圈養藍腹鷴雌鳥雄化現象與性激素水平變化關系

關鍵詞：藍腹鷴；圈養；雌鳥雄化；雌二醇；睪酮；性別鑒定

鳥類性激素主要來源于性腺，其中雌激素17β-雌二醇（estradiol，E2）主要來自雌鳥卵巢，雄激素睪酮（testosterone，T）主要產生于雄鳥精巢。性激素對鳥類生殖器官的發育和兩性行為、第二性征的維持以及生殖周期的調節都起著重要作用［1?2］。性別分化是指性別發育成表型性別的過程，這一過程受遺傳控制。脊椎動物胚胎中性腺具有兩性潛能，有可能向兩性的任何一方分化［3］。關于鳥類性別分化或轉變受性激素調控的研究在國內外均有相關報道，如對雞性別決定和調控機制的研究［4］，實現雞性反轉的方法［5］，影響家禽后代性別偏移因素的研究［6］等。動物的性別最初由性染色體所決定，性別分化則受性激素控制，即性別分化是以性別決定機制為基礎，由激素類物質誘導發生的，如母雞變公雞的事例，就是激素影響性分化的典型例證［3］。《漢書》中就有皇宮中飼養的母雞變成公雞的記述［7］。一般來說，在自然性反轉里觀察到的母雞性反轉現象并不經常發生，公雞自然性反轉也很少有報告［8］。劉祖洞等［9］曾報道過一只洛島紅母雞變性為公雞的過程，以及該雞的解剖學觀察。這只母雞除表現出雄性特征，如頭部長出發達的雞冠、腿部長出突出的長距外，其雄性生殖系統發育而雌性生殖系統退化，能像公雞一樣繁殖后代，但其仍具有ZW型的雌性染色體組成。Cooper［10］曾描述過雄化的雌性環頸雉（Phasianus colchicus），并對一只雄化的老年雌性環頸雉進行了解剖學研究，發現該環頸雉的卵巢發生了明顯變化，性腺從一個產生雌激素的卵巢變成了一個分泌T但沒有功能的“睪丸”。性激素不僅能維護鳥類的第二性征、控制性表型，還能影響其繁殖行為。雄鳥在求偶炫耀、交配時期雄激素達到最高水平，雌鳥在交配、產卵時期雌激素達到最高水平；在非繁殖期，雌鳥和雄鳥性激素水平基本都處于較低水平。例如雄性黃腹角雉（Tragopan caboti）的許多行為，如求偶炫耀、領域行為（鳴叫和側炫耀）和走動等的發生頻次與糞便中T 顯著相關［11］；雌性大鴇（Otis tarda）的產卵行為受E2調控［12］；圈養雄性褐馬雞（Crossoptilon mantchuricum）的警戒、求偶伴行以及雄性之間的等級順序都與體內T濃度顯著相關［13］；籠養雄性丹頂鶴（Grus japonensis）的繁殖行為受雄激素控制，而雌性丹頂鶴糞便中的E2變化水平與其產卵時間有密切關系［14］；非洲鴕鳥（Struthio camelus）血漿中E2及T的濃度水平在一年中呈現波動式變化，與發情表現趨于一致［15］；性激素對調節鳥類鳴唱行為起重要作用，季節變化引起血漿中雄激素濃度升高，可刺激成鳥鳴唱控制系統結構發生改變，從而刺激鳴唱行為，這就是鳴禽中雄鳥鳴唱顯著多于雌鳥、繁殖季節鳴唱顯著多于非繁殖季節的原因［16］等。

藍腹鷴（Lophura swinhoii）又名藍鷴，是我國鳥類的特有種，在世界自然保護聯盟（IUCN）瀕危物種紅色名錄和《中國脊椎動物紅色名錄》中的保護級別均為近危（NT）［17?18］。目前藍腹鷴野外數量呈下降趨勢［17］，在2021年頒布的《國家重點保護野生動物名錄》中，藍腹鷴被列為國家一級重點保護野生動物［19］，是我國圈養普遍且數量較多的一種雉類。圈養藍腹鷴每年2—3月發情，3月中下旬產卵，窩卵數6 ～ 12枚，雌性1歲左右就能產卵。北京動物園于1978年成功繁殖藍腹鷴［20］，北京瀕危動物馴養繁殖中心于1995 年和1996 年兩次從英國引進藍腹鷴5對，共繁殖成活61只［20］。北京動物園2003—2005年飼養藍腹鷴60 ～ 70只。廣州動物園2011—2014年繁殖藍腹鷴149只［21］。在本研究期間，廣州動物園飼養藍腹鷴40余只，是目前我國圈養藍腹鷴數量最多的單位。藍腹鷴雌雄個體表現為異型異色，雄性個體羽毛呈深藍色，雌性個體羽毛呈褐色，因此在正常情況下從外貌和羽色特征即可區分雌雄。但是2021年北京動物園飼養的1只藍腹鷴雌鳥的羽色變得與雄性相似。在廣州動物園飼養的40余只藍腹鷴中，也發現了類似個體。這些雌鳥均不產卵，其外部羽毛顏色在以后的一年里開始發生改變，逐漸與雄性個體羽色相似，但在繁殖期其雄性配偶仍會向這些羽色發生變化的雌鳥求偶炫耀，這種現象被稱為“雌鳥雄化”［22-24］。1998年世界雉類協會（WPA）在歐洲的調查中發現了灰腹角雉（Tragopan blythii）、戴氏火背鷴（Lophura diardi）、棕尾火背鷴（L. erythroph?thalma）、環頸雉、銅長尾雉（Syrmaticus soemmerrin?gii）和大眼斑雉（Argusianus argus）等20多種雉類存在雌鳥雄化的現象，雄化雌鳥年齡大多為10 ～ 13歲［23］。對廣州動物園和北京動物園飼養的雉類進行初步調查發現，飼養的藍腹鷴、紅腹錦雞（Chrysolo?phus pictus）曾發現過雄化個體。

