昆明犬毛色遗传的研究浅析
浏览次数:469  发布时间:2016/7/22 15:33:06

  本文概述了犬的毛色类型、犬的毛色遗传模式,着重综述了犬毛色基因的分子基础的研究进展,指出存在问题并就未来发展方向做了思考。

  关键词:犬;毛色;遗传

  犬的毛色是品种的重要特征之一,即是与经济性状的关系很大,它也是一种可利用的遗传标记,在确定品种纯度和亲缘关系及确定杂交组合方面有一定作用,因而备受育种家的关注。Spillman(1906)首次描述了毛色,Wright(1918)首次对哺乳动物的毛色做了全面的报道,随后,其他有关犬的毛色遗传的调研相继出现。(Wentworth and Lush,1923,Kosswig and Os-sent,1931,1932,1934;Smith et?al.,1938)然而主要的实验资料集中在 Hetzer1945~1954年发表的 8 篇文章中。Searle(1968)探讨了犬与其他哺乳动物在毛色遗传上的相似性 。Ollivier?and?Sellier[17](1982)在《犬遗传学》一书中用了一章的篇幅详尽地描述了犬的毛色遗传。Rempel and Marsh(1990)关于犬的毛色遗传提出存在黑色稀释和黄头基因的假说。

  1 犬的毛色类型及毛色形成的生物学基础

  犬的毛色可分为狼青色,全黑,草黄,黑背黄腹,全黄等几种类型。犬的毛色是黑色素在毛皮质和髓质中沉积的种类和数量不同造成的。黑色素有两种:真黑色素和褐黑色。当沉积大量的真黑色素时,毛呈青黑色或黑色;当沉积大量的褐黑色素时,毛呈黄褐色。黄毛色是由于含黑素体少或黑素体内黑色素少。浅白色,是黑色素细胞少,黑素体内黑色素也少的缘故。

  两种黑色素的形成都与酪氨酸的氧化有关。酪氨酸经酪氨酸酶氧化为多巴,进一步氧化为多巴醌。多巴醌环化成无色多巴色,然后成为多巴色,重新排列并失去CO2 成为5,6-二羟吲哚 ,后者氧化为吲哚-5,6-醌,最后氧化聚合为真黑色素。和真黑色素一样,褐黑色素也经酪氨酸酶两步氧化为多巴醌。然后半胱氨酸同多巴醌反应产生半胱氨酰多巴,后者经氧化、环化,再还原成为二氢苯并噻嗪。经尚未判明的氧化偶联过程转变成褐黑色素。

  2 犬的毛色遗传模式

  犬的毛色遗传模式可归结为黑毛色完全显性、黑毛色不完全显性、青毛色完全显性、青毛色不完全显性、黄毛色完全显性、黄毛色不完全显性、白毛色隐性遗传等多种模式。因为同一基因座位不同等位基因的显隐性作用因品种而异,多个基因座位又存在复杂的互作,因而其杂种后代往往呈现多种毛色类型,各种毛色的分离比例也不符合孟德尔的分离规律。

  3 控制犬毛色遗传的基因座位及其遗传的分子基础

  犬的毛色虽然是质量性状,但其遗传基础复杂,至少涉及 10 个基因座位。

  (1)野灰色位点(Agouti)

  Agouti 基因座位编码Agouti 信号蛋白(ASIP), 该蛋白与α-MSH 竟争性结合MC1R,决定黑色素形成的种类。Kijas J.等(1998)用 FSIH 和体细胞杂交法将 ASIP 基因定位于 17 号染色体 (17q21),而后得到 Kim(2000)的验证。在 A 位点共发现 4 个等位基因:A—鼠灰色,背部有纵行地黄色条带,浅 灰 色 腹 部 ;AW—白 色 腹 部 ;Ab—獾脸;a—非鼠灰色。尽管在一些红色犬种中可能存在野生型 A 等位基因, 但是大部分家猪品种携带隐性非鼠灰色等位基因 a,这已为大家普遍所接受。

