張艷麗,郭佳禾,姚曉磊,王鋒

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院/湖羊研究院,江蘇 南京 210095)

中國(guó)羊存欄量約3億只,居世界第一,其中綿羊占50% 以上,以肉用為主,大多分布于北方及中原肉羊產(chǎn)業(yè)帶,主要以放牧和散養(yǎng)為主,存在單胎繁殖率低、效益不高等問題。近些年,隨著生態(tài)環(huán)境保護(hù)和肉羊養(yǎng)殖向規(guī)?；?、舍飼化方向快速發(fā)展,對(duì)肉羊繁殖性能提出了更高要求。湖羊是中國(guó)特有的多羔綿羊品種,以 “全年發(fā)情、繁殖率高、耐粗飼、宜舍飼”而著稱[1]。湖羊羔皮曾是我國(guó)傳統(tǒng)的出口創(chuàng)匯商品,在國(guó)際裘皮市場(chǎng)上享有盛譽(yù),被稱為中國(guó)的“軟寶石”。隨著市場(chǎng)需求改變,市場(chǎng)對(duì)羔皮的需求逐漸轉(zhuǎn)向?qū)ρ蛉獾男枨?。近幾?湖羊已被引種到全國(guó)各地,在我國(guó)北方出現(xiàn)了大量的規(guī)?；蝠B(yǎng)殖場(chǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì),湖羊每胎平均產(chǎn)活羔數(shù)為2.29,產(chǎn)羔率達(dá) 200%～250%,其中產(chǎn)單羔的占17.10%,產(chǎn)雙羔的占41.90%,產(chǎn)三羔的占33.60%,產(chǎn)四羔的占6.50%[2]。繁殖性狀是一個(gè)極其復(fù)雜的性狀,受遺傳、飼養(yǎng)管理和營(yíng)養(yǎng)等多因素調(diào)控,導(dǎo)致湖羊繁殖性狀形成的機(jī)制仍不明晰,迫切需要進(jìn)行深入探究,為高繁綿羊的選育提供技術(shù)與理論支撐。

1 湖羊繁殖性狀的分子調(diào)控機(jī)制

動(dòng)物繁殖性狀的調(diào)控機(jī)制復(fù)雜,但卵巢的排卵性能與子宮的容受性是公認(rèn)的2個(gè)主要控制環(huán)節(jié),其中卵泡發(fā)育及排卵發(fā)生主要受下丘腦-垂體-卵巢軸協(xié)調(diào)控制。動(dòng)物是否多胎,卵巢多排卵是前提,但能否正常妊娠,還要看子宮的容受性和發(fā)育狀況。目前,已有較多研究鑒定了肉羊繁殖性狀相關(guān)候選基因(表1)。此外,本團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)在湖羊初情期發(fā)生、激素分泌、卵巢功能、精子發(fā)生等生殖活動(dòng)中也發(fā)揮重要的調(diào)控作用。如:LncRNA CERNA調(diào)控Smad2(SMAD家族成員2)進(jìn)而影響卵泡刺激素(FSH)、促黃體生成素(LH)的分泌;LncRNA FDNCR通過調(diào)控DCN/TGF-β通路促進(jìn)湖羊顆粒細(xì)胞的凋亡;LncRNA3662通過WNT6調(diào)控WNT/β-catenin信號(hào)通路引起湖羊子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞的增殖凋亡進(jìn)而影響子宮內(nèi)膜容受性;LOC105611671 通過FGF9影響睪丸分泌睪酮(圖1)。

表1 湖羊繁殖性狀相關(guān)候選基因Table 1 Candidate genes related to reproductive traits of Hu sheep

圖1 非編碼RNA在湖羊垂體、卵巢、子宮及睪丸功能中的調(diào)控作用Fig.1 Functional regulatory network of non-coding RNA in pituitary,ovary,uterus and testis of Hu sheep