我國雌鳥雄化現象相關的報道較少。目前尚無對圈養雉類雌鳥雄化個體與性激素變化之間關系的研究。我國動物園的雉類飼養管理人員常常不能識別雄化個體，而對于雌雄表型為同型的雉類，更是無法通過雌鳥外觀來判斷雄化個體。為了解雌鳥雄化現象與性激素之間的關系，同時探索鑒別雄化個體的方法，于2022—2024年開展了圈養藍腹鷴雌鳥雄化現象與糞便中性激素水平變化關系的研究。

1 材料與方法

1. 1 實驗動物

選取廣州動物園和北京動物園的藍腹鷴成年個體20只（有繁殖行為或能產卵繁殖的個體），完成個體標識后按照羽色和外貌特征組成雄組和雌組，雄化個體根據以往是否產卵和羽色的變化與雌性加以區分，組成雄化組，分組情況見表1。

1. 2 試驗方法

1. 2. 1 糞樣采集及保存

采樣期以2022 年為主，2022 年4—6 月（繁殖期），1周一次；10—12月（非繁殖期），2周一次，采樣時間依據動物排便規律和飼養員時間固定在采樣周內的某天。采集試驗個體當天新鮮無污染的糞便，每只個體每次采集糞便量不少于2 g。對于當天沒采到糞樣或采糞量不夠的個體，在2023年同期進行補采，每只個體均取樣12次，其中繁殖期取樣8次，非繁殖期4次，共采樣256份，新鮮糞便裝盒標記后盡快放入冰箱-20 ℃冷凍保存。廣州動物園藍腹鷴糞樣使用干冰長途運輸到北京。糞樣冷凍保存時間為2 ～ 10個月。

1. 2. 2 糞樣處理

冷凍保存的新鮮糞樣用電子天平稱量，記錄質量后放入帶編號的研缽中，烘箱50 ℃烘干17 ～ 18 h，再次稱量記錄烘干后的糞樣質量，計算失水率后研磨成細粉狀，撿出雜質，分裝在凍存管中，放入冰箱-20 ℃下保存待用。

1. 2. 3 激素提取和測定

糞便樣本中激素的提取和測定參照張博文［13］和Touma et al.［25］提出的方法，并結合實驗室的條件進行改良。取0. 2 g干粉狀糞樣溶解于5 mL乙醇中，震蕩15 min，30 ℃孵育30 min，震蕩10 min后1 500 r/min離心10 min，取上清液2 mL，于冰箱-20 ℃保存備用。使用酶聯免疫法對上述提取樣本的E2、T進行測定。標準品測定后記錄OD值并繪制標準曲線，各點間線性關系良好，R 均接近1。

1. 2. 4 數據統計分析

研究數據用Excel整理，用SPSS 17. 0軟件對雄組、雌組、雄化組的E2、T質量濃度及E2 / T進行單因素方差分析（one-way ANOVA），分析各組間差異；采用獨立樣本t檢驗法分析各組內繁殖期和非繁殖期的差異；利用SigmaPlot曲線圖來呈現雄性、雌性和雄化組2種激素及其質量濃度比值的周間變化規律。

2 結果

2. 1 繁殖期和非繁殖期不同性別組間E2質量濃度差異

雌組E2質量濃度呈波動式緩慢下降趨勢，最高峰值出現在5 月1—7 日，為3. 45 ng/mL，最低值在11月20日—12月3日，為1. 38 ng/mL；繁殖期呈現波動式下降趨勢，最大波動幅度為1. 58 ng/mL，非繁殖期呈相對平穩地下降，波動幅度為0. 56 ng/mL（圖1）。繁殖期和非繁殖期平均值分別為（2. 64 ±0. 53）、（1. 73 ± 0. 25） ng/mL（表2），差異不顯著（t =1. 940，Sig. = 0. 057）。

