馮欣璐,姚守秀,米拉,姚秀娟,趙宗勝

(石河子大學(xué)動物科技學(xué)院,石河子832003)

Formestane 和 17β-estradiol誘導(dǎo)雞、鵪鶉胚胎性反轉(zhuǎn)的研究

馮欣璐,姚守秀,米拉,姚秀娟,趙宗勝

(石河子大學(xué)動物科技學(xué)院,石河子832003)

為了研究芳香化酶抑制劑(Formestane)和17β-雌二醇(17β-estradiol)對雞和鵪鶉胚胎性分化的影響,試驗(yàn)根據(jù)家禽性別分化的機(jī)理,利用100μg/mL的Formestane和50μg/mL的17β-estradiol,通過胚蛋注射的方法對3日齡的雞胚和2日齡的鵪鶉胚進(jìn)行處理,觀察 Formestane和17β-estradiol對鵪鶉性別分化的影響。結(jié)果表明,注射Formestane和17β-estradiol的雞胚和鵪鶉胚都發(fā)生了性反轉(zhuǎn)。

雞胚;鵪鶉胚;性反轉(zhuǎn);Formestane;17β-estradiol

Abstract:To study the influence of Formestane and 17β-estradiol on sex differentiation of chicken and quail embryos.According to the mechanism of sex differentiation in poultry,3-day chicken embryos and 2-day quail embryos were injected by 100μg/mL Formestane and 50μg/mL 17β-estradiol to observe the influence of Formestane and 17β-estradiol in sex differentiation of quail.The result showed that the chicken embryos and quail embryos injected Formestane and 17β-estradiol had sex reversal.

Key words:chicken embryo;quail embryo;sex reversal;formestane;17β-estradiol

在禽類,未分化性腺向睪丸或卵巢發(fā)育,依賴于芳香化酶的活性[1]。在性腺剛開始分化時,禽類的胚胎性腺能產(chǎn)生類固醇激素。禽類胚胎性腺產(chǎn)生的類固醇激素在性腺發(fā)育過程中起到重要的作用。外源性雌激素可以使雄性胚胎部分或完全雌性化,而抗雌激素可以阻斷卵巢的正常發(fā)育[1-10]。在性分化前用芳香化酶抑制劑(aromatase inhibitor,AI)處理雞胚也可以使大部分雌性雞胚性腺反轉(zhuǎn)。1992年Elbrecht等[2]首次采用了芳香化酶抑制劑處理雞胚,使遺傳為雌性的雞雄性化。

雌激素在禽類性腺和生殖器的分化過程中起著重要作用[9]。雌激素通過與其受體(特殊的核受體蛋白)結(jié)合,作用于靶細(xì)胞以發(fā)揮其作用。雌激素受體與鳥類的性腺和生殖器的分化有一定的聯(lián)系。雌激素合成所必須的芳香化酶基因,只在雌性的性腺分化時才表達(dá)。雌激素可促使遺傳上雄性的胚胎左邊卵睪的發(fā)育。有研究[10]表明,雌激素受體與卵巢分化、生殖管道雌性化及外部生殖器官發(fā)育有關(guān),雞的性腺、副中腎管以及雌雄胚生殖結(jié)節(jié)的發(fā)育都有雌激素受體基因的表達(dá),對雌激素有一定反應(yīng),雌激素受體基因的表達(dá)優(yōu)先于性分化,芳香化酶基因表達(dá)開始于形態(tài)上的性別分化。芳香化酶抑制劑有能力使雌胚胎性逆轉(zhuǎn),雌激素受體基因在雄性生殖脊的表達(dá)可使雄性性腺短暫雌性化,性腺和生殖器發(fā)育有關(guān)的雌激素由雌激素受體介導(dǎo)和調(diào)節(jié)。

關(guān)于雞性反轉(zhuǎn)的相關(guān)報道較多,但鵪鶉的尚未見報道,基于以上的理論及實(shí)驗(yàn)研究,推測如果在鵪鶉上采用相同的處理方法,可能會產(chǎn)生與雞性反轉(zhuǎn)同樣的效果,能使胚胎部分或完全雌性化和雄性化。

