PRLR基因與動物繁殖性能的相關性

王懷禹（南充職業技術學院，四川　南充　637131）

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PRLR基因與動物繁殖性能的相關性

王懷禹
（南充職業技術學院，四川南充637131）

摘要：催乳素受體通過與催乳素結合，介導包括動物泌乳和繁殖在內的多種生物學功能。近年來，PRLR基因作為動物繁殖性狀的候選基因國內外開展了廣泛的研究。對PRLR基因的結構與定位、PRLR的生物學功能、PRLR基因與動物繁殖性能的相關性、PRLR基因研究中存在的問題和前景進行了展望，為進一步闡明其遺傳機理，以及為采用候選基因法尋找動物重要經濟性狀的遺傳標記提供參考。

關鍵詞：催乳素受體基因；特異性表達；母性行為；遺傳多態性；繁殖性能

催乳素（PRL）是由垂體前葉分泌的一種單鏈多肽類激素，廣泛作用于動物的性腺和乳腺。PRL要行使其生理功能必須結合催乳素受體（PRLR），再作用于靶細胞，引起靶細胞的各種生理生化反應。PRLR廣泛存在于動物的各種組織中，其主要作用是刺激乳腺發育和促進泌乳，在動物繁殖過程中起著非常重要的作用。自1997年有關專家首次對PRLR基因進行定位研究以來，國內外學者就PRLR基因與動物繁殖性能的相關性展開了廣泛的研究，主要包括品種（系）內的研究，品種（系）間的研究，胎次間比較研究以及產仔數性狀基因間互作研究等。雖然這些研究對提高動物的繁殖性能取得了一定的遺傳進展，但PRLR基因影響動物繁殖行為的遺傳機理，以及PRLR基因的遺傳效應在眾多研究中表現出來的差異性，表明PRLR基因作為提高動物繁殖性狀的候選基因還需要進一步做出更為全面深入的研究。筆者就PRLR基因與動物繁殖性能的相關性的研究進展做一綜述，旨在為動物標記輔助選種、育種和提高其繁殖性能提供理論參考和實踐幫助。

1 PRLR基因的結構與染色體定位

截至目前，常見動物PRLR基因的結構和在染色體上的定位研究工作已經基本完成，人定位于5號染色體短臂（5p13-p14），大鼠和小鼠分別定位于2號和15號染色體上，豬和綿羊定位于16號染色體上，其中豬具體定位于16q2.2-2.3，山羊和牛的PRLR基因均定位于第20號染色體上，其中奶牛20q17。在家禽中，雞的PRLR基因定位于Z染色體上的45 cM處，由14個外顯子和13個內含子組成，長約30 kb；含2 496 bp開放閱讀框，編碼831個氨基酸殘基的多肽。氨基酸序列分析發現，雞PRLR與哺乳動物的同源性在50%～56%之間，與其他鳥類在77%～90%之間。哺乳動物PRLR基因比較長，其總長度100kb左右，至少包括10個外顯子和9個內子，且外顯子1是可變的，外顯子10編碼PRLR膜內結構域的大部分。

2 PRLR的生物學功能

PRLR廣泛存在于哺乳動物包括下丘腦—垂體—性腺調節軸的多種組織中，作為高度親和性受體與PRL結合，產生多種生理功能，其中與動物繁殖相關的生物學功能主要表現在：①促進乳腺的生長發育、乳汁的合成和維持乳汁分泌。②與母體卵泡發育、排卵、受精、胚胎發育等多種生殖功能有關。PRL與在子宮內膜上的PRLR結合，再與卵巢類固醇類激素相互作用調節子宮內膜局部內分泌；PRL通過與卵子中的PRLR結合，調節卵泡成熟，維持黃體功能，這些都為母體妊娠提供了良好的微環境，同時對胎兒發育有促進作用，對胎兒肺、腸成熟、腸黏膜對液體和離子（如Ca2+）吸收及骨骼的生長均有促進作用。③能刺激公畜睪丸間質細胞的發育，增加雄性動物公睪丸重量和精細管直徑，影響公畜的性行為。

研究表明催乳素基因和催乳素受體基因發生突變，都會引起動物的繁殖機能障礙。研究發現，PRLR基因發生的變異與胚胎存活率顯著相關，PRLR基因可以通過基因間的SNP—SNP互作與受精率和存活率呈顯著相關。