1.1 多胎湖羊下丘腦-垂體系統(tǒng)的分子調(diào)控

下丘腦能夠接收體內(nèi)、外環(huán)境變化的信號(hào),調(diào)節(jié)促性腺激素釋放激素的分泌,從而調(diào)控性腺活動(dòng)。垂體分泌的FSH和LH是調(diào)控家畜生殖活動(dòng)和繁殖力的關(guān)鍵激素。高繁殖力湖羊外周血漿中FSH和LH平均濃度均顯著高于低繁殖力湖羊,進(jìn)一步轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析發(fā)現(xiàn),單、多羔湖羊下丘腦組織中存在56個(gè)差異表達(dá)基因,并與器官發(fā)育、信號(hào)傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄調(diào)控等生物學(xué)過程密切關(guān)聯(lián),可通過神經(jīng)信號(hào)傳遞通路、γ-氨基丁酸信號(hào)通路參與調(diào)控排卵及卵泡發(fā)育等過程[16]。

為探究lncRNA在高、低繁殖力湖羊垂體中的調(diào)控作用,王鋒教授團(tuán)隊(duì)以高繁湖羊卵泡期和黃體期的垂體組織為研究對(duì)象,通過轉(zhuǎn)錄組測(cè)序(RNA-seq)鑒定到144個(gè)差異表達(dá)lncRNA和557個(gè)差異mRNA,其中l(wèi)ncRNA XR_001039544.4定位于湖羊垂體細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中,敲低后顯著抑制湖羊垂體細(xì)胞的增殖及LH分泌,并提示其可能作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源性RNA來(lái)調(diào)節(jié)LHB[17]。同時(shí),在高、低繁殖力的湖羊垂體中篩選到了298個(gè)差異mRNA和57個(gè)差異lncRNA,其中l(wèi)ncRNA MSTRG.259847.2可能通過順式作用調(diào)控靶基因Smad2并且影響FSH和LH的分泌[18]。以上結(jié)果表明,lncRNA通過調(diào)控垂體功能進(jìn)而影響湖羊的繁殖力,但具體機(jī)制還需要進(jìn)一步探究。

1.2 多胎湖羊卵巢功能的分子調(diào)控

湖羊的多胎性與卵泡發(fā)生、發(fā)育關(guān)系密切,特別是與優(yōu)勢(shì)卵泡的數(shù)量直接相關(guān)。卵泡發(fā)生、發(fā)育是一個(gè)極為復(fù)雜的過程,需經(jīng)歷募集、選擇和優(yōu)勢(shì)化3個(gè)階段[19],最終大部分卵泡發(fā)生閉鎖,只有極少數(shù)發(fā)育為優(yōu)勢(shì)卵泡而排卵。

1.2.1 湖羊卵泡發(fā)育及排卵的調(diào)控機(jī)制在綿羊上,自從發(fā)現(xiàn)BMPR-1B(骨形態(tài)發(fā)生蛋白受體1B)基因突變即FecB基因與多胎表型完全一致的特征后[20],BMP家族在綿羊卵巢卵泡發(fā)育方面的研究備受關(guān)注。BMP屬于TGF-β超家族成員,其信號(hào)從細(xì)胞膜轉(zhuǎn)導(dǎo)至細(xì)胞核是由Smad蛋白家族介導(dǎo)的。BMP作為Smad上游調(diào)控元件,BMP及其受體是引起級(jí)聯(lián)反應(yīng)的先決條件。已證實(shí),BMP/Smad信號(hào)通路在調(diào)控綿羊卵泡發(fā)育和排卵過程中扮演著重要角色[21]。其中FecB基因最顯著的生理效應(yīng)是能顯著增加母羊卵巢上的排卵數(shù),且具有加性效應(yīng):即純合基因型(FecBB)比雜合型基因型(FecB+)具有更高的排卵率[22]。因此,育種工作者已將FecB基因作為一種多胎候選基因廣泛應(yīng)用到多胎綿羊的選育工作中。湖羊是世界上少有的幾個(gè)攜帶FecB基因的綿羊品種,該基因已成為多胎性的重要標(biāo)志[23]。然而,在實(shí)際生產(chǎn)中,許多攜帶純合FecB基因的湖羊仍存在產(chǎn)單羔的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象的產(chǎn)生說明FecB與多胎性之間可能存在著更精細(xì)的調(diào)控機(jī)制,也提示進(jìn)一步挖掘與湖羊卵巢卵泡發(fā)育及排卵相關(guān)標(biāo)記基因的必要性。