雄組E2質量濃度呈平穩的波浪式變化趨勢，在繁殖期出現3次波動（4月24—30日，5月15—21日，5月29日—6月4日），最高峰出現在4月24—30日，峰值為0. 36 ng/mL，非繁殖期10月9—22日出現了1 次峰值為0. 24 ng/mL 的小波動，之后E2 水平在0. 08 ng/mL上下浮動（圖1）。繁殖期和非繁殖期平均值分別為（0. 19 ± 0. 11）、（0. 13 ± 0. 07） ng/mL（表2），差異不顯著（t = 1. 488，Sig. = 0. 141）。

雄化組E2質量濃度除繁殖期5月1—7日出現唯一一次高峰值（0. 60 ng/mL）外，呈較平穩變化趨勢，維持在0. 10 ng/mL的較低水平，最低點出現在非繁殖期11 月20 日—12 月3 日，為0. 08 ng/mL（圖1）。繁殖期和非繁殖期平均值分別為（0. 25 ± 0. 15）、（0. 14 ± 0. 05） ng/mL（表2），差異不顯著（t = 1. 263，Sig. = 0. 211）。

雄組和雄化組E2水平變化趨勢較接近，繁殖期和非繁殖期的差異不明顯，但二者都明顯低于雌組（P lt; 0. 01）（表2）。

2. 2 繁殖期和非繁殖期不同性別組間T 質量濃度差異

雄組T質量濃度水平呈波浪式變化，繁殖期T質量濃度水平有3次較大波動，分別在4月24—30日，5月15—21日，5月29日—6月4日，最大一次波動的變化幅度為6. 99 ng/mL。相對繁殖期的大幅度波動，非繁殖期僅有2次小波動，分別出現在10月9—22日和11月20日—12月3日（圖2）。繁殖期和非繁殖期T 質量濃度平均值分別為（3. 62 ± 2. 71）、（2. 51 ± 1. 28） ng/mL，差異不顯著（t = 0. 729，Sig. =0. 469）（ 表2）。

雌組T質量濃度呈低水平平穩緩慢下降趨勢，最高值在4 月17—23 日，為2. 35 ng/mL，最低值在11月20日—12月3日，為0. 52 ng/mL（圖2）。繁殖期和非繁殖期T 質量濃度平均值分別為（1. 75 ±0. 53）、（0. 86 ± 0. 31） ng/mL，差異顯著（t = 2. 970，Sig. = 0. 004）（表2）。

雄化組T質量濃度呈低水平波浪式變化趨勢，出現了3個小峰值，最高峰值出現在4月24—30日，為3. 54 ng/mL，第2 峰值出現在11 月6—19 日，為2. 81 ng/mL，11月20日—12月3日最低，為0. 64 ng/mL（圖2）。繁殖期和非繁殖期T質量濃度平均值分別為（1. 90 ± 0. 82）、（1. 49 ± 0. 96） ng/mL，差異不顯著（t = 0. 840，Sig. = 0. 404）（表2）。

雄化組和雌組在繁殖期和非繁殖期T質量濃度均低于雄組，但雄組和雄化組沒有顯著差異，雄組顯著高于雌組（P lt; 0. 05）（表2）。

2. 3 繁殖期和非繁殖期不同性別組間E2 / T 差異

雌組E2 / T呈波浪式變化趨勢，在非繁殖期11月6—19日出現最高峰值，為3. 55，最低值在4月24—30日，為1. 05；繁殖期和非繁殖期E2 / T平均值分別為（1. 64 ± 0. 55）、（2. 23 ± 0. 91）；雄組和雄化組E2 / T變化相對平穩，雄化組在4月24日—5月21日出現一次波峰，最高值為0. 26，10月23日—12月3日出現一次波谷，最低值為0. 05（圖3）。雄組和雄化組繁殖期E2 / T平均值分別為（0. 06 ± 0. 03）、（0. 14 ±0. 08）；非繁殖期平均值分別為（0. 06 ± 0. 02）、（0. 12 ± 0. 05）（表2）。雌組（t = -1. 279，Sig. = 0. 291）、雄組（t = 0. 671，Sig. = 0. 518）和雄化組（t = 0. 717，Sig. = 0. 490）繁殖期和非繁殖期E2 / T差異均不顯著。雄組和雄化組E2 / T 較為接近，無顯著差異，雌組E2 / T極顯著高于雄組和雄化組（P lt; 0. 01，表2）

