龐有志，趙淑娟，張小輝，白俊艷，吳秋玨，雷瑩，游祥賓，王麗莎，王乾昆，劉坤舉

（1.河南科技大學(xué)動物科技學(xué)院，河南 洛陽 471023；2.洛陽市動物遺傳育種重點實驗室，河南 洛陽 471023；3.漯河食品職業(yè)學(xué)院食品工程系，河南 漯河 462300）

北京白羽鵪鶉是朝鮮鵪鶉的羽色突變系，該品系于1988年育成，先后被稱為中國白羽鵪鶉和北京隱性白羽鵪鶉，是我國自行培育的高產(chǎn)蛋用鵪鶉品系，作為父本與朝鮮鵪鶉（母本）組成自別雌雄配套系。慎偉杰等1988年報道白羽鵪鶉發(fā)現(xiàn)與培育過程，認(rèn)為白羽是朝鮮鵪鶉野生型栗羽A發(fā)生隱性突變的結(jié)果，符合隱性伴性遺傳規(guī)律，即白羽公鶉基因型為ZaZa，白羽母鶉基因型為ZaW[1]。岳根華和Song等先后報道朝鮮鵪鶉黃羽突變，證明黃羽也是朝鮮鵪鶉野生型栗羽發(fā)生隱性突變的結(jié)果，黃羽遵循隱性伴性遺傳規(guī)律，Y為顯性基因決定栗羽，y為隱性基因決定黃羽，黃羽公鶉基因型為ZyZy，母鶉基因型ZyW[2-3]。白羽和黃羽均來自朝鮮鵪鶉野生型栗羽突變，這3種羽色由同一基因座的復(fù)等位基因控制，或由多基因座控制需進(jìn)一步研究。生產(chǎn)中人們觀察到白羽和黃羽鵪鶉正反交F1代“返祖式”出現(xiàn)栗羽公鶉，發(fā)現(xiàn)可根據(jù)羽色自別雌雄，龐有志等對朝鮮鵪鶉?yán)跤?、黃羽和白羽遺傳關(guān)系進(jìn)行試驗驗證，研究表明，這3種羽色并非同一基因座控制的性狀，而是由Z染色體上白羽基因座（B/b）和黃羽基因座（Y/y）相互作用的結(jié)果，栗羽和黃羽為一對相對性狀，分別受Y和y基因控制，但栗羽和黃羽的表現(xiàn)取決于白羽基因座有色基因B存在。有色羽和白化羽為另一相對性狀，B為有色基因，b為白化基因，B對b為顯性，其相當(dāng)于慎偉杰等提出決定栗羽和白羽的A和a基因[1]，該對基因不控制具體羽色性狀，僅與羽毛色素合成有關(guān)，公母鶉僅含B基因，即表現(xiàn)有色羽（栗羽和黃羽）。兩座位同時顯性時鵪鶉羽色為野生型（栗羽），在有色基因B存在下，Y/y座位隱性純合時鵪鶉表現(xiàn)為黃羽；白羽基因座隱性純合時（公鶉為ZbZb，母鶉為ZbW），b基因?qū)/y座位具有隱性上位作用，鵪鶉表現(xiàn)隱性白羽[4]。黑羽是龐有志等在朝鮮鵪鶉中發(fā)現(xiàn)的又一羽色突變，屬于常染色體不完全隱性突變（H/h）[5]，于美琴通過雜交試驗發(fā)現(xiàn)，黑羽鵪鶉與白羽和黃羽鵪鶉雜交后代出現(xiàn)黑羽、白羽、深灰色和淺灰色等多種羽色，初步判斷黑羽基因座位與白羽和黃羽座位存在互作關(guān)系[6]。龐有志等進(jìn)一步驗證黑羽基因座與黃羽基因座互作關(guān)系，得出在有色基因B存在下，黑羽座位在顯性純合時（HH）能維持正常栗羽和黃羽表達(dá)，該座位在雜合和隱性純合狀態(tài)下，與黃羽基因座互作可產(chǎn)生多種羽色[7]。

白羽基因座隱性純合對Y/y座位具有隱性上位作用，是否影響黑羽基因座（H/h）表達(dá)，即白羽基因座與黑羽基因座位是否存在互作關(guān)系，涉及到黑羽鵪鶉和北京白羽鵪鶉自別雌雄配套系培育和利用問題。為此本試驗利用純系黑羽鵪鶉和純系白羽鵪鶉開展正反交試驗，并作F1代自交和回交試驗，觀察并記錄F1、F2代及B1代羽色及性別分離情況，分析推斷基因座B/b和H/h互作關(guān)系，為黑羽鵪鶉及其配套系培育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