目前已成功鑒定了多個(gè)與綿羊排卵相關(guān)的主效基因,如BMPR-1B、BMP15[5]、GDF9[6]、Woodlands[23]和B4GALNT2等[24],但尚未系統(tǒng)揭示湖羊的多胎機(jī)制。高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展為深入研究湖羊卵巢功能及排卵提供了基礎(chǔ)。本團(tuán)隊(duì)以發(fā)情期高、低繁殖力湖羊不同大小健康卵泡為研究對(duì)象,進(jìn)行RNA-seq后發(fā)現(xiàn),CITED4(Cbp/p300與Glu/Asp富羧基末端結(jié)構(gòu)域4相互作用的轉(zhuǎn)激活子)和PGR(孕酮受體)基因在高繁殖力湖羊大于5 mm卵泡中的表達(dá)水平顯著高于低繁殖力湖羊[7,25]。體外研究發(fā)現(xiàn),LH能夠上調(diào)湖羊顆粒細(xì)胞中CITED4基因和排卵相關(guān)基因(AREG、EREG、PTGS2)的表達(dá)水平,過表達(dá)CITED4基因不僅能夠顯著提高顆粒細(xì)胞對(duì)LH的敏感性,也能促進(jìn)湖羊顆粒細(xì)胞的增殖和激素的分泌[25]。INHBA(抑制素A亞基)基因可通過調(diào)節(jié)湖羊顆粒細(xì)胞增殖、凋亡及激素分泌,進(jìn)而影響卵泡發(fā)育[8]。因此,INHBA、PGR和CITED4基因可能通過影響卵泡發(fā)育進(jìn)而調(diào)控湖羊的繁殖力,但具體機(jī)制還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

1.2.2 表觀遺傳修飾對(duì)湖羊卵巢功能的調(diào)控表觀遺傳修飾主要包括非編碼RNA(non-coding RNA,ncRNA)和DNA甲基化等[26-27]。已證實(shí),表觀遺傳修飾在哺乳動(dòng)物多種生物學(xué)過程中起著關(guān)鍵調(diào)控作用,包括發(fā)育、生長(zhǎng)、繁殖、疾病等多方面[28-32]。目前ncRNA的研究主要集中在lncRNA和微小RNA(microRNA,miRNA)。其中,在繁殖領(lǐng)域,表觀遺傳修飾參與精子發(fā)生[33-34]、卵巢卵泡發(fā)育[35]、睪丸發(fā)育[36-37]和胚胎發(fā)育[38-39]的調(diào)節(jié),這為探究湖羊多胎機(jī)制提供了契機(jī)。

如上所述,由于多胎性與卵泡發(fā)生發(fā)育密切相關(guān),尤其與排卵優(yōu)勢(shì)卵泡的數(shù)量直接相關(guān)[40]。為揭示ncRNA在綿羊繁殖力調(diào)控中的作用,研究者以多胎小尾寒羊和單胎陶賽特羊卵巢為研究對(duì)象,RNA-seq分析發(fā)現(xiàn)10個(gè)差異 miRNA[41],同時(shí),lncRNA可能通過調(diào)控TGF-β和催產(chǎn)素信號(hào)通路相關(guān)基因的表達(dá)影響綿羊繁殖力[42-43]。本團(tuán)隊(duì)以不同繁殖力的湖羊卵巢為研究對(duì)象,采用RNA-seq技術(shù)獲得了5個(gè)與繁殖力相關(guān)的差異lncRNA[44];同時(shí)采用WGBS技術(shù)繪制了不同繁殖力湖羊卵巢的DNA甲基化圖譜[45]。Yao等[9]以不同繁殖力、不同基因型(FecBB和FecB+)的湖羊卵巢為模型,發(fā)現(xiàn)lncRNA FDNCR在低繁FecB+湖羊卵巢中高表達(dá),且通過miR-543-3p/DCN/TGF-β通路促進(jìn)湖羊顆粒細(xì)胞凋亡。Samina等[46]以不同月齡湖羊卵巢組織為研究對(duì)象,利用RNA-seq測(cè)序技術(shù)鑒定到330個(gè)差異表達(dá)miRNA,37 309個(gè)差異 lncRNA,并富集到細(xì)胞周期、TGF-β、PI3K-AKT等通路。解領(lǐng)麗等[47]分別以1月齡和8月齡湖羊卵巢為研究對(duì)象,也獲得一定數(shù)量的差異miRNA。以上研究說明ncRNA和DNA甲基化在調(diào)節(jié)綿羊多胎性方面起著重要作用。

