2020年國內外家兔遺傳育種與繁殖研究進展

王源朗，丁海生，趙輝玲，黃冬維

(安徽省農業科學院畜牧獸醫研究所，畜禽產品安全工程安徽省重點實驗室，合肥 230031)

家兔屬小型草食動物，具有成本低、投資少、周期短、見效快等優勢，尤其適合欠發達地區大面積推廣飼養。家兔產業作為一種綠色經濟型產業，是中國節糧型畜牧業中極具代表性的產業，但受供給和需求多重因素的影響，家兔產業在畜牧業中所占比重仍然較小。隨著中國耕地和水資源的日益稀缺，國家對糧食安全高度重視。家兔養殖中既有節約糧食，又有增加肉類供給的屬性，能夠較好地保障中國糧食安全[1]。家兔產業已迎來新的經濟增長點，受到越來越多的關注，成為許多國家解決糧食短缺問題的有效途徑。種業是影響家兔產業發展的最重要環節之一，是決定家兔生產效率的最重要因素。中國養兔歷史悠久，但家兔育種工作起步較晚，目前仍處于初級階段，且由于長期以“重引進、輕培育、重改良，輕保種”為主，導致存在遺傳資源保護意識不強，育種進展緩慢，家兔生產發展與良種供需的矛盾日益突出[2]。自21世紀以來，隨著分子育種技術的高速發展，中國的育種工作有了長足的進步，逐步從傳統育種方式向傳統育種與分子育種相結合方式轉變，并不斷取得較好的進展，如近年來川白獺兔、天府黑兔等新品種、新品系的成功培育[3-4]。作者綜述了2020年國內外家兔遺傳育種及繁殖相關的研究進展，以期為研究者提供新的思路，為家兔育種工作的新發展、新方向提供參考。

1 國外家兔遺傳育種與繁殖研究進展

1.1 傳統育種

1.1.1 選擇效應及性狀評估 雜交作為家畜育種的重要手段之一，通過合理選擇親本組合，將優質基因引入，再通過連續不斷的選擇培育出優質高效的雜交后代。隨著環保要求及消費需求的不斷提升，集約化養殖和優良肉質供給將是動物養殖業的普遍需求。同時，也對選育過程中目標性狀的精準評估提出了新的要求。Suleman等[5]評估了4個不同品種家兔(荷蘭白兔、新西蘭白兔、美國黑兔、矮棕兔)及歐洲野兔在傳統飼養系統下的雄性斷奶仔兔的生長性能和胴體品質，試驗共選取50只斷奶雄性家兔，每個品種各10只，4周齡時對生長性能進行測定，于19周齡時進行屠宰性能測定，結果表明，品種是決定家兔生長性能和胴體品質的最主要因素，生產中為獲得更高的屠宰重，建議使用歐洲野兔或新西蘭白兔。對于家兔來說，較高的體脂含量可以維系能量的攝取，而低體脂含量的群體卻是兔肉消費市場的首選，因此，以瘦肉率為標準的篩選更符合市場需求[6]。Kasza等[7]將家兔劃分為脂肪型與瘦肉型群體，11周齡時屠宰并檢測生長性能、屠宰率等指標，結果顯示，總脂肪含量的選擇對脂肪型與瘦肉型均有效，低體脂含量的選擇對終端父本更為有效，高脂肪含量的選擇使后代家兔的儲脂能力更具優勢。

1.1.2 遺傳與環境互作 遺傳與環境既可以獨立又可以相互影響性狀，從而造成性狀變異，這種影響可能是由于環境的短期變化使不同基因型對環境變化產生反應所致。Farghly等[8]將64只新西蘭白兔隨機分為4組(12 h光照，10:00至22:00；12 h光照，22:00至10:00；8 h光照，10:00至18:00；8 h光照，22:00至06:00)，溫濕度指數(THI)控制在27.00～28.87，使各群體處于中度熱應激環境下，對各群體相關生理指標進行測定，結果表明，短時間的午后光照周期更適宜家兔生長，且對家兔生長性能及其他生理指標均有一定的促進作用。Secci等[9]將81只新西蘭兔分為3組(開放組、封閉組、使用鏡子組)飼養，49 d后屠宰對相關肉質指標進行測定，以探究在散養區使用鏡子對家兔肉品質和貯存穩定性的影響，結果顯示，開放養殖是改善肉質的最佳方案，使用鏡子可以最大限度地減少封閉環境飼養導致的負面影響，更貼合動物福利的要求。

