蘭坪烏骨綿羊及其黑色素的研究進(jìn)展

苑夢(mèng)雅，王利平，熊和麗，李國(guó)治，劉相瑩，鄧衛(wèi)東★

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650201；2.新鄉(xiāng)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003）

烏骨綿羊?qū)儆诘胤秸湎∥锓N資源，其產(chǎn)區(qū)主要分布于蘭坪縣通甸鎮(zhèn)的龍?zhí)丁⑺骸㈠蠊⒔鹬竦鹊亍５蛱m坪白族普米族自治縣是我國(guó)鉛鋅礦的主要產(chǎn)地，初步判斷其為生病或者中毒而棄食。之后云南農(nóng)業(yè)大學(xué)毛華明教授和鄧衛(wèi)東教授對(duì)其進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其具有明顯的“烏骨烏肉”性狀[1-2]。后來(lái)在紅外光譜（IR）定性分析和黑色素定量分析的基礎(chǔ)上，指出烏骨綿羊的“烏質(zhì)”是因?yàn)槠潴w內(nèi)大量的真黑色素積累而形成的[3]。自2001年云南省科技廳立項(xiàng)進(jìn)行專題研究，經(jīng)過(guò)近十年的研究，2009年蘭坪烏骨綿羊列入國(guó)家畜禽遺傳資源名錄[4]，并列入云南省2009～2015年生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（云發(fā)改規(guī)劃[2009]2368號(hào)）。蘭坪烏骨綿羊受到了各界人士的廣泛關(guān)注，這充分肯定了蘭坪烏骨綿羊潛在的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值和稀有品種特性。蘭坪烏骨綿羊作為世界稀有獨(dú)特的綿羊品種，其肉質(zhì)鮮美，所含黑色素還具有很高的保健、藥用價(jià)值，是云南省寶貴的畜禽遺傳資源，對(duì)其獨(dú)特的品種特性形成機(jī)理的研究不僅有利于品種的保護(hù)，也有利于品種的開(kāi)發(fā)利用[5]。

1 蘭坪烏骨綿羊資源探索

1.1 烏骨綿羊的發(fā)現(xiàn) 云南省蘭坪縣的烏骨綿羊是世界上唯一的烏骨、烏肉的哺乳動(dòng)物。作為烏骨綿羊的最初發(fā)源地，其地處云南省西北部的橫斷山脈縱谷地帶，蘭坪縣居住著普米族、彝族等[6]。2001年云南農(nóng)業(yè)大學(xué)的毛華明教授等在云南省蘭坪縣做調(diào)查時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)了新型綿羊資源——烏骨綿羊，之后將其帶回學(xué)校試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該品種綿羊是由于其體內(nèi)基因突變而形成的新型綿羊遺傳資源，含有烏骨雞的“烏骨烏肉”特征，是世上稀有的羊品種資源[7]。在相同飼養(yǎng)管理?xiàng)l件下，烏骨綿羊與蘭坪普通綿羊相比，其體內(nèi)的酪氨酸酶活力、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、超氧化物歧化酶活力、總抗氧化能力、抗超氧陰離子活力均較普通綿羊高[8]。酪氨酸酶是黑色素合成的關(guān)鍵酶，烏骨綿羊?yàn)踬|(zhì)性狀是由顯著高的酪氨酸酶被催化，進(jìn)而形成黑色素，其存在于不同的組織器官中，表現(xiàn)為“烏骨烏肉”特征[9]。

1.2 烏骨綿羊的生存環(huán)境云南烏骨綿羊主要生活在海拔2 600～3 500 m的玉屏山一帶，該區(qū)域內(nèi)叢林繁茂，環(huán)境適宜，牧場(chǎng)多以山地草甸類和山地灌木草叢類為主要飼料來(lái)源，而水質(zhì)來(lái)源則主要是天然泉水[10]。但因蘭坪白族普米族自治縣是我國(guó)鉛鋅礦的主要產(chǎn)地，有亞洲第一鉛鋅礦之稱。當(dāng)?shù)卮迕褚詾闉豕菫跞庑誀钍倾U鋅中毒而棄食，后來(lái)經(jīng)過(guò)研究，初步排除其烏骨烏肉的特性是由于礦物質(zhì)中毒引起的可能[11]。進(jìn)入冬季的烏骨綿羊飼料來(lái)源為當(dāng)?shù)氐难帑溄斩挕⒖嗍w秸稈、土豆等。烏骨綿羊長(zhǎng)期自由放牧，羊群野性十足，采食能力非常強(qiáng)。