北京白羽鵪鶉引自河南省武陟縣小徐崗村鵪鶉養(yǎng)殖基地，飼養(yǎng)于河南科技大學(xué)試驗?zāi)翀?。黑羽鵪鶉由河南科技大學(xué)動物遺傳育種科研團(tuán)隊培育并飼養(yǎng)于河南科技大學(xué)試驗?zāi)翀觥?/p>

1.2 試驗方法

1.2.1 正交試驗（雜交試驗1）

按照公母1∶3比例，隨機(jī)選取2只純系黑羽公鶉（3月齡）和6只純系白羽處女母鶉（50日齡）雜交，組成C1和C2個雜交組，每組單籠飼養(yǎng)。雜交組F1代公母鶉為不完全黑羽，從每個雜交組F1代中隨機(jī)選取20只不完全黑羽鵪鶉（其中5只公鶉，15只母鶉）組成自交（同胞和半同胞交配）組C1-F1、C2-F1，每組單籠飼養(yǎng)。

1.2.2反交試驗（雜交試驗2）

按照公母1∶3比例，隨機(jī)選取50日齡2只純系白羽公鶉和6只黑羽處女母鶉雜交，與正交試驗相對，組成D1和D2兩個反交試驗組，每組單籠飼養(yǎng)。

1.2.3 回交試驗

由于反交試驗F1代公鶉為不完全黑羽，母鶉為白羽，按照公母1∶3比例，從F1代中隨機(jī)選取6只白羽母鶉與2只親本公鶉回交，組成回交D1-B1組和D2-B1組，每組單籠飼養(yǎng)。

1.3 記錄與分析

記錄正反交F1、F2代和B1代鵪鶉羽色及性別分離情況，采用Excel 2003處理數(shù)據(jù)，作χ2檢驗，分析推斷鵪鶉白羽與黑羽基因座互作關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 正交試驗（雜交試驗1）

結(jié)果見表1，兩個雜交組F1代雛鶉公母鶉均為不完全黑羽，其外貌特征明顯于朝鮮鵪鶉野生型栗羽，鵪鶉出殼后不完全黑羽與栗羽清晰可辯。F1代公母比例為1∶1（P＞0.05）。

表1 黑羽公鶉和白羽母鶉雜交F1代羽色性狀分離情況Table 1 Plumage color segregation situation of F1 generation from hybridization between black feather male quail and white feather female quail

F1代自交結(jié)果見表2。F2代出現(xiàn)黑羽、不完全黑羽、栗羽和白羽4種羽色，比例為3∶6∶3∶4，不同羽色鵪鶉性別比例不同，黑羽、不完全黑羽和栗羽3種羽色公母比例均為2∶1（P＞0.05），白羽均為母鶉。出殼當(dāng)日（1日齡）鵪鶉外貌見圖1和2。

表2 黑羽公鶉與白羽母鶉雜交F2代羽色性狀分離情況Table 2 Plumage color segregation situation of F2 generation from hybridization between black feather male quail and white female quail

圖1 1日齡黑羽、不完全黑羽、栗羽、白羽鵪鶉背部Fig.1 Backview for black,incomplete black,maroon and white plumage at one day in quail

圖2 1日齡黑羽、不完全黑羽、栗羽、白羽鵪鶉腹部Fig.2 Abdominal view for black,incomplete black,maroon and white plumage at one day in quail

2.2 反交試驗（雜交試驗2）

結(jié)果見表3。

表3 白羽公鶉和黑羽母鶉雜交F1代羽色性狀分離情況Table 3 Plumage color segregation situation of F1 generation from hybridization between white feather male quail and black feather female quail

F1代公鶉為不完全黑羽，母鶉為白羽，雛鶉一出殼即可辨認(rèn)。與親本性狀相比，F(xiàn)1代羽色出現(xiàn)交叉遺傳現(xiàn)象。F1代兩種羽色比例與性別分離比例完全一致，為1∶1（P＞0.05），經(jīng)解剖驗證依據(jù)羽色自別雌雄準(zhǔn)確率達(dá)100%。

2.3 回交試驗

F1代白羽母鶉與其親本公鶉回交，B1代公母鶉均表現(xiàn)白羽，性別比例1∶1（P＞0.05），結(jié)果見表4。

表4 白羽母鶉與親本公鶉回交B1代羽色性狀分離情況Table 4 Plumage color segregation of situation B1 generation from backcross between white feather female quail and parental white male quail

