【摘 要】家畜疫病的预防和控制是畜牧工作中面临的重大问题之一。对于疾病的控制除了采取改善动物饲养环境、进行免疫接种和药物治疗等措施之外, 从根本上解决疾病产生还需要从家畜品种本身的遗传性状进行研究, 利用生物技术手段,寻找抗病基因,减少某些感染性疾病的发病率,改善动物群体生产状况。本文综述了与绵羊免疫相关的抗病基因OLA以及其在抗病育种中的研究进展。
【关键词】绵羊;OLA;抗病
0 引言
近年来,动物育种学家结合动物遗传规律及免疫机制从本质上研究动物的抗病特性,通过分子生物学的方法解决抗病育种方面的问题。其中主要包括标记辅助性选择(MAS)和转基因动物的培育两个方面,而其核心内容就是确立与抗病性状相关的分子遗传标记,将其作为抗病性选择的依据,通过分子标记进一步寻找和分离抗病单基因、培育转基因动物。
绵羊作为我国主要的反刍家畜,其抗病育种的研究工作也越来越被畜牧业者所重视。主要组织相容性复合体(Major Histocompatibility Complex, MHC)是位于脊椎动物某一染色体上一组紧密连锁的高度多态性的基因区,其产物由基因编码的一类细胞膜表面转膜蛋白,具有识别抗原,控制机体免疫应答的重要作用。由于它有多量的复等位基因,因此显示出极强的多态性,这种多态性造成了机体抗病性的差异,本文就MHC基因与绵羊抗病遗传育种的研究进展进行综述。
1 绵羊MHC结构
绵羊的MHC位于绵羊的第20号染色体上,Stear等(1981)证明绵羊体内存在MHC,并将其命名为绵羊白细胞抗原(Ovine Lymphocyte Antigen,OLA)。MHC编码3类基因,即class I基因、classⅡ基因和class Ⅲ基因。绵羊的MHC与牛的MHC(BoLA)结构相似,具有高度的多态性和连锁不平衡,其多态性和遗传性对保护其机体组织对抗疾病,引起机体免疫反应应答有主要作用。
class I基因:几乎所有有核细胞及血小板的表面都存在class I类抗原,由一条α链和β链以非共价键组成;classⅡ基因:Ⅱ类抗原只存在于如巨噬细胞、树突状细胞、B淋巴细胞细胞表面,由α和β两条链都是MHC基因编码(含有229和237个氨基酸残基),通过形成非共价键紧密连接组成异源二聚体。Ⅱ基因分为classⅡa 和classⅡb 两个亚区,前者含有DR基因和DQ基因,后者含有DYA、DYB、DOB等基因。目前,OLA的研究主要集中在DQ和DR两个亚区,其中的DQB和DRB位点编码的抗原发挥着重要作用。研究已经发现,OLA基因至少存在3个DRA等位基因,3个DRB等位基因,8个DQA1等位基因,16个DQA2等位基因以及6个DQB等位基因。
classⅢ基因:Ⅲ类基因编码补体成分,其抗原不参与抗原递呈过程。
2 绵羊OLA与抗病力
2.1 线虫疾病
线虫病是由线形动物门线虫纲(Nematoda)多种线虫引起的一类蠕虫病。绵羊感染线虫所引起的疾病会造成生产力下降,尤其对生长期的羔羊和繁殖母畜妊娠后期产生影响。在临床上,通常采用的是粪便虫卵计数法来推算寄生虫的感染强度,其操作简便、费用少、结果可靠。Stear等(1997)研究表明降低FEC(粪便寄生虫卵数目),对短期选育的羔羊产生效果,对于不同种属线虫感染的羔羊和母羊其FEC值呈现出相关性。Charon等(2001)由改良的麦氏法获得每克粪便中粪便线虫虫卵数(FEC),并转化为[log FEC(+1)] (LFEC)。采用PCR分析绵羊OMHCⅠ(MHC ClassⅠ基因)及所含微卫星序列(CA)n 多态性,DNA分子分析证明从180到212bp有16个等位基因存在,利用方差分析估测LFEC均值和OMHCⅠ基因型关系,证明OMHCⅠ位点基因型与粪便寄生虫乱数(LFEC)有一定关联性。Charon等(2002)对已进行基因分型的实验组的FEC性状进行方差分析显示,DRB1基因位点的基因型和羊粪便中的线虫虫卵的数量之间有显著的统计学关联,DRB1的一对等位基因与寄生虫抗药性有显著的相关性。Sayers 等(2005)研究了萨福克羊和陶塞特羊的MHC- DRB1在抗线虫中的作用,结果表明MHC- DRB1基因在萨福克羊抗线虫感染中具有重要的作用。Bishop等(2007)得出结论,Trichostrongylus colubriformis线虫特异IgG和Tcircumcincta 线虫特异的IgA分别呈中等遗传力和高遗传力。Davies等(2006)发现与特异性IgA活动相关的QTL被定位在3号染色体(接近IFNG)和20号染色体(接近MHC),与细颈线虫FEC关联的QTL在2号、3号和14号染色体上。胃肠道寄生虫宿主抵抗力受到较强的遗传控制,因此这些QTL可以作为一个标记辅助选择,以增加胃肠道寄生虫的宿主抵抗力。
2.2 痒病
绵羊痒病是由朊病毒引起的一种慢性退行性中枢神经系统疾病。通常发生于2~5岁的羊,以3岁多的羊发病率最高。该病可经口感染,也可因体表伤口被含朊病毒的胎盘或体液感染而发病。一般潜伏几年后导致羊体死亡,对畜牧生产及经济效益有巨大影响。
