雞性連鎖矮小基因的研究進展及在家禽工業中應用現狀

宋 政，孫曉先，牛俊偉，張 軍，龔道清

（揚州大學動物科學與技術學院，江蘇 揚州 225009）

雞性連鎖矮小基因（dw基因）是已知的8種矮小基因中的一種。有別于其他具有明顯致病或致死效應的大多數矮小基因，諸多研究都表明，dw基因是唯一對雞本身健康無害，而對人類有利的隱性、伴性突變基因。相比于正常體型雞，由其培育而成的dw基因隱形純合的矮小雞僅有正常體型雞體重的2/3，具有基礎代謝率低、耗料量少、飼養密度大、適應性和抗應激強等諸多優勢[1]。dw基因不僅具有優良的育種利用價值，而且為廣大養殖者帶來了明顯的經濟效益。dw基因的研究由來已久，其基因功能和作用機制已被廣泛研究，并在現代家禽育種和實際生產中得到了非常廣泛的應用。我國研究者將dw基因引入黃羽雞品系中，育成了數種中國黃羽雞的矮小雞配套系，如農大3號、康達爾132、溫氏黃等知名品種，均得到了市場的廣泛認可，經濟效益豐厚[2]。本文從dw基因的生理作用機制與分子基礎、生物學效應和應用現狀與展望對dw基因的研究現狀與應用進行闡述。

1 dw基因的概述

1.1 矮小基因的分類

矮小基因按照其所在位置的不同，可以劃分為常染色體矮小基因和性染色體矮小基因兩類。常染色體矮小基因當中去除具有致死效應的基因還包括會導致雞體軟骨生長畸形的半數致死（Cp）、會導致雞體甲狀腺功能倒退的生存能力和孵化率（td）、會導致成年雞體型減小的孵化率（adw）。由此可以發現，這些基因在導致雞體體型減小的同時，還會伴隨著Cp、較低的adw或是較低的td，這些基因在商品雞群體中的基因頻率也都非常低；性染色體矮小基因主要包括dw基因及其等位基因共約8種矮小基因。相較于dw基因的大多數等位基因都具有明顯致病或致死效應，諸多研究都表明，dw基因是唯一對雞本身的健康無害，而對人類有利的隱性、伴性突變基因，具有較高的育種利用價值和經濟效益。

1.2 dw基因的定位

1935年蘇聯學者Behtank就發現了dw基因。dw基因位于雞Z染色體上肝臟壞死基因in位點與無翼基因we位點之間，靠近銀色（S）及金色（s）羽基因和慢羽（K）、快羽（k）基因，dw基因與銀色基因和慢羽基因的交換值分別為7%和6.6%。dw基因屬于伴性遺傳，正常基因DW對dw顯性，因此只有矮小型純合子的公雞和攜帶矮小型基因的母雞才表現矮小性狀。dw基因特異的基因效應和生理作用引起了較為廣泛的關注，1970年于法國圖爾市舉行了第一次關于dw基因的主題研討會，1973年在英國倫敦舉行的第四屆歐洲家禽大會進一步對dw基因展開熱議。

2 dw基因的生理作用機制和分子基礎

2.1 dw基因的生理作用機制

dw基因主要是通過調控其他基因的表達影響雞體脂質沉積、血漿中激素濃度和相關酶活性等，對雞體的生產和繁殖性能、生理特征、營養、習性以及病理特征等產生較為顯著地影響。研究表明，雞的生長發育主要受生長激素軸和甲狀腺素軸調控。下丘腦根據機體需要分泌生長激素釋放激素和生長激素抑制素，雙重作用于腺垂體，控制生長激素（GH）的分泌；GH經血液循環至肝臟，與細胞膜表面的生長激素受體（GHR）結合，啟動細胞內的信號傳導機制，促進類胰島素生長因子（IGFs）的表達；IGFs通過血液循環到達機體的局部組織，促進組織細胞的生長和分化。另外下丘腦還根據機體需要分泌促甲狀腺釋放激素，促使腺垂體分泌促甲狀腺激素（TSH），TSH促使甲狀腺分泌甲狀腺素（T4）和三碘甲腺原氨酸（T3）來調節家禽的生長發育。可見GH受體在家禽生長調控中起中樞介導的作用[3]。而在與生長調控相關的主要因子當中，甲狀腺激素、T4和T3、GH以及其相關的生長因子如類胰島素生長因子Ⅰ（IGF-Ⅰ）等在矮小雞中研究的最多。研究發現，在矮小雞血液中生長激素水平普遍高于正常雞的水平，血漿中IGF-Ⅰ的水平很低，甲狀腺功能幾乎衰退，血漿中T3和肝中5'-單脫碘酶的活性很低，而T4的水平與正常雞相比卻呈上升趨勢[4]。