雖然有關(guān)ncRNA在調(diào)節(jié)綿羊繁殖力方面的研究取得部分進(jìn)展,但仍存在較大的局限性,還需進(jìn)一步探究其作用機(jī)制。一方面,采用基因組重測(cè)序及全基因組關(guān)聯(lián)分析并結(jié)合蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等多組學(xué)聯(lián)合分析方法進(jìn)行深入的功能驗(yàn)證，是未來(lái)進(jìn)一步挖掘影響卵巢功能和排卵的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的趨勢(shì);另一方面,前期研究大多數(shù)是以卵巢為研究對(duì)象,不僅造成不同大小卵泡轉(zhuǎn)錄本混合,導(dǎo)致篩選有價(jià)值lncRNA和miRNA受限,而且不能將關(guān)鍵lncRNA和miRNA與相應(yīng)大小的卵泡對(duì)應(yīng)起來(lái),無(wú)法精準(zhǔn)揭示肉羊多胎性的調(diào)控機(jī)制。因此,進(jìn)一步以不同繁殖力湖羊和不同大小健康卵泡為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行橫向和縱向比較,將為后續(xù)深入探究ncRNA參與調(diào)控湖羊多胎機(jī)制提供支撐。

1.3 多胎湖羊子宮容受性的分子調(diào)控

在卵巢功能及高排卵數(shù)的前提下,胚胎成活率及流產(chǎn)率決定了湖羊能否多胎。因此,湖羊子宮發(fā)育與子宮容受性與繁殖效率密切相關(guān)。湖羊子宮容量相對(duì)較大,能容納更多胎兒,子宮腺體、子葉與微血管發(fā)育豐富,能提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn),有利于提高胚胎存活率與產(chǎn)仔數(shù)[48]。因此,從子宮容受性方面探究不同繁殖力湖羊的產(chǎn)羔差異對(duì)于提高湖羊的繁殖性能具有重要的意義。

1.3.1 湖羊子宮表型與繁殖力的關(guān)系研究顯示,妊娠第43天的湖羊子宮質(zhì)量、子宮內(nèi)膜腺體直徑、子葉干物質(zhì)含量及微血管密度等指標(biāo)顯著高于低繁殖力的新疆細(xì)毛羊[49]。Gao等[50]對(duì)不同繁殖力湖羊子宮組織形態(tài)學(xué)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)高繁組湖羊子宮內(nèi)膜腺體(UGs)密度與微血管密度(MVD)顯著高于低繁組湖羊,子宮系數(shù)和侵入型子宮腺體數(shù)目則顯著高于低繁組湖羊。子宮腺具有內(nèi)分泌與旁分泌的功能,能夠產(chǎn)生前列腺素、葡萄糖及氨基轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、半乳凝素15、胰島素樣生長(zhǎng)因子等促進(jìn)胚胎著床的物質(zhì)[51]。研究發(fā)現(xiàn),子宮腺敲除羊(UKO)的胚胎不能正常著床與附植,提示子宮腺的發(fā)育及功能對(duì)子宮容受性有顯著影響[52]。

1.3.2 湖羊子宮容受性基因的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究顯示,高繁殖力湖羊子宮腺體發(fā)育相關(guān)基因HOXA10、HOXA11、IGF-1、VEGFA及LGR5等表達(dá)水平顯著高于低繁殖力湖羊[10]。進(jìn)一步運(yùn)用RNA-seq技術(shù)對(duì)不同繁殖力湖羊子宮內(nèi)膜差異表達(dá)基因進(jìn)行富集,發(fā)現(xiàn)其主要富集在NF-κB、TGF-β、WNT、Hippo等與子宮發(fā)育和功能調(diào)節(jié)相關(guān)的信號(hào)通路。對(duì)WNT信號(hào)通路中的關(guān)鍵基因WNT6進(jìn)行體外類器官功能驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)WNT6基因可能通過WNT/β-catenin信號(hào)通路調(diào)控子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞的增殖,并且促進(jìn)3D培養(yǎng)子宮內(nèi)膜細(xì)胞中子宮腺的形成[51]。

