皮肤中的表达。结果表明：PRLR 基因的表达没有显著差异，而SPEF2 基因表达差异极显著，且融合基因dPRLR/dSPEF2 只在LF 雏鸡中表达，表明PRLR 不是理想的鸡快慢羽候选基因，但SPEF2 和融合基因可能是鸡慢羽的理想候选基因。通过快慢羽候选基因分析，对其各亚型比较分析，推测PRLR 和SPEF2 与皮肤毛囊及羽毛发育相关，而SPEF2 更适合作为快慢羽候选基因。

1.3 内源病毒21(EV21)序列

通过检测EV21 基因在鸡快慢羽中的表达和分布，发现EV21 和K 基因紧密连锁，且在不同的白色来航鸡杂交组合中，所有慢羽鸡都遗传了EV21，而快羽鸡均缺乏，EV21 的插入是鸡慢羽表型出现的主要原因。对52 个地方鸡品种、3个商品鸡群体和红丛林鸡共计1994 只鸡是否存在EV21 和dSPEF2/dPRLR 基因进行分析，发现影响慢羽表达的是dSPEF2/dPRLR 标记，而不是EV21。对乌骨鸡群体的快慢羽分型以及EV21基因和dSPEF2 /dPRLR 基因的检测，发现除了Ingie 品种慢羽鸡中没有EV21 基因插入，其余慢羽鸡Z 染色体上都检测到 EV21 和dSPEF2/dPRLR 基因。

2 快慢羽鸡育种应用

通过伴性遗传及其原理，崇仁麻鸡快羽和慢羽纯系配套的后代自别雌雄鉴定准确率达到98%左右。固始鸡自别雌雄配套系的快慢羽纯系后代快、慢羽比例分别达99.5%和99.7%以上。寿光鸡自别雌雄配套系的快慢羽纯系后代快、慢羽比例分别达到99.72%和99.76%以上。大骨鸡快慢羽雌雄自别配套新品系的培育，在雏鸡出生24 小时内，就可根据羽速生长的快慢鉴别雌雄。以上传统方法选育羽速自别配套系，需要利用测交的方法鉴定慢羽公鸡的纯杂性，耗时耗力。研究通过鸡快慢羽的基因，采用双重PCR 方法建立了一种高效的鸡快、慢羽分子鉴定方法，利用该法可节省快慢羽自别雌雄配套系的培育时间，降低成本。根据控制慢羽性状的基因序列，建立地方鸡种慢羽性状的分子标记方法。在表型鉴定的基础上，利用分子标记对贵州黄鸡和瑶山鸡慢羽系进行了鉴定，显著提高表型鉴定的准确率。研究通过分子技术荧光定量PCR 方法对公鸡慢羽基因型进行检测和判定，可以快速构建北京油鸡慢羽纯系繁育体系。