3 PRLR基因與動物繁殖性能的相關性

3.1PRLR基因與繁殖相關的組織特異性表達

截至目前，PRLR基因與動物繁殖相關的組織特異性表達研究主要集中在對動物下丘腦—垂體—性腺調節軸和不同生理發育階段mRNA水平的監測，以對羊的研究居多。有關學者在綿羊卵巢中檢測到PRLR基因的表達，發現PRLR基因在類固醇生成的過程中發揮著重要的作用。PRLR mRNA的表達水平在妊娠中期上升，在妊娠后期下降，在泌乳期PRLR mRNA的表達水平要比妊娠期高，其間一直能穩定保持。曾獻存等［1］研究結果表明，PRLR基因在下丘腦和子宮組織中的表達量顯著高于其他組織（P<0.01）。PRLR基因在垂體中的表達量以30日齡時最高，之后急劇下降，各日齡間差異并不顯著（P>0.05）；在卵巢組織中從7日齡起呈先降后升的趨勢，90日齡高于0（P<0.01）、14和30日齡（P<0.05）；在睪丸組織中總體呈上升趨勢。趙艷紅等［2］研究發現，pRLR基因在內蒙古絨山羊下丘腦—垂體—卵巢調節中均有表達，但對表達水平的差異性沒有做出進一步研究。薛慧良等［3］研究黑線倉鼠PRLR5’端5種單倍型結構間，除了H1和H2、H4和H5之間外，其余單倍型間黑線倉鼠發情期卵巢PRLR的表達量均存在顯著差異，并且發情期卵巢PRLR的表達量與胎產仔數存在顯著正相關（r=0.982）。這些研究結果揭示，PRLR基因及其表達產物可能對動物卵巢的生長發育及繁殖力有著重要的調節作用。在家禽及鴿屬動物中的研究也表明，PRLR與家禽的性成熟等有關，PRLR基因是調節其生殖活動的重要基因［4］。

通過品種（系）間PRLR基因表達水平的研究，進一步揭示了品種（系）間家畜繁殖力產生差異性的可能原因。吳憲紅等［5］研究發現，樂至黑山羊和藏山羊PRLR的mRNA在卵巢和肝中的表達量沒有顯著性差異，但在垂體和子宮內膜中的表達量分別是藏山羊的39.0和29.9倍（P<0.05）。黃賀等［6］研究發現，在民豬和長白豬卵巢、輸卵管、子宮PRLR mRNA表達水平均呈現隨月齡增加而上升的趨勢，在卵巢和輸卵管8月齡達到最高水平，民豬卵巢PRLR mRNA表達水平顯著高于長白豬（P<0.05），PRLR mRNA在兩品種輸卵管中的表達差異不顯著。在民豬子宮PRLR mRNA 6月齡表達達到最高水平，8月齡顯著下降（P<0.05），長白豬在8月齡達到最高水平，品種間在6月齡差異顯著（P<0.05）。這些表達的差異性可能與品種（系）間繁殖性能的不同相關。

3.2PRLR基因與母性行為

良好的母性行為可有效降低仔畜的死亡率，母性行行為在動物生產中的重要性已經越來越引起人們的高度重視，特別是對高產體系母性行為的研究，有助于探索其影響仔畜成活率的因素。研究發現小鼠PRLR基因的一個無義突變會導致小鼠母性行為的缺陷。孫偉等［7］研究發現，舔舐、哺乳和踩踏3種母性行為在湖羊PRLR基因外顯子10不同基因型個體間存在極顯著差異（P<0.01），母性行為從好至差的順序為：AA>AB>BB。張向楠等［8］研究發現，湖羊PRLR基因AA型和AB型個體在舔舐、踩踏行為的觀察數間差異不顯著，但均與BB型個體差異顯著。哺乳行為則在AA、AB、BB 3種基因型間依次降低，且差異均顯著；拒絕哺乳行為在各基因型個體間差異均不顯著。崔世泉等［9］研究發現，長白豬的PRLR基因的cDNA第1620位點處多態位點的等位基因A可能是影響母豬母性行為的不良基因，AB型母豬較其他兩種基因型母豬，表現出較低的側臥轉為其他姿勢的頻率以及由母豬結束哺乳的頻率（P<0.05），其他行為性狀在各基因型間不顯著。