為進(jìn)一步研究ncRNA對(duì)湖羊子宮機(jī)能的調(diào)控機(jī)制,王鋒教授團(tuán)隊(duì)以不同繁殖力的湖羊子宮內(nèi)膜為研究對(duì)象,采用RNA-seq技術(shù)共鑒定到數(shù)百個(gè)差異表達(dá)的lncRNA,主要富集于雌激素、NF-κB、催產(chǎn)素和WNT等與子宮內(nèi)膜功能相關(guān)的信號(hào)通路;同時(shí),lncRNA3662通過海綿吸附miR-1576,促進(jìn)子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞的增殖、遷移和生長(zhǎng)因子的表達(dá),上調(diào)WNT6表達(dá),進(jìn)而激活WNT/β-catenin通路[11](圖1)。

1.4 湖羊睪丸發(fā)育和精子發(fā)生的分子調(diào)控

王丹[53]發(fā)現(xiàn)RFRP-3基因在8月齡湖羊睪丸中的表達(dá)水平較10日齡及4月齡湖羊顯著上升。安世鈺等[54]以3月齡及9月齡湖羊睪丸為研究對(duì)象,發(fā)現(xiàn)PPARGC1A/NEF1/TFAM通路核心基因參與睪丸細(xì)胞的增殖和分化,進(jìn)而促進(jìn)睪丸的生長(zhǎng)和發(fā)育。Li等[12]研究發(fā)現(xiàn)SPATA6基因在湖羊睪丸中高表達(dá),定位于睪丸間質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核,參與睪酮合成,提示SPATA6基因是調(diào)控精子發(fā)生的一個(gè)重要功能分子。杜丹丹[13]在湖羊睪丸的精原細(xì)胞、精母細(xì)胞、精子細(xì)胞以及間質(zhì)細(xì)胞中檢測(cè)到Kiss1和GPR54陽(yáng)性反應(yīng)產(chǎn)物,發(fā)現(xiàn)60～120日齡湖羊睪丸組織中Kiss1和GPR54基因相對(duì)表達(dá)量與睪丸質(zhì)量、睪丸體積顯著相關(guān),說明Kiss1/GPR54可能在初情期啟動(dòng)、睪丸發(fā)育和精子發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用。孫武[55]對(duì) 6月齡湖羊進(jìn)行全基因組重測(cè)序,并與睪丸大小及衍生性狀開展GWAS,篩選到194個(gè)顯著相關(guān)的SNP,結(jié)果提示THEG、APOL3、PATZI、POU5F1等可能是調(diào)控湖羊睪丸大小的候選基因,可以作為分子輔助標(biāo)記,用于綿羊分子育種。羅靜[56]對(duì)不同發(fā)育階段的湖羊睪丸測(cè)序發(fā)現(xiàn)了11個(gè)SNP對(duì)睪丸重等睪丸相關(guān)指標(biāo)有顯著影響,其中SNP1、SNP10、SNP13可以作為分子選擇的潛在標(biāo)記。

同時(shí),睪丸功能還受ncRNA調(diào)控。Yang等[14]對(duì)5日齡、3月齡、9月齡、2歲不同年齡湖羊睪丸進(jìn)行RNA-seq測(cè)序,構(gòu)建了lncRNA-mRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò),發(fā)現(xiàn)了5個(gè)lncRNA及其靶基因PRKCD、NANOS3、SERPINA5和CYP19A1在精子發(fā)生和雄性生殖腺發(fā)育信號(hào)通路中富集,為進(jìn)一步研究lncRNA在綿羊睪丸發(fā)育和精子發(fā)生過程中的作用提供了參考。Gao等[57]發(fā)現(xiàn)lncRNA(LOC105611671)可以作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA吸附miR-26a,調(diào)節(jié)FGF9基因的表達(dá)水平,促進(jìn)湖羊睪酮生成。

2 湖羊繁殖性狀的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控機(jī)制

繁殖性狀除受到基因、表觀遺傳修飾等要素的調(diào)控,營(yíng)養(yǎng)因素在繁殖性狀調(diào)控中同樣發(fā)揮著重要的作用[58-59]。高效精準(zhǔn)的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控對(duì)于提高湖羊的繁殖性能具有重要意義。