1.3 烏骨綿羊生產(chǎn)性能及遺傳特性蘭坪烏骨綿羊血液中酪氨酸酶為當(dāng)?shù)鼐d羊的2倍，超氧化物歧化酶、總抗氧化能力等指標(biāo)均高于當(dāng)?shù)鼐d羊[12]。年產(chǎn)毛量為1.2～1.5 kg，該品種綿羊性成熟較普通綿羊晚，平均初配年齡是1～1.5歲，一般每年4月份開(kāi)始發(fā)情，發(fā)情旺期則是6月份，大部分母羊繁殖在秋季進(jìn)行。綿羊的妊娠周期為145～150 d，雙羔率比較低，多數(shù)為單胎[13]。通過(guò)測(cè)定，新生羔羊的初生體重大約在2.5 kg。檢測(cè)宰殺后的烏骨綿羊發(fā)現(xiàn)瘦肉中，所含脂肪少，膽固醇較低，蛋白質(zhì)的含量達(dá)12.8%～18.6%，食用羊肉無(wú)膻味，肉感鮮美可口易消化。

云南農(nóng)業(yè)大學(xué)曾聯(lián)合蘭坪縣畜牧局在2003～2005年期間，對(duì)烏骨羊進(jìn)行遺傳性能的測(cè)定：最初將烏骨羊與烏骨羊交配，子一代全部表現(xiàn)為烏骨羊，然后子一代之間采用橫交固定，子二代則表現(xiàn)為烏骨羊[14]。之后利用烏骨羊與本地羊雜交，子一代結(jié)果顯示為烏骨羊，子一代之間采取橫交，子二代結(jié)果顯示三分之一為非烏骨羊，其余則表現(xiàn)為烏骨，而子一代烏骨公羊與本地母羊回交時(shí)，后代則表現(xiàn)為烏骨和非烏骨各占一半。此試驗(yàn)可以初步判斷烏骨羊體內(nèi)含有1對(duì)顯性因子，用來(lái)控制烏骨羊?yàn)踬|(zhì)特性[15]。

2 動(dòng)物體內(nèi)黑色素研究

2.1 黑色素的性質(zhì)及分類黑色素（Melanin）擁有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，是一類不易溶于水、非均質(zhì)的類多醇聚合體。可以吸收可見(jiàn)光和紫外光，避免體內(nèi)細(xì)胞受到強(qiáng)輻射的傷害，起到光的保護(hù)作用，這是黑色素本身的物理化學(xué)性質(zhì)的體現(xiàn)[16]。在脊椎動(dòng)物組織結(jié)構(gòu)中色素的沉著是由黑色素來(lái)決定的，它不僅存在于人的皮膚、毛發(fā)和眼球等組織中，其他一系列的植物和昆蟲(chóng)的表皮也有黑色素的存在。例如，馬鈴薯、紅薯和蘋果等表面受到創(chuàng)傷后，在空氣中氧化逐漸變?yōu)樽厣踔翞楹谏@是由于黑色素作用的緣故。最初對(duì)烏骨雞黑色素的探索，得出黑素分子內(nèi)有基本吲哚環(huán)結(jié)構(gòu)的存在[17-18]。在動(dòng)物體內(nèi)的黑色素分為黑/棕色真黑色素和紅/黃色脫黑色素，由酪氨酸酶經(jīng)過(guò)氧化產(chǎn)生吲哚類單體組合而成的統(tǒng)稱為真黑色素，由半胱氨酸多巴單體氧化所產(chǎn)生的苯并噻嗪類物質(zhì)構(gòu)成的稱為脫黑色素。二者區(qū)別在于化學(xué)合成、相對(duì)分子量、顏色、顆粒結(jié)構(gòu)及可溶性[19]。不同差異詳見(jiàn)表1。