3.3PRLR基因與繁殖性狀

PRLR基因具有豐富的遺傳多態性，與動物繁殖性能密切相關，其多態性及基因型頻率的分布在品種（系）內或不同品種（系）間均存在一定差異，進而表現出不同的遺傳效應。有關專家將PRLR基因作為豬產仔數的候選基因，研究結果表明，PRLR基因與5個品系中的3個品系的總產仔數和產活仔數顯著相關（P＜0.05），AA基因型比BB基因型個體每窩增加0.66～1.00頭以上的仔豬。研究發現，PRLR基因與發情周期、排卵率和胚胎數具有相關性，AA為優勢基因型。國內一些學者研究PRLR基因多態性與豬繁殖性能的關聯性時，在優勢基因型的確定及其產生的遺傳效應上，與前述國外學者的研究結論基本相似［10-15］。近年來，羊PRLR基因多態性與其繁殖性能的關聯性的研究也獲得類似的結果。鄭心力等［16］研究發現海南黑山羊PRLR基因內含子II的3種基因型對產羔性狀的影響達到了極顯著的水平，AA型平均產羔數顯著優于其他2種基因型（P<0.05）。汪代華等［17］研究發現天府肉羊AA基因型經產母羊的產羔數比BB型高0.389只（P<0.05）。吳洪賓等［18］研究發現AA基因型中國美利奴羊初生重均值比BB型重0.66 kg（P<0.05）。

研究發現，PRLR基因對長白、杜洛克以及杜洛克×大白豬雜交系產仔數影響不顯著，杜洛克×大白豬雜交系中B等位基因為有利基因，能顯著提高產活仔數0.71頭/窩，馮富彥等［19］研究發現，3種基因型對長白、大白和杜洛克3個國外品種的經產母豬產仔數呈顯著相關（P＜0.05），對豫南黑豬的產仔性狀的差異未達到顯著水平（P＞0.05），但呈現BB型>AB型>AA型的趨勢。在經產母豬總產仔數與產活仔數方面，引進豬種BB型比AB、AA型平均多產2.04頭、2.47頭，差異顯著（P<0.05）。

有的研究也出現過與上述兩種研究結果不一致的情況。研究發現PRLR基因多態位點與產仔數并不顯著相關。穆曉琨等［20］分析發現，AD型平均產羔數優于其他3種基因型，并且與AB型差異顯著（P<0.05）。于雷［21］研究發現，蘭德瑞斯豬第三胎產活仔數性狀AB型個體與BB型個體差異顯著（P<0.05），AB型比BB型個體高1.41頭/窩。在約克夏第二胎、第三胎和蘭德瑞斯豬中產仔數和產活仔數，不同基因型均表現為AB>BB>AA，但各基因型個體間差異不顯著，AB基因型為優勢基因型。最近，李慶崗等［22］研究發現淮豬PRLR基因AB型個體產仔數比AA型和BB型個體分別提高0.77（P<0.05）和1.59頭（P<0.05），產活仔數分別提高0.65（P>0.05）和1.8頭（P<0.01）。

3.4PRLR基因與產仔胎次

研究發現，PRLR不同基因型對母豬第一胎的產仔數、產活仔數和斷奶數有影響，雖然對經產母豬的繁殖性能影響不顯著，但其產仔數仍然以AA型最高。最近，蘇先敏等進一步研究了PRLR基因各基因型與豬多胎次間多繁殖性狀的相關性，結果表明，大白豬第1、2和3胎各繁殖性狀均呈現出AA>AB>BB基因型。其中，第3胎次AA基因型個體產仔數、產活仔數、斷奶仔豬數、初生窩重及斷奶成活率比BB基因型個體平均分別高出0.31頭、0.63頭、0.02頭、0.65 kg和0.43%，但差異均不顯著（P>0.05）。黃賀等［23］研究民豬PRLR基因的第8外顯子和第8內含子的多態性與其繁殖性能的關聯性，結果表明，在PRLR-1座位，BB基因型初產母豬的TNB和NBA比AA基因型初產母豬分別多0.93頭和0.78頭（P<0.05）；BB基因型經產母豬的TNB和NBA比AA基因型經產母豬分別多0.62頭和0.74頭（P<0.05）。在PRLR-2座位，無論初產或經產母豬，3種基因型個體的TNB之間和NBA之間差異不顯著（P>0.05）。