2.1 營(yíng)養(yǎng)調(diào)控對(duì)湖羊卵泡發(fā)育的影響

營(yíng)養(yǎng)水平會(huì)影響綿羊黃體期的卵泡發(fā)育。研究發(fā)現(xiàn)隨著營(yíng)養(yǎng)水平的提高,卵巢中直徑≥3.5 mm的卵泡數(shù)量顯著增加,直徑2.5～3.5 mm卵泡的數(shù)量顯著降低,平均發(fā)情周期縮短[60];而黃體期限飼延長(zhǎng)了母羊的發(fā)情周期,顯著減少了直徑≥2.5 mm卵泡的數(shù)量[15],表明黃體期補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)能促進(jìn)卵泡發(fā)育并提高排卵率。限飼顯著增加直徑≥2.5 mm卵泡中E2水平和類固醇生成相關(guān)基因的表達(dá)水平,同時(shí)顯著降低顆粒細(xì)胞中FSHR(促卵泡素受體)和細(xì)胞增殖相關(guān)基因的表達(dá)[61];而補(bǔ)充精氨酸(Arg)通過調(diào)節(jié)卵巢中關(guān)鍵NO/PGC-1α信號(hào)通路基因的表達(dá),加速了排卵進(jìn)程和提高發(fā)情率[62]。對(duì)黃體期飼喂不同營(yíng)養(yǎng)水平綿羊的顆粒細(xì)胞進(jìn)行測(cè)序,發(fā)現(xiàn)PTGS2(前列腺素合成酶2)、UCP2(解偶聯(lián)蛋白2)和StAR(調(diào)節(jié)蛋白)等基因表達(dá)均隨著營(yíng)養(yǎng)改善而上調(diào)[63]。郭云霞[63]以黃體期短期優(yōu)飼綿羊不同時(shí)期的下丘腦、垂體、卵巢組織為研究對(duì)象,RNA-seq測(cè)序發(fā)現(xiàn)其富集于鈣離子、MAPK、胰島素、孕酮介導(dǎo)的卵母細(xì)胞成熟等信號(hào)通路,并從中篩選到一批與繁殖相關(guān)的基因(AGRP、LEPR、PRL)。

2.2 營(yíng)養(yǎng)調(diào)控對(duì)湖羊子宮及胎盤發(fā)育的影響

胎兒宮內(nèi)生長(zhǎng)受限(IUGR)不僅阻礙胎兒生長(zhǎng)發(fā)育,影響動(dòng)物初生體重,而且與出生后的高發(fā)病率和死亡率密切相關(guān),并造成家畜養(yǎng)殖業(yè)的巨大損失。母羊胚胎或胎兒死亡主要發(fā)生在妊娠早期識(shí)別、受精卵附植、胎盤的發(fā)育等階段,其中妊娠早期受精卵在子宮內(nèi)附植、胎盤形成及生長(zhǎng)發(fā)育是胎兒程序化發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期,此階段對(duì)繁殖母羊受胎率和胎兒生長(zhǎng)發(fā)育的影響非常大。

研究L-Arg對(duì)營(yíng)養(yǎng)限制湖羊子宮內(nèi)膜微血管的影響,發(fā)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)限制顯著增加了湖羊子宮MVD(甲羥戊酸5)以及血管生成生長(zhǎng)因子的表達(dá)水平,但補(bǔ)充L-Arg抵消了營(yíng)養(yǎng)限制對(duì)MVD及血管生成生長(zhǎng)因子的影響,表明L-Arg在維持子宮內(nèi)膜 MVD和血管生成生長(zhǎng)因子的平衡時(shí)具有關(guān)鍵作用[64]。在此基礎(chǔ)上,研究發(fā)現(xiàn)綿羊子宮內(nèi)膜中ERα/β和PGR表達(dá)水平因營(yíng)養(yǎng)限制而顯著增高,但L-Arg抵消了營(yíng)養(yǎng)限制對(duì)ERβ和PGR表達(dá)的影響。在體外試驗(yàn)中,低濃度L-Arg處理子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞會(huì)引起ERα表達(dá)水平的顯著增加,但高濃度L-Arg又會(huì)降低子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞ERβ和PGR的水平,該結(jié)果表明L-Arg在調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜中的類固醇激素受體表達(dá)中也具有關(guān)鍵作用,為后續(xù)研究子宮內(nèi)膜和子宮內(nèi)膜微血管的發(fā)育提供了參考[65]。