1.2 分子育種

1.2.1 生長及肉品質相關基因 畜禽的肌肉生長速度與肉品質是畜牧生產中的重要經濟性狀，肌肉生長與脂肪沉積也受到多個基因和多條生物學通路的調控。因此，運用現代分子生物學技術探究相關基因的表達模式，對家兔產業的發展具有非常重要的意義。脂肪在畜禽肉產品的整體適口性中起著重要的作用，肌內脂肪直接或間接影響肉的風味、多汁性及嫩度等感官品質性狀[10-11]。Madrid等[12]通過3種選擇方法分析鑒定2個被不同世代選擇的家兔群體與肌內脂肪沉積相關的基因組區域，結果顯示，對肌內脂肪的選擇會影響多個基因組區域，這可能是選擇效應或選擇和遺傳漂變共同作用的結果，共檢測到73個候選基因，其中包括與機體能量、脂類代謝相關的基因，如ACER2、PLIN2、DENND4C、RPS6、RRAGA(OCU1)、ST8SIA6、VIM(OCU16)、RORA、GANC和PLA2G4B(OCU17)等。

1.2.2 繁殖性能相關基因 產仔數是家兔重要的經濟性狀，是衡量家兔繁殖性能高低的主要指標[13]。Casto-Rebollo等[14]結合全基因組關聯分析(genome-wide association studies，GWAS)與全基因組測序(whole genome sequencing，WGS)方法分析了與高、低產仔數環境方差變化相關的基因及功能突變，發現相關的基因組區域被定位在家兔第3、7、10和14染色體上，共鑒定出16個新的候選基因，其中包括129個功能性突變，這些突變可能影響家兔產仔數環境方差的變異。Rodrigues等[15]研究表明，高排卵率的雌性動物產前存活率降低的部分原因可能源于卵母細胞質量較低，排卵率和產前存活率是影響家兔產仔數的主要因素，根據排卵率進行選育可以更有效地提高家兔產仔數。Serna-Garcia等[16]利用微點陣對以排卵率為選擇標準選育10代的高排卵率家兔群體和對照組的卵巢組織進行轉錄組分析，結果顯示，共發現1 357個差異表達基因和19個潛在生物標記與產前死亡率相關，家兔產仔數差異與產前細胞死亡呈顯著相關。穴兔與家兔的母性行為表現在筑巢及分娩后對后代的日常護理，這一系列的行為遵循一個特定的順序，并受到多種外部因素及遺傳因素的調節，如視覺影響、激素水平等[17-19]。Benedek等[20]選取30只10～20月齡成年穴兔，評估黃體酮受體(PGR)基因多態性與家兔筑巢行為的相關性，結果表明，SNP(2464 G>A)位點可能影響家兔的就巢時機，PGR基因可作為影響家兔成功繁殖的關鍵候選基因。

1.2.3 品種與遺傳多樣性 細胞色素B(cytochrome b,Cytb)基因位于線粒體環狀DNA中，在幾乎所有真核生物和許多原核生物中都有發現，在種間、種內群體間和群體內具有廣泛的多態性，因此，Cytb基因是目前研究種間進化關系的最佳基因之一[21]。Emam等[22]通過線粒體DNACytb基因序列比對分析，對埃及當地的家兔品種(ERB、EBB、EGS)及西班牙本地品種(SCR)共132個個體的多樣性、系統發育狀況與歐洲野兔(EWR)進行種屬鑒定，共發現353個突變，290個多態位點，14個單倍型，其中單倍型A在埃及本地家兔和EWR中分別占83.3%和11.7%，單倍型B在SCR和EGS中分別占63.8%和36.2%；通過與穴兔基因組序列進行比對分析發現，單倍型A與已發表序列的重合性達44.7%，而單倍型B僅有8.5%的重合；聚類分析結果得出，埃及本地家兔品種與SCR及EWR的單倍型分布在同一聚類中。綜合以上結果推測，ERB、EBB、SCR的遺傳多樣性非常低，ERB與EBB同屬于一個品種，埃及當地兔品種與西班牙本地品種均來源于歐洲野兔。

