哺乳动物繁殖季节性相关基因的研究进展
储明星1,冯涛1,王西筠2,张新珍2,刘雪云2,乔念民2,郭志勇2,刘新朋2 【摘 要】摘要：光照周期或季节更替调控松果体褪黑激素的分泌,下丘脑-垂体-性腺轴接收来自褪黑激素的信息并整合机体内部生理状态后调控下丘脑GnRH的脉冲释放,确保动物在一年中最适宜的时间进行繁殖。哺乳动物在长期进化过程中形成了一定的繁殖节律,已确定一些基因与繁殖的季节性有关。笔者简要介绍了褪黑激素受体1A基因、褪黑激素受体1B基因、K iSS-1/GPR54基因等与哺乳动物繁殖季节性的关系。 【期刊名称】中国畜牧兽医 【年(卷),期】2010(037)006 【总页数】4
【关键词】繁殖季节性;基因;多态性
为了实现最大限度的优生优育,避免在不适宜的季节繁殖,动物必须将外部环境信息和内部生理状态整合为神经信号传导到下丘脑-垂体-性腺轴(hypothalam ic-pituitary-gonadal axis,HPGA)中,HPGA通过控制GnRH神经元实现对生殖的调控。对哺乳动物而言,周围环境信息(主要是光信号)传入一个特殊的神经内分泌回路,即视网膜-视交叉上核(suprachiasmatic nuclei,SCN)-松果体,后者在夜间释放褪黑激素(melatonin,M T)调控动物繁殖活动的开始。哺乳动物在长期进化过程中形成了一定的繁殖节律,已经确定一些基因与繁殖的季节性有关。笔者就哺乳动物繁殖季节性相关基因的研究进展进行了综述。
1 褪黑激素受体基因与繁殖季节性的关系
M T是由松果体分泌的一种重要的内分泌激素,它通过与高亲和性G蛋白偶联受
体结合调节季节性繁殖哺乳动物的昼夜节律和繁殖活动。短日照时绵羊M T分泌旺盛,正向调控GnRH脉冲式释放,继而引发LH释放;长日照动物西伯利亚和叙利亚仓鼠MT释放模式则正好相反(M alpaux等,1999)。MT的昼夜节律效应由昼夜节律时钟位点-下丘脑SCN中的褪黑激素受体来调节,M T的繁殖效应由垂体结节部的褪黑激素受体来调节(Weaver等,1996)。褪黑激素受体属于G蛋白偶联受体家族,包括褪黑激素受体1A(melatonin receptor 1A,M TNR1A)和褪黑激素受体1B(melatonin recep tor 1B,M TNR1B),二者编码氨基酸的同源性为60%(Reppert等,1995)。
1.1 褪黑激素受体1A基因 MTNR1A基因是近年来研究的热点。研究结果发现,M TNR1A的多态性与繁殖的季节性(常年发情和季节性发情)有关。Trécherel等(2006)研究结果发现,由于 M TNR1A非保守区的V 220I突变出现了酶切多态性,共产生了3种基因型(+/+、+/-和-/-),其中-/-基因型与绵羊的常年发情有关。Chu等(2006)对常年发情绵羊(小尾寒羊和湖羊)和季节性发情绵羊品种(萨福克羊、多赛特羊和德国肉用美利奴羊)母羊M TNR1A外显子2的824 bp扩增产物进行RFLP分析,结果发现,在外显子2的605 bp处存在M nlⅠ多态性,共检测到3种基因型：MM(236 bp)、Mm(236/303 bp)和 mm(303 bp);在 604 bp处存在RsaⅠ多态性,共检测到3种基因型：RR(267 bp)、Rr(267/290 bp)和 rr(290 bp),其中 MM和RR与绵羊常年发情相关联。Chu等(2007)研究报道,常年发情山羊(济宁青山羊和波尔山羊)和季节性发情山羊品种(辽宁绒山羊、内蒙古绒山羊、文登奶山羊和北京本地山羊)M TNR1A外显子2也存在RsaⅠ酶切多态性(G52A突变),在济宁青山羊中只检测到RR基因型,在其它品种中检测到RR和Rr型,都没有检测到rr型,分析结果表明,RR与山
羊常年发情相关。
Pelletier等(2000)分析了 36只春季发情的Mérinosd'A rles(MA)母羊和35只春季不发情的MA母羊的M TNR1A基因外显子 2,结果表明,Mn lⅠ酶切产生的3种基因型的频率在2组绵羊中差异极显著(P＜0.001),其中基因型“-/-”(303 bp)与MA绵羊的季节性不排卵有关。Chu等(2006)研究结果表明,MnlⅠ和RsaⅠ酶切产生的mm和 rr基因型与绵羊季节性发情相关联。Chu等(2007)研究结果发现,在常年发情山羊和季节性发情山羊品种间M TNR1A外显子2 RsaⅠ酶切(G52A突变)产生的基因型分布差异显著(P＜0.05),Rr与山羊季节性发情有关。Carcangiu等(2009a)研究处于自然光照周期下经产Sarda绵羊M TNR1A外显子2的多态性,由Mn lⅠ酶切产生的+/+、+/-和-/-基因型频率分别是68%、20.5%和 11.5%,由 RsaⅠ酶切产生的 C/C、C/T和T/T型其频率分别是53.5%、26%和20.5%。在9—12月份 +/+、C/C型的产羔数高(P＜0.01),而在1—4月份-/-、TT型的产羔数高(P＜0.01),优势基因型分别为+/+和C/C型。携带两个基因型中任意一个在9—12月份表现出很强的季节性繁殖性能(在地中海气候和牧草条件下,绵羊以秋羔生产体系为主)。Carcangiu等(2009b)以Sarda、Saanen、Chamois Coloured、M altese和 Nubian 5个山羊品种为试验材料,RFLP分析结果表明,MTNR1A外显子2 RsaⅠ酶切(G52A突变)产生的Rr与山羊的季节性繁殖能力极显著相关(P＜0.001)。Ramírez等(2009)研究结果发现,在夏天时,M T在夜间的分泌达到最小值,猪的繁殖能力下降,初情期延迟。分析结果表明,M TNR1A外显子2的T162C同义点突变与杂种猪(Iberian×梅山)的繁殖力相关,该突变对总产仔数(TNB)和产活仔数(NBA)分别存在加性和显性效应。在夏天时,存在显著的加性
哺乳动物繁殖季节性相关基因的研究进展
