家畜性別決定機(jī)制及性別控制的研究進(jìn)展2

研究生課程考試卷學(xué)號(hào)、姓名：20102570 張鐵贏年級(jí)、專業(yè)：2010級(jí)動(dòng)物遺傳育種與繁培養(yǎng)層次： 碩士課程名稱： 動(dòng)物胚胎工程授課學(xué)時(shí)學(xué)分： 48學(xué)時(shí)3學(xué)考試成績(jī)：授課或主講教師簽字：評(píng)閱人：年 月 日家畜性別決定機(jī)制及性別控制的研究進(jìn)展摘 要哺乳動(dòng)物的性別決定是一個(gè)多基因參與的調(diào)控過(guò)程,其直接的應(yīng)用生長(zhǎng)點(diǎn)為性別控制。近年來(lái)性別決定原理和性別控制方法的研究中取得了可喜的成綜述。關(guān)鍵詞:SRY基因;家畜;早期胚胎的性別鑒定;性別控制家畜性別控制(SexControl)是一項(xiàng)能顯著提高畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的生物工程技術(shù),對(duì)家畜育種、繁殖、生產(chǎn)和遺傳疾病的防治均有非常重要的意義。一個(gè)世決定依賴于YSRYsex-determiningregionYX上還存在一些與性別決定相關(guān)的基因[2]。因此,性別決定是一個(gè)多基因級(jí)聯(lián)調(diào)控的過(guò)程。性別控制的方法也隨性別決定理論研究的深入得到同步發(fā)展,從個(gè)體水展作以下介紹。性別決定的生物學(xué)機(jī)制性別決定遺傳學(xué)機(jī)制Y-SRYSinclair等發(fā)現(xiàn)在哺乳動(dòng)物Y染色體上存在性別決定區(qū)(Sex determiningregionofY)[3],即SRY基因。當(dāng)將攜帶SRY基因的一段基因組片段導(dǎo)入XX小鼠胚胎,實(shí)現(xiàn)了由雌性向雄性的性反轉(zhuǎn)[2],證明了SRY基因?yàn)椴溉閯?dòng)物的性別主宰基因。人們深入研究的結(jié)果表明SRY基因位于Y染色體短臂,從著絲粒到端粒與擬常染色體區(qū)相鄰的35Kb的范圍內(nèi)。人類的SRY基因只有一個(gè)外顯子,長(zhǎng)850bp,該基因有一個(gè)多聚腺苷酸位點(diǎn)和兩個(gè)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn),其間是一個(gè)編碼204個(gè)氨基酸的可讀框,其中包含可編碼79個(gè)氨基酸的保守區(qū)4/HMG盒[4]。SRY基因的HMG盒在哺乳動(dòng)物間具有高度的同源性,如牛SRY基因的HMG盒和人類的同源性達(dá)84%SRY基因自啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄,表達(dá)產(chǎn)生SRY因子SRY因子激活下游的苗勒氏體抑制物基因MIS(副中腎抑制基因)表達(dá),從而抑制苗勒氏管的發(fā)育,同時(shí)SRY因子抑制或?qū)笵SS(逆性別劑量敏感基因)基因產(chǎn)物,進(jìn)而抑制卵巢發(fā)育,另一方面SRY因子作用于間質(zhì)細(xì)胞,使之分泌睪酮,使胎兒雄性化,導(dǎo)致陰莖、陰囊和其他雄性器官的形成對(duì)于雌性動(dòng)物,由于SRY基因的缺少,使得X染色體短臂上DSS位點(diǎn)基因轉(zhuǎn)陰道等。XSOX3SRYSOX3Xq27,SOX3[5],小鼠SOX3SRY/Sry角度來(lái)講,SOXSOX3SRY/Sry[6]SOX3SRYSry結(jié)合蛋白,對(duì)胚胎的中樞神經(jīng)發(fā)育和末分化的性腺起作用,SRY基因可能作為SOX3的變異形式并獲得促進(jìn)睪丸發(fā)育的作用[7]。