1 材料與方法

1.1 材料

以健康無病雞群和鵪鶉的新鮮受精蛋各200枚為試驗(yàn)材料。

1.2 方法

雞胚上孵48 h后在照蛋燈下觀察,剔除死胚和未受精的雞胚,并用鉛筆標(biāo)出注射的部位。由于鵪鶉胚外殼模糊不清,因而不照蛋。用高壓滅菌的葵花油將 Formestane和 1 7β-estradiol分別配制成100μg/mL和50μg/mL的溶液。雞胚孵化72 h,在胚蛋氣室外側(cè)用碘酊消毒,然后用打孔器打孔,后用1 mL的注射器吸取100μL/個 Formestane(濃度為100μg/mL)溶液注射到氣室中,并立即用石蠟把孔封住,然后放入孵化室繼續(xù)孵化,孵化條件一般選擇相對濕度為60%,最低溫度為36℃,一般為37.5℃,每日翻蛋至少3次。鵪鶉胚孵化48 h,注射 25μL/個的 Formestane(濃度為 100μg/mL),注射方法和孵化條件與雞胚相同。17β-estradiol的注射方法與Formestane相同。對照組注射相應(yīng)量的0.9%生理鹽水,觀察結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 蛋胚注射結(jié)果

通過表1可以看出,在試驗(yàn)的幾組中,經(jīng)注射Formestane和17β-estradiol的蛋胚的死亡率和對照組比較極顯著的升高,性別孵出比與正常的對照組比較,發(fā)生了很大的變化。

表1 蛋胚注射Formestane和17β-estradiol的實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.1 The experimental result of chicken and quail embryo injected with Formestane and 17β-estradiol

2.2 性反轉(zhuǎn)雛雞和鵪鶉性腺形態(tài)變化

圖1顯示:注射了 F ormestane和 1 7β-estradiol的胚胎,其性腺除一部分表現(xiàn)為正常雄性和雌性特征外,而另一部分性腺表現(xiàn)出類似正常雄性和雌性特征,但其左側(cè)睪丸大于右側(cè),偏長,形狀略扁平(圖1c和圖1g)。注射 17β-estradiol解剖后發(fā)現(xiàn),右側(cè)卵巢似腎狀小于左側(cè)(圖1d和圖1h)。

圖1 性反轉(zhuǎn)雛雞和鵪鶉性腺形態(tài)變化Fig.1 The Morphologic change of gonad of chicken and quail sex-reversed

3 討論

Elbrecht等[2]發(fā)現(xiàn),雌激素受體(ER)首先出現(xiàn)在孵化第4.5 d的性腺中,并且在左側(cè)和右側(cè)性腺中有相同的表達(dá)強(qiáng)度,同時,也檢測到 P450arom基因最早是孵化第6 d表達(dá),較ER基因的表達(dá)晚1.5 d。兩者在卵巢內(nèi)表達(dá)部位如此接近,可推測 ER基因在性腺內(nèi)表達(dá)之后對P450arom基因的表達(dá)起誘導(dǎo)作用,以促進(jìn)雌激素的生成,從而刺激卵巢的形成。如前所述,Al處理可以使雌性胚胎發(fā)生性反轉(zhuǎn)[1]。Al抑制了 P450arom活性,而 P450arom促進(jìn)雄激素轉(zhuǎn)化為雌激素,所以雌激素的合成受到抑制。但是實(shí)質(zhì)是Al抑制P450arom基因的表達(dá),因此Al處理可以影響其它類固醇生成酶基因的表達(dá),從而影響雌激素的生成。進(jìn)而影響性分化,導(dǎo)致相應(yīng)性器官的變化。但其更具體原因還有待進(jìn)一步的研究。

應(yīng)用激素誘導(dǎo)家禽性別分化的研究尚處于初始階段,距實(shí)際應(yīng)用還有許多技術(shù)問題需要解決,并且許多研究[5,9]也表明,雖然胚蛋注射法能控制性別比例,但這種性反轉(zhuǎn)的公母雛很不穩(wěn)定,很快又回復(fù)到其本來的性別[1]。而即使孵化出性反轉(zhuǎn)的雛雞有發(fā)育到性成熟的,卻不能通過正常交配而獲得后代。