1936年,研究证实绵羊痒病为一种传染性疾病。Griffith(1967)提出自主复制的蛋白可能是羊痒病的致病因子。Cullen(1989)提出OLA抗原与绵羊痒病呈相关性。Millot等(1985)研究表明,OLA抗原不直接参与引发痒病,OLA至少与一个痒病的抵抗或易感位点相关。Millot等(1988年)研究发现法国法兰西岛羊显示对痒病的遗传易感性,它是由一种常染色体隐性基因Scr s 所控制,纯合个体患病率高,由于等位基因Scr r可以控制杂合体感染痒病的抵抗力,证明绵羊痒病与OLA基因有一定相关性。Duguid等(1993)利用感染绵羊痒病抗原的仓鼠脑进行实验,发现I类和II类MHC基因以及II类相关特定区域表达增强。Fairbairn等(1994)研究被感染病原死亡后的羊腦表明其神经系统的分子发病机制与损伤会造成免疫系统的退化。绵羊痒病与OLA基因之间的作用机制还需进一步研究,以明确其在分子标记及抗病选育中的作用。
2.3 腐蹄病
绵羊腐蹄病属细菌病,是由结节拟杆菌和坏死梭杆菌混合感染引起羊蹄部肿胀,坏死、跛行的一种慢性传染病。发病率高达90%,给养羊业带来的经济损失很大,主要是羊毛、肉产量下降和产羔数降低。
Raadsma 等(1991)对澳洲美利奴和新西兰考力代羊进行抗腐蹄病育种选择,并将DQA2基因作为抗腐蹄病的分子标记。Litchfield等(1993)采用RFLP(限制性片段长度多态性)方法检测了83只绵羊MHC ClassⅡ区域。限制性内切酶TaqI和PvuII 以及人类cDNA探针DQ-folke和DRβ-malta用于探测所以实验群体的southern杂交,并获得大量的多态位点。对53种条带的腐蹄病与抗体反应的潜在关系进行分析,发现一种条带与绵羊腐蹄病易感性显著相关。Escayg等(1997)研究绵羊MHC Class Ⅱ区域的变异与绵羊抗腐蹄病之间的关系,得出实验绵羊群体MHC单倍型与腐蹄病的状况之间的关联(P=0.005)。Hickford等(2004)证明被感染绵羊抵抗力呈现稳定遗传特征。目前,对抗腐蹄病的QTL研究还较少。
2.4 乳腺炎
乳腺炎是由机械性损伤和微生物感染引起的乳腺实质或间质炎症。多见于奶牛和乳用山羊,马和绵羊也有发生。乳腺炎不仅使乳的产量和质量下降,甚至造成无乳,母畜的发情期延迟等,对实际生产有重要影响。
Raadsma等(1994)对产奶母羊的乳汁体细胞数(SCC)进行研究QTL定位。Barillet等(2005)研究表明,SCC与奶产量遗传相关呈负相关,可能帮助抗乳腺炎的辅助选育。绵羊乳房炎的QTL还需进一步明确。Swiderek等(2006)研究分析不同的年龄、乳腺健康状况和不同DBR1(MHC II)基因型的母羊外周血中白细胞群体和淋巴细胞亚群的变化,同时测量乳汁中SCC数量,发现老龄母羊中WC1- N2和CD8含量较高,DRB1基因片段微卫星多态性分析确定了8个等位基因的存在,它可能与牛奶中SCC数量相关。目前,奶牛上的研究较为成熟,而对于奶山羊的研究还需进一步深入。
【参考文献】
[1]Stear, M. J, Bairden K, Duncan J L, et al. How host s control worms[J].Nature, 1997,389:271.
[2]Charon, M.K., Moskwa, B., Rutkowski, R., Gruszczynska, J., Swiderek, W. Microsatellite polymorphism in DRB1 gene (MHC class II) and its relation to nematode faecal egg count in Polish Heath Sheep[J].Animal genetics and breeding, 2002,11(1):47-58.
[3]Charon, K.M., Moskwa, B., Kuryl, J., Gruszczynska, J., Rutkowski, R. Relationship between polymorphism in locus OMHC1 (MHC class 1) and resistance to nematodes in Polish Heatherhead Sheep[J].Animal genetics and breeding, 2001, 19(4):285-292.
[4]Bishop, S.C, Morris C.A. Genetics of disease resistance in sheep and goats[J].Small Rumin Res,2007,70(1):482-491.
[5]Davies, G., Stear, M. J., Benothman, M., Abuagob, O., Kerr, A., Mitchell, S.,and Bishop, S.C. Quantitative trait loci associated[Z].
[責任编辑:薛俊歌]