2.2 dw基因作用分子基礎的研究

矮小型雞肝細胞的GH結合活性消失或比正常雞下降很多，因此認為缺失GHR或GHR數量減少是造成矮小型雞體型矮小的主要因素。Burnside等從雞的肝臟cDNA文庫中克隆了GHR基因cDNA序列，進一步研究表明GHR基因上的一個突變可能是矮小雞特殊表型的原因[5]。不同品系的矮小雞GHR基因上的突變或缺失情況也不同，有些可能是GHR基因的調控區發生突變，有些可能是結構基因發生了突變，還有的可能發生了點突變。Agarwal等以CT品系的矮小雞為動物模型，首次對矮小雞dw基因的突變進行了精確定位，表明dw基因的突變導致了cGHR表達的功能異常，推測其可能是導致CT品系的矮小雞表現型的原因[6]。戴茹娟等通過構建雞的染色體文庫，分離到了雞GHR基因，利用該基因的部分序列即5'端2.5 kb和3'端6 kb分別作探針進行RFLP分析，發現用2.5 kb基因片段不能檢測到正常雞和矮小雞之間存在的多態性，用6 kb基因作探針在正常雞檢測到帶的長度為6.0 kb，矮小雞為4.1 kb，雜合子雞能檢測到這兩條帶，證實了矮小雞均是GHR基因缺失突變造成的，并說明突變是發生在基因3'端的6.0 kb這一基因區域內[7]。肖璐等根據已知正常雞的cGHR第10個外顯子和3'UTR區的DNA序列，分別對正常農大褐雞和矮小型農大褐雞進行了PCR擴增，結果正常雞擴增片段為2 026 bp，矮小雞為255 bp，并精確定位了農大褐矮小雞GHR基因的缺失突變位點，農大褐矮小雞在第10個外顯子和3'UTR區總共缺失1 771 bp，缺失的大部分堿基主要是3'UTR區的堿基，DWDW雞GHR基因在此擴增區域內有2個poly A信號，而dwdw雞只有1個poly A信號，對不同品種的矮小雞盡管GHR基因其缺失突變的堿基數不同，但缺失的起始位點可能都相同，即都缺失編碼27個保守氨基酸的核甘酸序列，這也可能是導致矮小的主要原因[8]。除了由點突變導致的dw外，其余不同品系dw雞的cGHR基因缺失突變是否具有相同的缺失起始位點，而品種間的差異僅僅發生在3'UTR區還需進一步探討。Tahara等根據正常型的白色來航雞（MA line）和正常型的白色樸茨茅斯洛克雞（16 line）建立了性連鎖矮小型雞（SLD雞）白色來航雞品系（S23MA line）和白色樸茨茅斯洛克雞品系（15 line），以表型為特點進行分析，并鑒定出了這兩種SLD雞品系中的效應基因，與正常型相比，這兩種SLD雞都表現體重低、跗蹠骨長度短和血液生長激素水平高的特點，結果表明，在SLD雞的生產激素受體中可能存在一種缺陷。通過Northern印跡法和PCR分析，在每個SLD雞品系中都鑒定出了兩種類型的生長激素受體缺陷，S23MA line的生長激素受體基因的外顯子5和內含子5接合位點上存在一個單一的基礎變異，然而15 line的生長激素受體基因的外顯子10缺失了很大的一部分，包含3'編碼區末端和3'UTR上的27個高度保守的氨基酸，此外，還發現SLD雞生長緩慢是由于其采食量下降導致的[9]。這兩種可以從基因角度上區分的SLD雞，能夠作為一個有效的工具來分析雞中生長激素新奇的功能和生長激素受體的轉換作用。