胎盤具有物質(zhì)交換、防御、合成和免疫等功能,對(duì)維持正常的妊娠具有重要作用。因此,飼料營(yíng)養(yǎng)水平可能通過影響胎盤正常生理功能進(jìn)而對(duì)母羊的繁殖性能產(chǎn)生影響。有研究表明能量限制會(huì)影響母羊胎盤發(fā)育,同時(shí)影響肉阜和子葉組織中mTOR通路關(guān)鍵因子p70S6K和4EBP1蛋白及其磷酸化蛋白表達(dá)水平,而在限飼母羊日糧中補(bǔ)充N-氨甲酰谷氨酸(NCG)和過瘤胃保護(hù)的L-精氨酸(RP-Arg)能夠影響母體內(nèi)分泌狀況,提高母羊胎盤抗氧化能力,調(diào)節(jié)子葉和肉阜中血管生長(zhǎng)相關(guān)因子以及mTOR通路中關(guān)鍵因子的表達(dá),促進(jìn)妊娠早期至晚期的胎兒和胎盤發(fā)育[66]。

2.3 營(yíng)養(yǎng)調(diào)控對(duì)湖羊睪丸發(fā)育的影響

營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)雄性綿羊睪丸發(fā)育與精子發(fā)生也發(fā)揮著重要調(diào)控作用。營(yíng)養(yǎng)水平可通過改變睪丸重和激素水平,影響睪丸的正常生理功能,進(jìn)而影響精子質(zhì)量。能量平衡是精子正常發(fā)生的重要保障,通過研究能量限飼和補(bǔ)償?shù)那啻浩谇肮虿G丸發(fā)育的生理影響,發(fā)現(xiàn)能量限飼會(huì)降低羔羊的睪丸重和精子數(shù)量,15%和30%的能量限飼通過激活A(yù)MPK-ULK1信號(hào)通路誘導(dǎo)羔羊睪丸自噬和凋亡,能量補(bǔ)償可以挽救因限飼而造成的睪丸損傷[67]。王震等[68]對(duì)不同能量限飼和補(bǔ)償后羔羊睪丸發(fā)育、血清生殖激素變化規(guī)律進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)能量限飼可顯著降低睪丸總重、睪丸比重和血液睪酮激素濃度,補(bǔ)飼能恢復(fù)或緩解前期能量不足引起的繁殖性能下降。

3 湖羊產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題與展望

母羊種質(zhì)資源已成為制約養(yǎng)羊業(yè)高效、可持續(xù)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)國(guó)家養(yǎng)羊業(yè)發(fā)展模式戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變的瓶頸問題。湖羊種羊長(zhǎng)期處于供不應(yīng)求的狀態(tài),作為國(guó)寶級(jí)的珍貴品種資源還面臨著雜種羊的威脅,如湖羊基因混雜、種羊純度不高等;同時(shí)湖羊生產(chǎn)企業(yè)的“重?cái)U(kuò)繁、輕培育”思想也嚴(yán)重制約著湖羊的可持續(xù)發(fā)展[69]。

3.1 湖羊的保護(hù)和評(píng)價(jià)不足,需要建立湖羊核心種質(zhì)性能測(cè)定和評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)

湖羊保護(hù)已迫在眉睫,原產(chǎn)地活體保種是最有效的保種手段,但國(guó)內(nèi)外受重視的生物技術(shù)保種尚未建立,也沒有種羊性能測(cè)定與評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)和可以共享的種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)。因此亟需在原產(chǎn)地活體保種的基礎(chǔ)上,加大生物技術(shù)保種投入,包括精液、卵子冷凍保存、胚胎冷凍保存和細(xì)胞冷凍保護(hù)等。近幾年,雖然湖羊養(yǎng)殖規(guī)?；⒓s化程度越來(lái)越高,但對(duì)遺傳資源保護(hù)和評(píng)價(jià)的重視程度不夠,沒有摸清湖羊種質(zhì)資源家底。伴隨著“湖羊”全國(guó)熱,保種場(chǎng)和擴(kuò)繁場(chǎng)均出售種羊,同時(shí)存在“炒種”現(xiàn)象,影響肉羊生產(chǎn)者的積極性,也使優(yōu)質(zhì)的湖羊種質(zhì)資源遭到破壞。因此需要建立種質(zhì)性能測(cè)定與評(píng)價(jià)體系及機(jī)構(gòu),并建立湖羊核心種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù),創(chuàng)新更優(yōu)秀的湖羊新品系。