  昆明警犬基地(1998)进行的昆明犬×马里努阿犬的杂交试验,F2 代出现黄腹狼青色。一些研究者还发现,昆明犬狼青品系与朝鲜丰山犬杂交的 F1 代小犬呈现白腹黄背型,提出假设:昆明犬狼品系犬群中 A 等位基因的高频分布,决定“白腹黄背”的形成。但是,后来的研究者认为“白腹黄背”是由位于两个不同基因座位的多个基因决定的。利用 9 个犬品种 ASIP 基因的 PAC 克隆分离比较序列差异发现 2 个多态性位点。师科荣[23](2003)在昆明犬 ASIP 基因 5‘非翻译区发现一个点突变,经分析认为该突变可能会影响蛋白质的翻译,是否影响毛色还有待进一步研究。

  (2)毛色扩展基因位点(E)

  毛色扩展基因位点(E)编码黑皮质素受体 1(MC1R)。Pawelek[24](1976)认为:促黑素细胞激素(MSH) 与 MC1R 结合,通过cAMP 信号通路活化酪氨酸酶,进而调节黑色素合成。Mariani 等(1996)通过连锁分析将毛色扩展基因位点定位在 6 号染色体的短臂末端。最初,Hetzer 认为 E 座位包括三个等位基因:E(单一黑)、Ep(黑斑)、e(单一红)。E、Ep、e 三者的等位性可从一系列杂交实验中得到(Kronacher,1924;Bunshall,1943;Rempeland Marsh,1990;Carr-Saunders,1922;Kosswigand Ossent,1931;Hetezer,1945b,c,d)。Hetezer(1946)确定了三者的显性顺序:E Ep e。但是,Ep 对 e 是不是完全显性还不能确定。

  通过昆明犬狼青、草黄、黑背间的杂交试验,Legault(1997)得出结论:控制白毛的 I 位点对 E 位点呈上位效应, 狼青、草黄、黑背各自基因型分别为:iiEE,IIEPEP,iiEPEP。Kijas等(1998)等根据 MC1R序列分析,7 个猪品种揭示了共 4 种变异体(MC1R1,MC1R2,MC1R3,MC1R4),相对应于 5 种不同的E等位基因(E+,ED1,ED2,Ep,e)。7 个犬种的序列分析表明:MC1R 基因编码区总共有7 个多态位点,并且所有的多态都是由单碱基替换所引起。翻译水平表明 7 个替换中有 5个是非同义替换。欧洲犬具有一个独特的MC1R 等 位 基 因 (E+, 对 应 的 突 变 体 为MC1R1),这或许是褐色型毛色表达的需要。显性黑毛色的犬有两个不同的MC1R 等位基 因 (ED1、ED2, 对 应 的 变 异 体 为MC1R2 和 MC1R3):一种是在昆明犬和马里努阿犬中出现的为ED1 并且它们的MC1R 基因序列分析发现这两个品种与褐色型等位基因不同的是在翻译水平上发生两个同义替代和两个非同义替代; 而在德国牧羊犬中出现的定为ED2,只发生一个单一的错义突变, 与褐色型相比出现一个氨基酸的变化。在 E 座位上的显隐性关系为 E(黑色)/EP(花色)/e(红色)。据推测昆明犬和德国牧羊犬都是 Ep 等位基因的纯合子 (对应于MC1R 3 变异体),他们和由于 ED2 等位基因作用所引起的昆德杂交犬中的黑色是连锁的。昆明犬、德国牧羊犬以及昆德杂交犬在MC1R 基因均发生了 G→A 的突变。至于MC1R 3 所对应的ED2 和 EP 等位基因的遗传差异至今尚不清晰。MC1R 4 的变异和显现红颜色的e 等位基因之间存在完全连锁, 昆德杂交犬发生两个碱基的替换,而且也发生两个氨基酸的变化(与野生型相比), 昆 德杂交犬的第二个碱基的替换导致Acc Ⅱ限制性内切酶识别位点的丢失。邓素华(2001)在丰山犬 MC1R 位点发现一个新的等位基因 ES。

  (3)显性白位点(I)