DAX-1/dax-1DAX-1/dax-1(DSS-AHCcriticalregionontheXgene染色體DSS-AHC決定區(qū)基因)是位于X染色體DSS(dosage-sensitivesexreversal,劑量敏感性性反轉(zhuǎn)基因)基因座區(qū)域內(nèi)的一個(gè)候選基因,與先天性腎上腺發(fā)育不全基因座(adrenalhypoplasiacongeni-tal,AHC)有關(guān),編碼核內(nèi)激素受體超家族成員的一個(gè)成員,在雌性個(gè)體中具有二份拷貝,在人類XY個(gè)體中DAX-1DAXl1998dax-1DNAdax-1Srydax-1[8]。常染色體上與性別決定有關(guān)的基因Wt1基因威爾氏瘤抑制基因(wi1mstumorsup-poressorgene,Wt1[9,10],人11p1317Denis-DrashWtlSRYSF-1(steroidogenicfactorl1)SF-19q34。SF-1MISdax-1基因轉(zhuǎn)錄,它對(duì)于睪丸和腎上腺發(fā)育是必需的,另外它與wt-lAMH類固醇生成因子基因的表達(dá)[11]。SOX9(SRY-relatedHMGbox9)SOX9HMG-box17q24SOX911DNASOX9CD(campomelicdysplasia)SOX9SRY所不可缺少的因子[12]。性別決定的發(fā)育學(xué)機(jī)制[13導(dǎo)向,而性別決定的結(jié)果又是通過(guò)性腺分化及性表型來(lái)體現(xiàn)的[14]。胚胎生殖腺的發(fā)育類型是性別形成的決定物質(zhì)。對(duì)兔胚胎閹割后的試驗(yàn)表明,在內(nèi)外生殖器育或者阻止雌性性狀發(fā)育的必需物質(zhì)[15卵巢,由卵巢產(chǎn)生的雌激素則使苗勒氏管(mullerianduct,MD)發(fā)育為陰道、子勒氏管因子(anti-mullerianductfactors,AMDF),誘導(dǎo)中腎管發(fā)育成附睪、輸精管和精泡等內(nèi)生殖器。生殖道中生殖腺分布和發(fā)育的異常,將導(dǎo)致不同程度的雌雄同性]性別控制XY實(shí)現(xiàn)的。XY家畜性別是由受精的配子決定的,因此研究分離動(dòng)物精液中XYX、Y精子分離主要是依據(jù)兩類精子理化特性的不X、YDNAXY精子分離技術(shù)對(duì)人和家畜的精子進(jìn)行分離。并有控制性別比例的報(bào)道,但研究結(jié)流式細(xì)胞儀分離法X、YDNADNA,XX,YJohnson(1994XSenger94%Y81%X、Y免疫學(xué)分離法EichwaldSilmser(1955)發(fā)現(xiàn)雄性特異性弱組織相容性Y(malespecificminorhistocmpatibility-Yantigen,簡(jiǎn)稱H-Y抗原),XYH-Y74.2%。Jones(1992)X、YX、Y早期胚胎的性別鑒定胚胎性別鑒定主要是通過(guò)鑒定胚胎的性別,以影響出生的性比例。早期胚胎性別鑒定方法主要有細(xì)胞學(xué)方法、免疫學(xué)方法、分子生物學(xué)方法等。細(xì)胞遺傳學(xué)鑒定細(xì)胞遺傳方法又稱核型分析法。具體方法是在胚胎滋養(yǎng)層上取一部分細(xì)胞,先用秋水仙素處理,再固定染色,檢查性染色體,根據(jù)染色體中期的譜帶差異、Y染色體的大小及形態(tài)判斷性別,準(zhǔn)確率達(dá)100%。但這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力,要求操作人員經(jīng)驗(yàn)豐富,目前在實(shí)踐中難以推廣。X-相關(guān)酶法XXYXX-26氫酶、次黃嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶、腺嘌呤磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶,根據(jù)這些酶與底物的顏色反應(yīng)檢測(cè)胚胎性別。