3.2 湖羊優(yōu)質(zhì)性狀的分子解析不深,需要開展湖羊優(yōu)質(zhì)性狀功能基因挖掘與精準(zhǔn)鑒定

湖羊優(yōu)質(zhì)性狀形成機(jī)制的解析不足,特別是其高繁性狀形成的分子機(jī)制研究深度不夠,如對(duì)子宮受容性的認(rèn)識(shí)不足,迄今尚未發(fā)現(xiàn)FecB之外的其他有效分子標(biāo)記,從而影響現(xiàn)代分子育種技術(shù)的應(yīng)用。繁殖性狀是肉羊重要的經(jīng)濟(jì)性狀之一,但該性狀屬于限性表達(dá)的低遺傳力性狀,運(yùn)用常規(guī)方法進(jìn)行育種選擇的進(jìn)展緩慢。運(yùn)用分子生物技術(shù),尋找控制產(chǎn)羔數(shù)的主效基因或與之緊密連鎖的分子標(biāo)記,對(duì)提高肉羊繁殖性能具有十分重要的意義;進(jìn)一步利用高通量多組學(xué)測(cè)序技術(shù)開展湖羊特色優(yōu)質(zhì)性狀的相關(guān)基因的挖掘、篩選與鑒定,將為湖羊種質(zhì)資源的創(chuàng)新利用提供有力支撐。

3.3 湖羊育種關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)利用不夠,需要開發(fā)高通量智能化性能測(cè)定與高效繁殖新技術(shù)

近年來(lái),江浙滬地區(qū)的高繁湖羊被大量引入到新疆、內(nèi)蒙、甘肅等(西)北方省區(qū),用于多胎新品系的培育和舍飼養(yǎng)殖,在低繁殖力綿羊品種遺傳改良中發(fā)揮了巨大作用。由于湖羊“外引”需求較大,優(yōu)秀種湖羊流失嚴(yán)重,核心種羊質(zhì)量出現(xiàn)下滑,加之多數(shù)種羊場(chǎng)“重?cái)U(kuò)群、輕選育”思想泛濫,造成湖羊的一些優(yōu)良種質(zhì)特性逐漸退化。此外,湖羊優(yōu)質(zhì)性狀的開發(fā)利用不足,影響?zhàn)B殖效益,飼養(yǎng)企業(yè)為了追求經(jīng)濟(jì)效益,無(wú)計(jì)劃地引進(jìn)外來(lái)綿羊與湖羊雜交,使得湖羊優(yōu)良基因混雜,造成湖羊群體基因組成和遺傳特性發(fā)生改變,嚴(yán)重制約著湖羊產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。近年來(lái),湖羊育種技術(shù)研究和應(yīng)用雖取得了較大的進(jìn)步,但仍受持續(xù)的支持和企業(yè)自主創(chuàng)新動(dòng)力不強(qiáng)等不利因素困擾,導(dǎo)致湖羊育種關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)進(jìn)展緩慢。目前尚未建立起具有精準(zhǔn)表型的大規(guī)模參考群體,性能測(cè)定技術(shù)手段也相對(duì)落后,高通量智能化性能測(cè)定技術(shù)的研發(fā)投入不足,嚴(yán)重影響測(cè)定效率和準(zhǔn)確性并影響測(cè)定數(shù)據(jù)質(zhì)量;高效繁殖技術(shù)尚未全面推廣應(yīng)用,優(yōu)秀種羊的遺傳潛能難以充分發(fā)揮,導(dǎo)致遺傳育種進(jìn)展緩慢。

綜上,繁殖力是制約肉羊產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。湖羊作為國(guó)寶級(jí)的高繁品種,推動(dòng)其持續(xù)選育,加強(qiáng)湖羊的保護(hù)、評(píng)價(jià)和利用,確保湖羊供種能力和質(zhì)量,對(duì)改良我國(guó)低繁殖力綿羊品種的繁殖性能、促進(jìn)養(yǎng)殖戶和農(nóng)民增收、早日實(shí)現(xiàn)國(guó)家羊業(yè)發(fā)展模式戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型具有重要意義。

致謝:感謝陸奇、蔡玉、楊花、李曉丹、馬健宇等參與本綜述材料的收集及整理工作。