  I 基因座位编码一种跨膜的蛋白—肥大细胞生长因子受体,其属于酪氨酸激酶受体家族。肥大细胞生长因子受体在特定的细 胞(成黑色素细胞和黑色素细胞)中表达,对黑色素细胞的形成、成熟及增殖迁移有重要作用。Johansson 等(1992)将 KIT 基因定位于猪的8 号染色体,与 ALB(白蛋白)、PDGFRA (α 血小板源生长因子受体) 基因紧密连锁。Johansson?Moller(1996)用荧光原位杂交技术将其定位在犬的 8 号染色体短臂 1.2 区。在 I 位点除了 I 等位基因外, 现还发现了 Id、Ip、i 等位基因,分别对应灰杂色、黑斑、正常毛色,其显性系列为 I/Id/IP/i。Berge(1961)还假设的im 等位基因,它控制昆明犬的隐性白色,但另 一些学者认为昆明犬的隐性白色是由于白化位点(C)的一个等位基因的作用。Elisbetta Giuffra 等(1999)研究表明:白带基因属于 I座位,是 I 座位上的又一等位基因。Spillman(1906)通过昆明犬与丰山犬杂交试验,确认了白色对有色呈显性。Wright 等(1923)提出白色受单一显性基因控制的假说,而后被 Hetzer(1945)证实。丰山犬、萨摩耶等白色品种与黑色或黑白花品种如昆明犬黑背、德国牧羊犬、杂交后,后代通常出现白毛色,这个现象可能与 E 位点有关,即白色品种 如丰山犬、萨摩耶犬等在 E 位点大多是 EpEp 型,可以形成黑斑,另一种解释是 iiEpEp 基因型内发生了突变。Marklund 等(1998)详细报道了该位点分子水平的变异:i等位基因是正常的KIT 基因,表达正常的 KIT 受体,黑色素细胞前体物能正常迁移和存活,表现正常毛色;Ip 等位基因是双拷贝的 KIT 基因,增加了 KIT 基因的表达量,影响了 KIT 受体结合的配体的可利用性,扰乱了黑色素细胞前体物的正常迁移和存活,产生黑斑表型;I 等 位基因也是双拷贝的 KIT 基因。其中 1 个拷贝正常,另一拷贝发生了两种突变:内含子 18 缺失四碱基的调节突变,导致 KIT 基因表 达失调;内含子 17 第一个核苷酸处发生 G→ A 的剪接突变,导致外显子 17 的缺失。表达 突变的KIT 受体,黑色素细胞前体物不能正 常迁移和存活,皮肤和毛囊无或有极少量的黑色素细胞,产生白毛色。

  (4)褐色色位点(B)

  B 位点报道极少。Lauvergne(1982)认为 Papua New Guinea 犬中存在褐色变异。

  5)白化(C)

  白化位点编码酪氨酸酶,后者是黑色素形成的关键酶,在黑色素形成中有重要作用。 而且,酪氨酸基因发生功能突变,可导致动物白化,表现白毛色。Searle(1968)认为丰山犬的 污白色与白化位点 C 有关。Chowdhary 将犬 的 酪氨酸 基 因 定 位 于 9p1.2-1.4.Giuffra(1999) 发现不同犬品种间酪氨酸基因有多 态,但并不与毛色相关。我们课题组正在对对 此基因进行研究,目前已克隆部分序列。

  (6)稀释(D)位点

  Searle(1968)认为隐性的乌贼黑因子基因可能是稀释位点的成员。而 Berge(1961)将 隐性乌贼黑表型归为 A 位点上的 as 的作用。Rempel and Marsh(1990)提出在德国牧羊犬中存在红色稀释基因。

  (7)白头或海福特(He)位点

  白头(RempelandMarsh,1990)与Smith综上所述,尽管关于犬的毛色遗传已经等(1938)描述的白脸是同一特征。白头斑是一显性等位基因作用的结果, 在丰山犬的特定类群如Rosemont,Minnesota中,其基因频率高达0.92~0.98,而梅山×大白的F2代黑毛猪中有白头斑的比例分别为9%和7%(M.F.Rothschildetal.,1999)。

  (8)红眼系列位点(P?andRloci)

  目前这方面资料很少,只知道PandRloci位点可能存在马里努阿犬中,其作用是除了控制红眼外,还可能具有将黑色素稀释成乌贼黑的功能(RobertsandKrider,1949)。

  4.结束语

  综上所述,尽管关于犬的毛色遗传取得了上述进展,但目前仍然存在很多难以解释的毛色现象。对于一些位点的等位基因数目,还不明确。至于棕色(B)、白化(C)、稀释(D)和)红眼系列位点,了解更是很少。笔者认为,深入分析这些基因位点的等位基因与毛色的相关性及与其他各个毛色基因座位间的互作,这必将有助更清楚地了解犬毛色遗传的机理,从而设计出人们所需要的毛色犬种。