表1 不同種類黑色素性質(zhì)的比較Table 1 Comparison of different kinds of melanin

2.2 黑色素細(xì)胞的起源胚胎的軀干神經(jīng)嵴細(xì)胞是黑色素的最初發(fā)源地，而神經(jīng)嵴在神經(jīng)胚形成過(guò)程中，只是一種轉(zhuǎn)瞬即逝的結(jié)構(gòu)，在神經(jīng)管閉合的時(shí)候其細(xì)胞開(kāi)始向周圍組織分散[20]。腹側(cè)途徑和背側(cè)途徑被認(rèn)為是神經(jīng)嵴細(xì)胞的兩條重要分散路線，隨著背側(cè)途徑分散遷移的神經(jīng)嵴細(xì)胞逐漸衍生成黑色素細(xì)胞（melanoblast）[21]。之后會(huì)儲(chǔ)存于真皮中，遷移至全身各部位，最后到達(dá)表皮部位定居，發(fā)揮其功能[22]。黑色素細(xì)胞大約占表皮細(xì)胞的2%～4%，皮膚中的黑色素細(xì)胞會(huì)伴隨著年齡的增長(zhǎng)相對(duì)減少。發(fā)育中的毛囊（hair follicles）是大部分成黑素細(xì)胞聚集的地方，小部分的成黑素細(xì)胞會(huì)分散在表皮基底層（basal layer）中。黑色素細(xì)胞中高爾基體和黑色素體發(fā)育的較好，其不含細(xì)胞角蛋白，含有細(xì)胞質(zhì)微絲，對(duì)黑色素細(xì)胞的分布情況有一定的影響，在嬰兒的皮膚中存在的黑色素細(xì)胞是成簇狀物，而新生兒的皮膚中則是單個(gè)存在于基層底部。研究表明，黑色素細(xì)胞的增值與生長(zhǎng)因子相關(guān)，分子生物學(xué)的快速發(fā)展也為黑色素細(xì)胞的研究提供了試驗(yàn)手段，為發(fā)現(xiàn)更多參與黑色素細(xì)胞發(fā)育和遷移的基因產(chǎn)物提供依據(jù)[23]。

2.3 黑色素合成及調(diào)控

2.3.1 黑色素的合成黑色素是一種生物色素，是酪氨酸經(jīng)過(guò)一連串化學(xué)反應(yīng)所形成，動(dòng)物、植物與原生生物都有這種色素，黑色素通常是以聚合的方式存在[24]。最初黑色素小體的形成經(jīng)歷了黑素細(xì)胞的高爾基體到達(dá)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，最終在溶酶體復(fù)合體內(nèi)形成，在此階段還未有黑色素的生成[25]。之后黑色素小體在體內(nèi)酪氨酸酶的開(kāi)始形成黑色素，被激活后的酪氨酸酶催化酪氨酸羥化為多巴（3，4-二羥苯丙氨酸），多巴經(jīng)過(guò)氧化后變?yōu)槎喟王―OPA quinone），由一系列的非酶催化反應(yīng)后，最后演變?yōu)楹谏亍＿@是大部分脊椎動(dòng)物體內(nèi)黑色素的合成途徑，而烏骨雞黑色素的合成不同以往，烏骨雞成黑素細(xì)胞的遷移超出了正常的背側(cè)途徑遷移，向神經(jīng)嵴起源物的目的位置擴(kuò)延其分布，最終到達(dá)了骨、軟骨、肌肉以及結(jié)締組織等，并獲得了超常的分化能力[26]，產(chǎn)生了烏骨雞在正常生理狀態(tài)下，黑色素在皮膚、肌肉甚至內(nèi)臟的包膜上廣泛分布的結(jié)果。