目前我們研究發(fā)現(xiàn)雞與鵪鶉的雜交種蛋入孵的3-5 d前胚胎中有公、母[6],而在以后各個孵化階段以及出殼后幾乎全部為雄性,而且表現(xiàn)為睪丸不發(fā)育[11],這表明胚胎死亡等問題也很可能與其性別分化有關(guān)。因此,我們對雜交禽也采取和鵪鶉同樣的方法進(jìn)行處理,但結(jié)果顯示死亡率很高,出殼率基本為0。我們據(jù)此推測有2個主要原因?qū)е逻@種結(jié)果的主要原因:1)注射藥物導(dǎo)致其死亡,雜交禽胚胎本身就很脆弱,加之受外界干擾,其死亡率必然增加;2)所注射藥物引起某些基因表達(dá)異常,死亡率進(jìn)一步增加。以上只是我們的推測,具體原因還有待進(jìn)一步實(shí)踐和探討。

本研究的結(jié)果表明:通過對雞、鵪鶉性分化期間注射的外源激素對蛋胚性腺分化時雌雄比例有較大影響。Formestane和 17β-estradiol對蛋胚的影響都改變了正常情況下雌雄比為50%的孵出比,性器官發(fā)生明顯變化,但是通過注射 Formestane、17βestradiol來控制性別的胚胎出殼后經(jīng)長期飼養(yǎng)是否穩(wěn)定還有待進(jìn)一步研究。本研究為雜交種雄性不育、出殼率低等問題的深入研究奠定了一定基礎(chǔ)。

[1]劉麗莉,葉紹輝.家禽性別控制的研究進(jìn)展[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2005(4):96-98.

[2]Elbrecht A,Smith R G.Aromatase enzyme activity and sexdetermination in chickens[J].Science,1992,255:467-470.

[3]Josso N,Cate R L,Picard J Y,et al.Anti-Mullerian hormone the Jost factor[J].Recent Prog Horm Res,1993,48:1-59.

[4]Eusebe D C,Di Clemente N,Rey R,et al.Cloning and expression of the chick anti-Mullerian hormone gene[J].Biol Chem,1996,271:4798-4804.

[5]劉超.家禽的性別決定和分化[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2005,21(6):42-45.

[6]焦麗萍.雞與鵪鶉屬間雜交試驗(yàn)及其效果分析[D].石河子:石河子大學(xué),2001.

[7]李巖,趙宗勝,孫杰,等.雞與鵪鶉屬間雜交種生物學(xué)特性的觀察[J].黑龍江畜牧獸醫(yī),2003(12):11-13.

[8]李碧春,趙東偉,王克華,等.雞胚胎及其部分組織器官生長發(fā)育的研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)研究,2001,22(2):39-43.

[9]楊巍,張才橋,喬惠理,等.抑制芳香化酶活性對雞性腺分化的影響[J].農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報,2000(3):233-235.

[10]許玉德.家鴨性別控制的研究[J].廈門大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,1992,31(6):693-695.

[11]余春梅,趙宗勝,李大全,等.雞、鵪鶉及其屬間雜交種早期生長性能的測定[J].石河子大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2003,7(1):11-14

A Study of Sex Reversal of Chicken Embryo and Quail Embryo Induced with Formestane and 17β-estradiol

FENG Xinlu,YAO Shouxiu,YAO Xiujuan,MILA,ZHAO Zongsheng
(College of animal science and technology,Shihezi University,Shihezi 832003,China)

S512.103.5;Q344.2

A

1007-7383(2010)05-0569-03

2009-12-15

馮欣璐(1984-),女,碩士生,專業(yè)方向?yàn)榧?xì)胞生物學(xué);e-mail:tanglirong@stu.shzu.edu.cn。

趙宗勝(1969-),男,副教授,從事動物遺傳育種研究;e-mail:zhaozongsh@shzu.edu.cn。