3 討論

3. 1 鳥類特殊的生殖生理結構與雌鳥雄化現象

鳥類的性別在其胚胎發育時期就已經確定，雌性雛鳥的卵巢發育、卵原細胞的增殖和初級卵母細胞轉變在其被孵化出殼之前即已完成［1］。鳥類通常只有一個功能正常的卵巢，位于身體左側；右側的卵巢及輸卵管僅在胚胎期發育，在其成長過程中不再發育。雌雉體內雌激素主要來源于左側卵巢的卵泡內膜細胞和卵泡顆粒細胞，正常的雌鳥在繁殖期間由于卵泡大量增加，能產生大量雌激素，而雌鳥的腎上腺皮質能產生少量雄激素，雌鳥的雌性性征在體內雌雄激素共同作用下得以維持。如果雌鳥左側卵巢由于某些原因（免疫或其他病理因素）失去正常功能，那么卵泡將不再生長，雌激素分泌量也將隨之減少，這時右側卵巢殘余的組織開始增生，再生的右側性腺為卵睪（ovotestis），是類似精巢的器官，其中的細胞會被激活而分泌雄激素［1，8］。這時雌鳥體內的雌激素水平會迅速下降，體內雌雄激素水平的急劇變化會影響雌鳥隨后的換羽和羽毛生長過程，如果雌鳥能繼續存活，經歷換羽后其羽毛形態和顏色會趨向于雄性特征，這就是人們所觀察到的雌鳥雄化現象［22-23，26］。

3. 2 E2 / T 與雌鳥雄化現象

動物的性別雖然最初由性染色體決定，但性別的分化則受性激素控制［3］。雌性鳥類體內不僅產生雌激素也產生雄激素，雌性第二性征是這兩種激素共同作用的結果。Bercovitz et al.［27］認為，區分性別是通過評估E2 / T，而不是比較個體的類固醇濃度，這項用于性別判定的方法已被用于多種野生鳥類和家禽的研究中，收到了良好的效果［11］。本研究中不同性別藍腹鷴的E2 / T評估結果能較好地區別雌性和雄性藍腹鷴，同時雄化個體的比值有別于雌性和雄性個體，可見通過比較E2 / T，不僅可以鑒別性別，還能結合鳥類個體的產卵情況或外貌特征（性異型）來判斷雌性的第二性征是否已經向雄性轉變。

在本研究中，雌性藍腹鷴的E2 / T均高于1. 00，表明雌性藍腹鷴雌激素的質量濃度高于雄激素，雌性性狀起主導作用，外貌表現為雌性特征；雄性的比值在繁殖期為0. 04 ～ 0. 11，非繁殖期為0. 03 ～0. 08，表明雄激素的質量濃度高于雌激素，雄性性狀起主導作用，外貌表現為雄性特征；而雄化雌鳥的E2 / T下降至0. 05 ～ 0. 26，此時雄化雌鳥體內雄激素含量水平高于雌激素，意味著雌鳥體內雌雄激素的質量濃度發生改變，導致對雌性性狀起主導作用的激素種類發生了變化，起主導作用的激素從雌激素變為雄激素，這種變化使雄化的雌鳥在繁殖期不能正常產卵。在每年的繁殖期過后，鳥類進入換羽期，與雌性相比雄化個體E2 / T均很低，與雄性值接近，在這兩種激素的作用下，換羽期間新生長的羽毛無法再維持原有雌性的羽色特征，新羽毛即呈現出雄性羽色和特征。雄化個體羽色從雌性向雄性轉變的進程應該與E2 / T大小相關，比值越低，羽色向雄性轉變的過程越短，反之亦然。由此也可推斷E2、T可影響鳥類羽毛生長，控制羽色，其中機制有待于進一步研究。

3. 3 雌性雄化現象起因的推斷

雌鳥雄化是一種自然現象，目前僅發現于圈養雌性鳥類中。當雌鳥年齡達到相當于人類更年期的時候，其便不再產卵，隨后體羽會逐漸出現雄性特有的羽色［23］，因此推測雌鳥年齡增長是雌鳥雄化的原因之一。

雌鳥的左側卵巢如果由于某些原因失去正常功能，卵泡則不再生長，雌激素分泌量也會隨之減少，可引起雌鳥的雄化現象。有研究發現，3 ～ 4歲的戴氏火背鷴雌鳥出現雄化現象［23］，筆者亦發現圈養藍腹鷴也有4歲雄化的個體，類似于人類卵巢早衰的疾病。相關研究表明，50% ～ 80%的人類卵巢早衰病例與遺傳因素相關［28］，因此，推斷圈養雌性雉類較早出現雄化現象可能與遺傳因素有關，雌鳥很可能遺傳了其父母代染色體上的某些異常基因，導致卵巢較早即失去正常功能。總之，雌鳥雄化現象的出現是圈養種群雌性老齡化，以及雌性繁殖力下降的信號，有必要對種群年齡結構、遺傳多樣性進行調查評估，為未來種群管理制定相應對策提供參考。