2.3.2 黑色素細(xì)胞發(fā)育調(diào)控的主要調(diào)控因子和信號(hào)通路 影響黑色素細(xì)胞發(fā)育的因素有很多。經(jīng)研究表明，成黑素細(xì)胞的發(fā)育過(guò)程被很多因子調(diào)控，這些因子之間存在相互抑制、相互合作的關(guān)系，也是有這些復(fù)雜的關(guān)系組成了成黑色素細(xì)胞發(fā)育分化的基因網(wǎng)絡(luò)。其中WNT基因作為原癌基因中的一種，在神經(jīng)嵴干細(xì)胞的誘導(dǎo)分化和黑色素細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中起關(guān)鍵作用，WNT蛋白可以促進(jìn)神經(jīng)前體細(xì)胞的增殖與發(fā)生,但其缺失也會(huì)導(dǎo)致某些區(qū)域的組織發(fā)生缺省[27]。作為干細(xì)胞生長(zhǎng)因子的受體因子KIT，其本質(zhì)是氨基酸酶受體家族，更是神經(jīng)嵴細(xì)胞進(jìn)一步分化的成黑色素細(xì)胞物，KIT信號(hào)通路對(duì)成黑色素細(xì)胞的遷移和存活提供場(chǎng)所，其目的是使動(dòng)物被毛著色[28]。在上述調(diào)控因子和信號(hào)通路中，EDN3和EDN3信號(hào)通路主要是調(diào)控腸道神經(jīng)元細(xì)胞的發(fā)育及被神經(jīng)嵴干細(xì)胞分化而形成的黑色素細(xì)胞的發(fā)育。試驗(yàn)表明黑色素細(xì)胞分布在組織器官的各個(gè)部位，因此，烏骨綿羊的烏骨烏肉性狀的形成可能與EDN3的表達(dá)量有關(guān)。

2.4 黑色素的生物學(xué)功能在微量元素方面，能夠參與人體細(xì)胞免疫功能的是鐵、銅、鋅、錳，這是黑色素對(duì)微量元素的生物富集作用的反應(yīng)。黑色素自由基較穩(wěn)定，具有光保護(hù)作用，可避免皮膚受到紫外線的傷害；在保健方面，被處理過(guò)的黑色素可應(yīng)用于化妝品行業(yè)，處在時(shí)尚潮流前沿的人們?cè)絹?lái)越注重皮膚的保養(yǎng)，目前市場(chǎng)上受到廣大女性青睞的防曬霜、隔離霜、乳液等都含有黑色素的成分，具有保膚延緩衰老的作用[29]。黑色素的抗氧化能力能夠有效地增強(qiáng)人體免疫力，是一種天然的保護(hù)屏障；在醫(yī)療方面，有黑色素的參與可治療帕金森氏癥、亨廷氏舞蹈癥等一些神經(jīng)性疾病，同時(shí)黑色素可以治療流感病毒導(dǎo)致的狗腎傳代式細(xì)胞凋亡現(xiàn)象，為進(jìn)一步研究黑色素的抗病作用打下良好的基礎(chǔ)。

2.5 烏骨綿羊黑色素的研究烏骨綿羊、蘭坪普通綿羊和羅姆尼綿羊血液生理生化檢測(cè)得出，烏骨綿羊總抗氧化能力、酪氨酸酶活性明顯高于蘭坪普通綿羊，超氧化物歧化酶和抗超氧陰離子明顯低于羅姆尼綿羊[30]。烏骨綿羊的免疫球蛋白、補(bǔ)體等免疫能力高于蘭坪普通綿羊，說(shuō)明烏骨綿羊自身免疫能力較強(qiáng)。屠宰后的烏骨綿羊，各組織器官黑色素沉著不同，其中肝臟、心臟、氣管和腎臟黑色素含量高，其他組織則較低，烏骨綿羊黑色素會(huì)伴隨著年齡的增大而顯著增多[31]。

3 未來(lái)展望

近年來(lái)，畜禽遺傳資源的保護(hù)越來(lái)越受到重視，且隨著人民生活水平的提高，人們對(duì)畜產(chǎn)品的需求從量變轉(zhuǎn)到質(zhì)變，市場(chǎng)開(kāi)始趨向于培育功能性保健畜產(chǎn)品，烏骨綿羊因其烏骨烏肉、肉質(zhì)鮮美，受到廣大消費(fèi)者的追捧，因此對(duì)蘭坪烏骨綿羊的研究將為烏骨綿羊的品種資源保護(hù)和烏骨綿羊的大力開(kāi)發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)。