3 dw基因的生物學效應

3.1 肉用性能

和正常雞相比，dw基因使雞的成年體重下降30%～40%，對雞體重的影響是一個逐漸連續的過程，而且品種體型不同，影響程度也不同，體型越大的雞，引入dw基因后體重下降的比例越小。Chen等報道dw基因從2周齡開始影響骨骼發育，但影響肌肉發育的窗口期要等到8～12周齡[10]。成年矮小雞的體形比正常雞小，主要表現在矮小雞的脛長比正常雞短約25%，大腿骨萎縮退化嚴重，小型雞的爪面積、自然體高、體寬和背高明顯低于正常型雞。

3.2 繁殖性能

dw基因對產蛋率、蛋重、蛋品質和孵化率等經濟性狀都有顯著影響。矮小雞普遍能提高雞群的產蛋率、合格產蛋率和受精率，而對產蛋數無顯著影響。矮小雞還會降低蛋重（一般為正常雞蛋重的90%），并且引入dw基因的不同品系蛋重水平有很大差異。中型雞和輕型雞引入dw基因若不經選擇，產蛋率會下降約10%，經過選擇可以提高到正常蛋用型雞的產蛋率水平[1]。研究還發現，矮小型褐殼蛋雞的蛋比重、蛋殼強度、哈氏單位和蛋黃比例均顯著高于正常型褐殼蛋雞，其蛋殼質量也優于正常型褐殼蛋雞，但蛋殼厚度差異不大[11]。

黃貝瑩等通過飼喂普通蛋雞日糧和不飽和脂肪酸含量較高的5%亞麻油日糧，觀察在日糧不同脂肪酸水平下矮小型和普通型褐殼蛋雞在卵黃沉積脂肪酸效率上的異同，試驗結果表明，dw基因顯著地影響卵黃多種脂肪酸的沉積，矮小型雞卵脂中花生四烯酸[20B4（n-6）]的含量顯著高于普通型 雞 亞 麻 油 酸 [18B3（n-3）]、EPA[20B5（n-3）]、DHA[22B6（n-3）]含量（P＜0.05），矮小型雞略高于普通型雞，但兩者未存在顯著差異（P＞0.05），對卵脂飽和脂肪酸（SFA）總量的影響，基因型與日糧脂肪酸水平存在顯著的互作（P＜0.05）[12]。

3.3 飼料轉化率

dw基因可顯著提高蛋雞飼料轉化率，顯著降低肉用型雞制種成本。無論是重型雞還是輕型雞，生長期矮小型雞飼料報酬均高于正常型同胞，產蛋期間，肉用種雞矮小型母雞比正常型雞的飼料報酬提高約15%～20%，比中型褐殼蛋雞提高20%～25%。

3.4 其他

研究證實，矮小雞對高溫有較強的抵抗力和適應性。另有研究表明，矮小雞對馬立克氏病、螺旋體病均有一定的抵抗能力，對新城疫和球蟲病則無特別反應。輕型品系的矮小雞，由于其體型小而不存在胸囊腫，但易感佝僂病、營養性皮炎和大腸桿菌病。

4 dw基因的應用現狀與展望

4.1 矮小雞父母代應用中的優缺點分析

相比正常雞，引入dw基因選育的矮小雞的主要優點表現為：脛骨比正常性短約33%，體重比正常性低約30%；耗料量較少，平均可節省飼料約20%～30%；抗熱應激能力較強；矮小雞基礎代謝率較低，且性情溫馴，易管理，飼養密度較大；對細菌性疾病和馬立克病有一定的抗病力；矮小型蛋雞產蛋率較高，產雙黃蛋和畸形蛋少，種蛋合格率可提高約3%，入孵蛋孵化率高2%～3%，每只種雞可多產雛雞約1.5%～8.5%；產蛋期死淘率較低；消化系統發達，消化器官比正常型重約17%，腺胃乳頭多約 36%[1-2，13-16]。