2 國內家兔遺傳育種與繁殖研究進展

2.1 傳統育種

2.1.1 選擇效應及性狀評估 家兔育種工作的核心任務在于培育出具有較高經濟價值與種用價值且有一定群體結構的優良家兔品種，對家兔的種質特性進行測定，有意識、系統性地進行選育，才能長久保持品種的適應力、生命力和繁殖力[23]。劉策等[24]選取35日齡、斷奶體重(854±13)g的閩西南黑兔及斷奶體重(635±18)g的新西蘭白兔各20只，控制飼養管理條件，在(100±2)d時全部屠宰，測定屠宰性能和肉品質指標，結果表明，相較于新西蘭白兔，閩西南黑兔的肌肉呈良好的色澤，不飽和脂肪酸沉積較少。劉福鑫等[25]將日齡相近繁殖胎次為3胎的24只猞猁色獺兔種母兔與8只種公兔進行人工輔助交配，結果表明，猞猁色獺兔的繁殖性能及后代生長性能均表現良好，適用于進一步的選育工作。

2.1.2 遺傳與環境互作 家兔的生命活動受多種環境因素的直接影響，包括環境溫度、相對濕度及光照等。熊飆等[26]比較了來自2個父系遺傳起源的家兔在連續出生季節(春季、夏季、秋季和冬季)及不同胎次(初產、二胎和多胎)的繁殖性能，試驗選取2個品種70只肉兔(新西蘭兔和加利福尼亞兔)，其中母兔58只、公兔12只，在適宜條件下飼養，試驗過程中環境條件隨季節變化，室內溫度在10～30 ℃，相對濕度為60%～70%，(46±6)d時斷奶，對105窩(55窩來自品種1，50窩來自品種2)母兔的繁殖性能和數據進行記錄，結果表明，春季時母兔和仔兔的繁殖行為和生長性能最差，夏季高溫對母兔繁殖性能有負面影響，冬季相較于其他季節更宜于常規飼養。相較于其他家畜，家兔全身被毛功能性汗腺少，主要依靠呼吸散熱，對高濕熱環境適應性差，當機體溫度過高時，易發生應激性疾病，進而對生產性能、繁殖性能和免疫能力產生影響，包括生長緩慢、產量降低、繁殖性能下降等[27-28]。陳虹等[29]選取相同飼養條件下的健康成年伊拉母兔6只，隨機分為對照組與試驗組，試驗組所處環境THI為25.97～30.45 ℃，對照組伊拉兔處于自然環境下，THI為22.75～25.67 ℃，試驗周期為15 d，記錄每只伊拉兔的心率、呼吸頻率及直腸溫度等數據，結果表明，熱應激對伊拉兔的呼吸頻率、心率、直腸溫度等生理指標有直接影響，且熱應激指數越大影響越嚴重。光照對家兔生產性能存在重要影響，周期性變化的光照會影響松果體合成、分泌褪黑素，進而引發動物繁殖性能的周期性變化[30]。羅剛等[31]為探索光色和光照強度對母兔繁殖力的影響，將225只伊拉配套系父母代種兔平均分成15個組，設置白、紅、黃、綠、藍5種光色和60、80、100 lx 3種光照度進行試驗，結果顯示，在LED綠光且光照度為100 lx時空懷母兔的繁殖性能最好。

2.2 分子育種

2.2.1 皮毛性狀相關基因 皮毛性狀是家兔生產中極為重要的經濟性狀，目前國內研究人員已對調控家兔皮毛相關性狀的基因進行了大量、系統地研究。研究表明，毛囊生長和循環過程中有大量信號通路參與調控，如Wnt、BMP、Hedgehog及JAK-STAT信號通路等[32-35]。 Liang等[36]構建角蛋白關聯蛋白11-1(keratin-associated protein 11-1，Krtap11-1)基因過表達載體及干擾序列，轉染RAB-9細胞，分析Krtap11-1基因在毛囊發育不同階段、不同組織中的表達情況及對其他與毛囊發育相關基因的影響，結果顯示，Krtap11-1基因mRNA表達水平在毛囊發育的退行期和休止期呈先升高后降低趨勢，其對毛囊發育過程中的關鍵基因具有顯著促進作用。Zhou等[37]構建SIAH1基因過表達載體及干擾序列，采用皮膚毛囊毛乳頭細胞系進行細胞轉染試驗，結果顯示，SIAH1基因對家兔皮膚和毛囊發育過程具有抑制作用。Zhao等[38]探究HIV-1 Tat結合蛋白(HIV-1 Tat binding protein，HTATIP2)基因在皖系長毛兔毛囊發育過程中的作用，結果表明，HTATIP2基因在毛發生長中期與休止期高表達，過表達或敲低HTATIP2基因影響JAK-STAT通路中與毛囊發育相關基因的表達，且HTATIP2基因可能促進細胞凋亡并抑制細胞增殖。Ding等[39]以皖系長毛兔為試驗對象，利用組織切片和高通量轉錄組測序技術研究了皖系長毛兔不同毛囊發育周期皮膚組織學和miRNA表達譜差異，結果表明，皖系長毛兔毛囊在拔毛后第1周時處于靜止期，第4～24周處于生長期；共鑒定出185個差異表達的miRNAs，通過生物信息學分析發現，差異表達的miRNA主要參與毛囊發育和脂類代謝過程及TGF-β、Wnt、凋亡和胞外基質-受體相互作用等調控通路。