3 討論與結(jié)論

3.1 白羽基因座與黑羽基因座的互作關(guān)系及其驗證

從雜交試驗1結(jié)果可看出，F(xiàn)1代公母鶉均為不完全黑羽，親本白羽和黑羽在F1代消失。F1代自交，F(xiàn)2代出現(xiàn)黑羽、不完全黑羽、栗羽和白羽4種羽色。雜交試驗2（反交試驗）F1代公鶉為不完全黑羽，母鶉為白羽，親本黑羽消失。正交F2代出現(xiàn)羽色性狀分離，反交F1代羽色出現(xiàn)交叉遺傳現(xiàn)象，初步判定F2代4種羽色是白化基因座（B/b）與黑羽基因座（H/h）互作結(jié)果。

研究證實，控制鵪鶉黑羽的基因座（H/h）在常染色體上，黑羽和不完全黑羽在H/h基因座上的基因型分別為hh和Hh[5]，黑羽鵪鶉在白羽基因座位（B/b）和黃羽基因座（Y/y）均為顯性，而白羽鵪鶉在B/b座位上發(fā)生隱性突變，在（H/h和Y/y）為顯性，由此推斷本試驗所用親本黑羽鵪鶉公母的基因型分別為hhZYBZYB和hhZYBW，親本白羽鵪鶉公母的基因型分別為HHZYbZYb和HHZYbW。推測黑羽公鶉和白羽母鶉雜交其F1代公鶉基因型為HhZYBZYb，母鶉基因型HhZYBW。研究證明，有色基因B存在時，Hh對Y/y座位表現(xiàn)為不完全顯性上位，Hh與Y_互作表現(xiàn)為不完全黑羽[5]，雜交試驗1的F1代無論是公鶉還是母鶉基因型中都存在有色基因B和Hh與Y_的互作，因此公母鶉均應(yīng)表現(xiàn)不完全黑羽，實際雜交結(jié)果與這一理論一致。

反交試驗中白羽公鶉和黑羽母鶉雜交，推測F1代基因型公鶉為HhZYBZYb，母鶉為HhZYbW。F1代公鶉由于B基因存在，Hh和Y_互作產(chǎn)生不完全黑羽，這一推測與實際雜交結(jié)果吻合。已知H/h座位為野生型時，白化基因b純合時（ZbZb或ZbW）對Y/y座位為隱性上位[4]，對于F1代母鶉而言，H/h座位基因型雜合時也表現(xiàn)白羽，說明白化基因b純合時在對Y/y座位隱性上位的同時，對Hh也為隱性上位。即白化基因純合（ZbZb，ZbW）對H/h座位上的顯性純合（HH）和雜合（Hh）均為隱性上位。

白化基因b對H/h座位的隱性上位作用，還可以通過回交試驗得到驗證。利用反交試驗F1代白羽母鶉（HhZYbW）與其父本白羽公鶉（HHZYbZYb）回交，回交后代公母鶉在B/b座位均為隱性純合，在H/h座位上有顯性純合HH和雜合Hh，公母鶉均為白羽，實際回交結(jié)果后代全為白羽，說明無論是回交親本還是回交后代，白化基因b純合時對HH或Hh均具有隱性上位作用。

白化基因b純合對hh是否具有隱性上位作用，可通過雜交試驗1的F2代羽色和基因型分布給予證實。雜交試驗1的F2代共出現(xiàn)4種羽色，分別為黑羽、不完全黑羽、栗羽和白羽，比例為3∶6∶3∶4，顯然這是兩對基因雜合狀態(tài)下基因互作導(dǎo)致的9∶3∶3∶1變形，即本研究中Y/y座位為顯性時（Y），兩基因座H/h與B/b互作的結(jié)果。由于F1代不完全黑羽公母鶉可分別產(chǎn)生4種不同類型配子（雄性 配 子 為HZYB、HZYb、hZYB、hZYb，雌 性 配 子 為HZYB、hZYB、HW、hW），理論上F2代可形成16種基因型組合和4種羽色表型，4種羽色所占比例及其所對應(yīng)的基因型為：3/16黑羽（1hhZYBZYB、1hhZYBZYb、1hhZYBW），6/16不完全黑羽（2HhZYBZYB、2HhZYBZYb、2HhZYBW），3/16栗 羽（1HHZYBZYB、1HHZYBZYb、1HHZYBW），4/16白 羽（1HHZYbW、2HhZYbW、1hhZYbW）。其中黑羽、不完全黑羽和栗羽3種羽色的公母比例均為2：1，白羽全部為母鶉，這種羽色類型及其性別分布與實際雜交結(jié)果一致（P＞0.05）。