矮小雞父母代的主要缺點表現為：育成期的管理很重要，易早熟，若開產初期達不到標準，會影響早期蛋重；蛋重較正常型輕1～3 g。

綜合可見，在正常型雞中引入dw基因選育新的矮小雞品系，可以有目的的對正常型雞的生產性能和繁殖性能、耗料量和產蛋性能等諸多特性進行改良，從而培育出更受市場歡迎的產品。

4.2 dw基因在雞育種和生產中的應用現狀

4.2.1 國內外應用dw基因推出的主要配套系

近三十年來，矮小雞已成為家禽生產和育種研究領域熱點，國外諸多育種公司推出許多廣受市場歡迎的配套系，例如法國伊莎明星、法國安康紅、法國撒蘇、紅寶矮小型等。近年來，我國研究者也積極投身矮小雞的生產、應用和育種研究當中。中國農業大學通過三元雜交育成的“農大3號”節糧小型蛋雞配套系。節糧小型蛋雞配套系經過5年示范推廣和配套飼養管理技術的研究，不僅生產性能穩定，且經濟效益顯著提高。飼養節糧小型蛋雞在高產的同時能節省飼料約20%，且能有更高的飼養密度，從而能獲得更大經濟效益。在黃羽肉雞上的應用，中國農科院畜牧所、上海農學院、廣東省農科院和廣東省佛山墟崗黃畜牧有限公司開展的工作較早。目前，在市場上矮小雞品系主要有康達爾132、溫氏黃、江村黃、嶺南黃、墟崗黃、新廣黃等[2]。

4.2.2 在黃羽肉雞生產配套中的應用

肉質鮮美、風味獨特的黃羽肉雞廣受中國消費者的喜愛。但中國本土黃羽肉雞在市場推廣當中因為其生長性能和繁殖性能差、耗料量大、繁殖密度低等原因使其應用受到限制。而dw基因為黃羽肉雞的育種和應用提供了新方向。

dw基因在黃羽肉雞育種中常作為配套系中的母系。配套模式如下：

雖然實際生產中工作較為復雜，但三系或四系配套因其能更好的利用雜種繁殖，從而使商品代有望獲得較大的雜種優勢，且純種飼養量較少。但無論那種配套方式，父母代的母雞均為含dw基因的矮小型個體。利用dw基因培育矮小型母本品系，在黃羽肉雞生產配套中已成為主流模式[1]。

4.3 dw基因的應用前景與展望

在實際生產中，現代養雞業的飼料費用要占養殖總費用的50%以上，矮小雞由于其體型小，所用于維持需要的營養物質消耗就相對較少，同時基礎代謝率較低，飼料利用率也比正常型同胞要高，因而可在生產中節省大量飼料，顯著降低飼養成本，為養殖者帶來豐厚的經濟效益[17]。矮小雞的生產性能和正常型雞差別不大，有些方面還有所改進，同時矮小雞飼養密度高，占用房舍面積較少，單位面積的飼養量和提供的禽產品數量要多，飼養成本較低，經濟效益明顯，因而很多家禽育種公司都致力于矮小雞種的培育工作，開發了許多配套系，并將矮小型雞種推入世界家禽市場，受到養殖者和消費者的認可和青睞。

在科學研究工作中，矮小雞提供了一個特殊的cGHR基因缺失的動物模型，可以用于研究萊倫氏癥候群（生長激素緩慢癥候群），同時還可用于研究與機體生長調控相關的重要因子（甲狀腺激素、GH、GHR和IGFs）的結構與功能以及其代謝調控。而GH在細胞增殖與分化、脂肪酸代謝、糖代謝、蛋白質合成、生殖、延長壽命和正常的生長過程中都扮演重要的角色。然而，除了腦垂體和肝臟，GH在其他各個組織中的生理機能還不明確。由此可見矮小雞是用來研究GH多方面功能的良好的試驗模型。因此，dw基因具有很高的經濟價值和廣闊的應用、研究前景，值得進一步深入研究、開發和利用。

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