獺兔是一類理想的研究色素沉積的實驗動物模型，哺乳動物的毛發與皮膚顏色的多樣性可以歸因于色素的類型和數量，而色素的沉積受到不同基因與環境因素的相互作用[40]。 Yang等[41]通過RT-PCR測定POU2F1(POU domain,class 2,transcription factor 1)基因mRNA在不同顏色獺兔中的組織表達譜，構建過表達載體及干擾序列，結果顯示，棕色和蛋白黃獺兔背部皮膚中POU2F1基因表達水平顯著高于黑色獺兔，POU2F1基因在肺臟中的表達水平最高。轉染黑色素細胞后，POU2F1顯著影響色素相關基因SLC7A11、MITF、SLC24A5、MC1R、ASIP的表達，揭示了POU2F1基因對色素沉淀的調控作用。Hu等[42]采用實時熒光定量PCR與Western blotting技術檢測不同毛色家兔體內KIT基因mRNA及蛋白表達水平，結果顯示，KIT基因mRNA與蛋白在不同顏色獺兔皮膚中的表達水平存在顯著差異，其中在黑色獺兔皮膚中的表達水平最高，KIT基因顯著影響著色相關基因的表達。表明KIT基因顯著促進家兔黑色素細胞增殖，是調控黑色素生成、控制黑色素細胞增殖與凋亡的關鍵基因。Li等[43]選取2個品種共40只家兔(20只黑色獺兔和20只青紫藍色獺兔)，對黑素親和素(melanophilin，MLPH)基因多態性與獺兔被毛顏色的關系進行探究，結果發現，MLPH基因具有很高的GC含量，除g.606 C>A外，其余位點均處于Hardy-Weinberg平衡；2個品種獺兔的7個錯義突變SNPs形成10個單倍型，其中黑色獺兔特殊的單倍型與青紫藍色獺兔表型一致，推測不同獺兔品系的毛色形成可能是由MLPH基因中的1個或多個突變引起的。盧婷婷等[44]研究了獺兔小眼畸形相關轉錄因子(microphthalmia-associated transcription factor，MITF)基因不同可變剪接體對黑色素沉積的影響，結果發現，MITF基因N-端的剪接變化并不影響黑色素沉積功能，但不同剪接體的下游信號通路存在差異。Liu等[45]通過高通量全轉錄組測序技術對不同毛密度的30日齡獺兔差異表達miRNA進行鑒定，結果顯示，miR-205在獺兔低毛密度的毛囊乳突細胞中表達水平高于高毛密度的毛囊乳突細胞，miR-205促進了細胞增殖和細胞凋亡率，改變了細胞周期的進程，并調控獺兔毛囊乳突細胞PI3K/Akt、Wnt、Notch和BMP信號通路中相關基因的表達，同時抑制CTNNB1和GSK-3β蛋白的磷酸化，降低NOG蛋白水平，增加磷酸化Akt水平。