Willams等(1986)用葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G-6-PD)72%46XXMonk(1977Kratzer(1978)研究發(fā)現(xiàn)桑椹胚后期到囊胚的早、中期可以看到很好的雙峰分布曲線,而到囊胚后期,雙峰分布消失,這被認(rèn)為是由于雌性胚胎中一條x染色體失活所致。免疫法免疫學(xué)方法是利用H-YH-YH-YH-YH-Y過(guò)程中繼續(xù)發(fā)育的胚胎分類為H-Y-(雌性),將出現(xiàn)個(gè)別卵裂球溶解以及不能發(fā)H-Y+H-Y-胚胎移植后所生仔鼠有86%為雌性。但該方法是以破壞一部分胚胎(雄性)為代價(jià)的,近年來(lái)已很少采(IndirectImmunofluorescenceH-Y處理30min,再用異硫氰酸鹽熒光素(FITC)標(biāo)記的二抗處理,根據(jù)特異熒光來(lái)判斷,有熒光者為雄胚,無(wú)熒光者為雌胚,將兩類胚胎移植后,判為雄胚者有78%發(fā)育8189%81%85%H-Y,1983(1989)H-Y6h,形成囊胚者判雌性胚,末形成H-Y79%(38/4891.3%(21/23)的雄鼠。看來(lái)這種方法也是一種簡(jiǎn)單而有效的胚胎性別鑒定方法,但其不足之處是容易將一部分很難同時(shí)獲得剛好處于桑椹胚期的大量胚胎而不至于浪費(fèi)桑椹胚以前及整胚以后的胚胎。分子生物學(xué)方法分子生物學(xué)方法是近10 年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種利用雄性特異性基因探針和PCR擴(kuò)增技術(shù)鑒別家畜胚胎性別的新方法其實(shí)質(zhì)就是檢測(cè)Y染色體上的SRY基因的有無(wú),有則判斷為雄性,無(wú)則判斷為雌性DNA探針?lè)ㄊ菑呐咛ト∠律倭考?xì)胞將其DNA與Y染色體特異標(biāo)記的DNA序列(探針)雜交,結(jié)果如為陽(yáng)性,則為雄性胚胎,否則為雌性胚胎。探針的標(biāo)記物現(xiàn)有兩種,一種為放射性同位素,一種為生物7-8d)24h)擴(kuò)增法是應(yīng)用PCRYDNAY20bpDNAPCRBE染色后紫外光檢測(cè),出現(xiàn)特異帶的是雄研究人員廣泛用于家畜胚胎的性別鑒定。但最大問(wèn)題是污染,因而在操作過(guò)程中DNA應(yīng)用與展望畜牧業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了家畜性別控制的研究,而同時(shí)性別控制的方法應(yīng)用于實(shí)制性別方法的實(shí)用性研究,其中許多已經(jīng)得到了應(yīng)用。盡管人們對(duì)性別控制做了大量工作,也取得了一定成果,但距離對(duì)生物性別進(jìn)行有效控制或使用胚胎性別更好地應(yīng)用于實(shí)際,促進(jìn)畜牧業(yè)的迅速發(fā)展。參考文獻(xiàn):GubbyJ,CollignonJ,KoopmanP,eta1.AgenemappingtothesexdeterminingregionofthemouseYchromo-someisamemberofthenovelfamlilyembryonicallyex-pressedgenesNature,1990,346:245.BardonB,ZanariaF,Guiolis,etal.AdosagesensitivelocusatchromosomeXp21isinvolvedinmaletofemalesexrevesal[J].Nat.genet.,1994,7(4):497.SinclairAH.Agenefromthehumansex determiningregionencodes 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