3.5PRLR基因與其他基因的互作

PRLR基因與其他基因互作對動物繁殖性能的影響研究結果表明，PRLR基因與其他基因之間存在影響動物繁殖性狀的聯合效應，且高于單基因型的遺傳效應。王立辛等［24］研究豬PRLR和RBP4基因合并基因型對產仔數的影響，結果表明，BBAB為有利基因型，AABB為不利基因型，長白、大白各基因型產仔數差異顯著（P<0.05），而杜洛克差異不顯著（P>0.05），有利基因型與不利基因型比較均達到顯著差異，合并基因型的遺傳效應顯著高于單基因型效應。何慶玲等［25］研究結果表明，蘇姜豬PRLR基因各自基因型的效應差異均不顯著（P>0.05），但PRLR與RBP4基因合并基因型的效應顯著（P<0.05）。王立辛等［26］研究了豬雌激素受體、卵泡刺激素-β、催乳素受體和視黃醇結合蛋白4基因合并基因型對產仔數的影響，結果表明，AABBBBAB最優合并基因型的總產仔數為11.31頭，比最劣組合平均高1.8頭，合并基因型的遺傳效應顯著高于單基因的遺傳效應。李慶崗等［22］研究發現，PRLR與FSHβ、ESR基因的合并基因型中，AAAABB為優勢基因型，其總產仔數達到14.5頭。曹斌云等［27］采用SSCP技術與家系選育相結合的方法，研究西農莎能奶山羊多羔基因（PRLR 和LHβ）聚合育種的效果，發現PRLR和LHβ基因聚合作用下的GGCCPPLL組合基因型的聚合效應對產羔數的影響顯著高于其他基因型組合（P<0.05）。

3.6PRLR基因與精液品質

研究發現，PRLR基因對公豬繁殖性狀（射精量、精子活力、精子密度等）有顯著影響。研究結果表明，PRLR基因的多態性與精液品質顯著相關，杜洛克公豬AA基因型比AB基因型個體采精量多，精子畸形率低，未成熟精子數少（P<0.05），AA基因型個體精子活力顯著高于AB基因型（P<0.05）；pRLR基因不同基因型個體在射精量、精子活力和精子活率間差異極顯著（P<0.01）。于雷［21］研究發現，在蘭德斯豬中，對精子畸形率性狀AB型個體與BB型個體之間差異顯著（P<0.05），與杜洛克公豬一樣，總體上AB型個體精液品質最差。宋永利等［28］對公牛精液品質的研究表明，PRLR基因多態性與牛鮮精的頂體完整率和凍精活力顯著相關，第1外顯子位點AA型鮮精頂體完整率顯著高于AB型。第8外顯子位點CD型凍精活力顯著高于CC型和DD型。

4　問題與展望

從國內外對PRLR基因的研究來看，主要集中在其與豬產仔數的關聯性研究上，研究對象的范圍相對較窄，而且PRLR基因與其他作為繁殖性狀的候選基因一樣，其多態性及基因型頻率的分布在同一品種（系）內或不同品種（系）間均存在有較大的差異，進而表現出不同的遺傳效應。引起這些差異的原因還不十分清楚，可能與不同品種（系）的遺傳背景、選育方法、飼養管理水平及外界環境等因素有關，也可能與研究方法有關，如檢測的群體過小，樣本量偏少，研究的基因位點范圍較局部等。所以無論PRLR基因外顯子還是內含子檢測出來的多態位點，其產生的遺傳效應還需要在不同的品種、不同的世代及更大規模的群體中進行系統的分析和驗證，還需要開展大量基礎性的研究工作，尤其是闡明該基因功能位點對繁殖性能的遺傳效應及作用機制，才能為其在育種實踐中加以利用奠定良好的基礎。

較長時間以來，對RBP4基因的研究主要采用單基因分析的方法，但動物的繁殖性狀是受多基因控制的數量性狀，因此，多基因合并分析更具有理論和實踐意義。少量的研究表明，PRLR基因與其他候選基因合并基因型對產仔數的遺傳效應一般要高于單基因的遺傳效應，但并不呈現一定規律，在目前人們對動物繁殖性狀的形成機理缺乏詳細了解的情況下，單純地通過統計學方法很難反映各基因之間相互作用的真實狀況。值得期待的是，隨著分子生物學和生物信息學的發展，動物繁殖性狀形成的分子機理會逐步被人們所認識，利用PRLR基因為代表的候選基因對動物繁殖性狀進行標記輔助選擇，將縮短選擇性狀的育種周期，提高選擇準確性，尤其是通過基因聚合對動物低遺傳力性狀進行改良仍將是可行的，應用前景十分誘人。

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中圖分類號：S81

文獻標識碼：B

文章編號：1004-5090（2016）01-0015-04

收稿日期：（2015-11-02）