2.2.2 肉質性狀相關基因 生長、胴體特征及肉品質是兔肉生產中最重要的性狀，與這些性狀顯著相關的標記及基因的鑒定對家兔育種的發展起到十分重要的作用，如MC4R、LEP、GHR、TBC1D1等基因已被證明與家兔生長及屠宰性能顯著相關[46-49]。Yang等[50]基于簡化基因組測序(SLAF-seq)技術的GWAS分析與肉兔生長、肉質性狀相關的SNPs與功能基因，試驗選取465只家兔，包括16只成年公加利福尼亞兔與17只康大5號配套系兔做親本，以及它們的后代群體(232公兔、200母兔)，記錄35、42、49、56、63及70 d的生長性狀，宰前活重(84 d)和凈屠宰率作為胴體性狀指標，蒸煮損失與滴水損失作為肉質性狀指標，結果分別鑒定出28、81、10個與胴體指標、生長及肉質性狀相關的SNPs；此外，在這些SNPs的上、下游100 kb范圍內分別鑒定出16、71、9個候選功能基因，包括FGD4、DNM1L、ADAM7、SLC39A6等。 Luo等[51]采集天府黑兔4個生長期的3個組織樣本，采用實時熒光定量PCR檢測瘦素(leptin)基因在不同組織中的表達水平，結果表明，leptin基因在天府黑兔中的表達水平可影響相關肉質性狀，leptin基因高表達的天府黑兔肉質較好。因此，leptin基因可作為家兔肉質性狀分子標記的重要候選基因。李彥宏等[52]采用直接測序法檢測天府黑兔載脂蛋白A4(apolipoprotein A4，APOA4)基因第3外顯子編碼區內的SNPs，并結合生物信息學軟件分析其蛋白結構域和mRNA二級結構，結果發現，APOA4基因第3外顯子編碼區內存在3個遺傳變異位點，其中c.1459 A→G可能與家兔肉品質性狀有關。

2.2.3 繁殖性能相關基因 家畜繁殖性能的研究與養殖場的經濟效益密切相關。家兔的繁殖性狀遺傳力相對較小，通過傳統育種方法相對緩慢，而分子育種對于高繁殖力家兔的育種具有明顯作用[57]。牛曉艷等[58]選取白色獺兔品系的70只母兔和海貍色獺兔品系的100只母兔，研究卵泡刺激素(follicle stimulating hormone，FSHβ)基因SNPs與繁殖性狀之間的關系，結果發現，FSHβ基因外顯子1和3中的3個SNPs(FSH2、FSH30、FSH31)在聯合群體中與繁殖性狀呈強相關，對于FSH2，與TT基因型相比，GG基因型與總產仔數和產活仔數顯著相關；對于FSH30，AA基因型總產仔數和產活仔數顯著高于GG和AG基因型；對于FSH31，GG基因型總產仔數、初生窩重和21日齡活仔數顯著高于AG基因型，表明FSHβ基因與獺兔的繁殖性狀相關聯，因此，FSH2、FSH30和FSH31可作為獺兔選育的分子標記。

2.2.4 品種或遺傳多樣性 家兔育種工作的開展離不開特色多樣的遺傳資源，尤其是對地方種質資源的開發利用。目前，線粒體DNA、全基因組選擇、微衛星標記等技術已被廣泛應用于家兔遺傳結構與生物多樣性的分析工作中[53-55]。周彤等[56]利用PCR高保真擴增技術和生物信息學軟件對福建黃兔線粒體基因組進行獲取、拼接與注釋，結果發現，福建黃兔線粒體基因組全長17 kb(GenBank登錄號：MN518689)，主要包括tRNAs(22個)、rRNAs(2個)、蛋白編碼基因(13個)和控制區(1個)4部分；22個tRNAs基因中，除tRNA-Ser(AGY)基因由于缺失DHU臂不能形成三葉草結構外，其余21種tRNAs基因均可折疊形成經典的三葉草結構；控制區含有3種結構域：延長終止序列區(ETAS1和ETAS2)、中央保守區、保守序列區(CSB1、CSB2和CSB3)，其中，CSB1和CSB2間存在200 bp的短重復序列，CSB3和tRNA-Phe間存在306 bp的長重復序列；基于線粒體基因組控制區序列構建10種兔形目動物的系統發生樹發現，福建黃兔可能起源于穴兔。

3 小 結

2020年國內外家兔遺傳育種技術研究進展各具特點。國外在傳統育種、分子育種等方面均有不少研究，傳統育種主要包括選擇與性狀評估、遺傳與環境互作等；分子育種主要以相關基因及功能區域篩選為主，主要涉及生長及肉質、毛色和繁殖等性狀。國內在傳統育種與分子育種方面的研究相較國外更多，傳統育種主要集中在雜交組合研究、性狀評估及遺傳與環境互作等方面；分子育種主要集中在皮毛性狀方面，以篩選與毛囊發育、皮膚黑色素沉積等相關功能基因為主，其次，分子育種還涉及與品種遺傳多樣性、肉質及繁殖性狀相關的研究。2020年家兔遺傳育種與繁殖研究領域取得了較多成果，但相較于其他家畜(如豬、羊、雞等)，整體研究水平仍相對滯后。建議對家兔重要經濟性狀和特色性狀進行系統評估，為家兔種質資源利用與保護提供更多的理論依據。