细胞质DNA对畜牧业生产性状的影响(2)

　　3 细胞质DNA异常突变的威胁

　　细胞质DNA相对于细胞核DNA稳定性要低一些，个体间、不同年龄都有所不同。以线粒体为例，Smith等[4]的核或胞质移植试验表明，核及线粒体的相互作用是非常重要的，而且线粒体在受精过程中以及整个早期卵裂阶段的变化幅度较大。虽然线粒体基因与繁殖性状的直接关系目前还不清楚，一些人类退化性疾病和牛的生产性能与特定的线粒体DNA多态性直接有关。猪的正反交试验表明线粒体DNA不仅能够遗传信息，而且能影响生产性能。对人的线粒体DNA的研究表明，线粒体DNA的缺陷与数十种人类遗传病有关，这些疾病很多是与脑部和肌肉有关的。例如，线粒体肌病和神经性肌肉衰弱、运动失调及眼视网膜炎等。林纯一教授领导的研究小组在动物试验中发现，通过选择卵子，可以防止线粒体疾病在动物“母婴”间遗传。先前研究发现，线粒体DNA如果出现异常突变，细胞的生命活动会因为能量不足而受损，尤其是需要很多能量的脑和肌肉，继续恶化下去可能会出现脑中风、智力障碍、肌肉力量下降、高乳酸血症等健康问题，它们被统称为线粒体病。线粒体病是日本确认的重要疑难杂症之一，它是通过母亲遗传给子女的[7]。

　　4 细胞质DNA资源的利用

　　细胞质DNA是一种特殊的资源，通过细胞质转移、置换或分子诊断等方式，可以对这一资源加以很好的利用。在20世纪80年代，科恩怀疑很多不孕症病人不能怀孕的原因是这些患者的卵子细胞质出了问题，他便尝试细胞质移植的方法，取7%～14%供体卵子的细胞质注射到不能正常发育的受体卵子中去，前后用卵细胞质移植技术治疗了30名不孕女性，其中17人仍然不孕，1人流产，剩余的12名女性成功生下了15个健康的孩子[6]，其中只有2人携带了来自父母之外的第三方卵子基质捐赠者的基因。而且，线粒体基因只占细胞所有基因中极小的一部分[5]。外来的线粒体基因看来并未显示出危害，可以预见的风险包括供体线粒体基因缺陷，通过遗传检测即可避免，因此风险是可控的。例如，线粒体基因的突变会产生很多严重的疾病，所以卵细胞基质的捐赠者应该像精子捐赠者那样做遗传检查。此外，还应该考虑核基因对线粒体基因的调控问题[9]。部分争议集中在管理部门应该以什么样的强度进行调控。例如，威斯康辛大学的生物伦理学家阿尔塔沙罗（R. Alta Charo）就认为FDA的这一决定超越了职权范围[10]。医学上，来自母源性异常的mtDNA病例[11]，年轻时不表现症状，随着年龄的增长，逐渐表现出不同的病症，例如乳酸性酸中毒、骨骼肌肉病变、神经性耳聋、失明、亚急性神经退行性疾病、肠道运动功能障碍和外周神经病变等[12]。在英国每250个新生儿就有1个mtDNA突变，每10 000个成年人就有1人受mtDNA疾病的困扰[13]，临床上一些精神分裂症也与mtDNA有关[14]。

　　然而与人不同的是，畜禽幼仔出生时的弱仔或畸形全部被淘汰，论文范文不检测病因;再加上畜禽的使用年限短，等到年老病症出现之前就处理了，对生产性能造成的影响被掩盖。Hua等[15]的研究表明，当以牛卵母细胞为受体、绵羊颗粒细胞为供体时，克隆胚中绵羊的线粒体增加会降低囊胚率;而牛线粒体增加对胚胎的发育影响不明显，即同质线粒体增加不影响胚胎的生长发育，而异质线粒体不利于胚胎的后期发育。即使是同源的线粒体，当线粒体异常时也会影响到胚胎的发育，这一现象是韩国Xu等[16]在进行猪孤雌胚体外发育试验中证实的，而正常的同质线粒体对胚胎的发育有促进作用。mtDNA对奶牛生产性状的研究始于1989年，Brown等[17]对线粒体的呼吸代谢与生产性能的关系进行试验，发现线粒体的体外氧化磷酸化效率（ADP∶O）和ATP合成速度与荷斯坦奶牛产奶量的相关性分别为0.25和0.48。Mannen等[18]在检测8头日本黑牛线粒体基因组的全序列变异位点时发现，2 232 bp替换影响眼肌面积（LMA）和牛肉大理石花纹评分（BMs），并指出此替换对肉质来说是个重要的候选基因。Oh等[19]在研究韩国牛mtDNA D-loop的序列变异以及屠宰性状的影响试验中，发现169、16 119 nt的替代效应对大理石花纹评分有重要意义，同时169 nt和16 042 nt的替代效应对背膘厚的影响为极显著（P<0.01）。Aeo等[20]研究牛母性与出生后生长特性（初生重、断奶前日增重、断奶重、断奶后日增重及周岁体重）间的关系时得出，mtDNA多态性与初生至周岁的生长性状间存在非常低的相关性。Torkamanzehi等[21]研究蛋鸡线粒体的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因限制性片段长度（RFLP）和单链构象多态性（SSCP）与鸡产蛋关系时发现，由于4个碱基的突变产生3个等位基因的差异，导致PEPCK基因的第9外显子影响北美白来航鸡初产日龄，而对产蛋率和产蛋数量没有影响。

　　综上论述发现，直接用细胞质DNA转移或置换等手段改变家畜生产性能还不现实，主要原因是生产成本和不涉及伦理的淘汰，然而对于品种选育来说，耗时长、成本高，一旦忽视细胞质DNA遗传的影响，将有可能导致品种不稳定，甚至难以育成，其损失非常惨重，无法挽回。这意味着品种选育过程中除了考虑核遗传物质外，还要考虑胞质遗传物质的影响。

　　参考文献：

　　[1] 崔彬彬，杨妮娜，孙宇涵，等.白杨细胞质遗传的细胞学机理（Ⅱ）——质体和线粒体在生殖细胞和营养细胞中的分布与变化[J]. 东北林业大学学报，2011，39（9）：1-4.

　　[2] 冯玉梅，赖松家，陈仕毅.牛经济性状细胞质遗传效应的研究概况[J].黑龙江畜牧兽医，2007（6）：20-22.

　　[3] LIU X H，WU Y，LI Z， et al. Targeting of the human coagulation factor IX gene at rDNA locus of human embryonic stem cells[J]. Plos One， 2012， 7（5）：e37071.

　　[4] SMITH L C， ALCIVAR A A. Cytoplasmic inheritance and its effects on development and performance[J]. J Reprod Fertil Suppl， 1993， 48：31-43.

　　[5] BARRITT J A， BRENNER C A， MALTER H E， et al. Mitochondria in human offspring derived from ooplasmic transplantation[J]. Hum Reprod，2001， 16（3）：513-516.

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