F2代中栗羽、黑羽和不完全黑羽均為有色羽，顯然均是B基因存在下基因座H/h和Y/y互作的結(jié)果[5]。F2代白羽包含3種基因型，其中基因型為HHZYbW和HhZYbW的個體在F2代中占3/16，是白化基因b對H/h座位隱性上位的結(jié)果；還有一種基因型為hhZYbW個體也是白羽，在F2代中占1/16，說明白化基因b純合時對H/h座位的隱性上位也包括對基因型hh的上位作用。由此得出，白羽是白化基因b對H/h基因座隱性上位作用的結(jié)果，即白化基因b純合時（ZbZb，ZbW），無論H/h座位上的基因型處在何種狀態(tài)，鵪鶉均表現(xiàn)白羽。

3.2 鵪鶉羽色基因座上位作用及其遺傳學(xué)意義

兩基因座上位作用包括顯性上位和隱性上位兩類，本研究揭示，在B/b基因座白化基因b純合時（ZbZb，ZbW），對黑羽基因座（H/h）為隱性上位，無論該基因座基因型處在何種狀態(tài)，鵪鶉均表現(xiàn)白羽。已知b基因純合時對Z染色體上的另一基因座（Y/y）具有隱性上位作用，鵪鶉表現(xiàn)為白羽[4]，本研究進(jìn)一步說明b基因純合對H/h和Y/y兩個座位同時具有隱性上位作用。鵪鶉出現(xiàn)有色羽或白化羽，取決于B/b基因座的基因型狀態(tài)，B基因存在時（顯性純合或雜合），鵪鶉表現(xiàn)為有色羽，包括栗羽、黑羽、黃羽、不完全黑羽、淺灰羽和深灰羽6種羽色，有色羽的類型則又取決于H/h基因座與Y/y基因座之間的互作關(guān)系[7]；當(dāng)b基因純合時，對H/h和Y/y座位均為隱性上位，即無論這兩個基因座基因型處在何種狀態(tài)，鵪鶉均表現(xiàn)白羽。Truax等通過試驗證明日本鵪鶉中存在有顯性白羽（W/w+）和隱性白羽（Wh+/wh）兩種突變，但均屬于常染色體遺傳，不同于本研究的白羽突變[8]。Minvielle等發(fā)現(xiàn)日本鵪鶉Z染色體上存在不完全白化基因座位（AL），該座位有3個復(fù)等位基因（野生型ALN＞黃棕色ALC＞不完全白化ALA），且與另外一個復(fù)等位基因座BR（野生型BRN＞棕色BRB＞乳酪色BRR）存在連鎖關(guān)系[9]。日本鵪鶉的不完全白化基因座（AL）與乳酪色基因座（BR）之間的連鎖關(guān)系涉及兩個性連鎖基因座位間的關(guān)系，雜交后代中無黑羽和不完全黑羽性狀，本研究揭示的白羽基因座和黑羽基因座的互作關(guān)系涉及到性染色體和常染色體兩個以上基因座位間的互作關(guān)系，顯然本研究所揭示的羽色基因座及其互作關(guān)系與Minvielle等研究并非同一個羽色基因座位。

Minezawa和Fujiwara等先后在日本鵪鶉中發(fā)現(xiàn)黑羽突變，均屬于常染色體隱性遺傳，一種是孵化期黑羽（Bh），其純合子在孵化期（10日齡前）致死，黑羽基因只存在于雜合子中[10]；另一種隱性黑羽，只有一種突變型（rb/rb），其羽毛黑色程度較本研究純系黑羽鵪鶉淺，初生雛鶉絨毛具有與野生型相似的羽線[11]，Hiragaki等進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，黑羽基因（rb）是日本鵪鶉黃羽致死基因座位（Y/y+）的第4個等位基因，由ASIP基因內(nèi)部缺失8個堿基引起移碼突變所致[12]。日本鵪鶉的這兩種黑羽突變無論從羽色特征還是遺傳機(jī)制均與本研究涉及的黑羽突變不同，本研究的黑羽突變不具有致死效應(yīng)，相對于野生型栗羽為不完全隱性，突變基因在雜合體和隱性純合體均可存在。日本鵪鶉的黑羽基因（rb）與黃羽致死基因（Y）的遺傳關(guān)系也不同于本研究涉及的黑羽、白羽和黃羽基因座之間的關(guān)系，前者屬于復(fù)等位基因之間的顯隱性關(guān)系，本研究則涉及三個基因座之間的互作關(guān)系，為非等位基因之間的關(guān)系。

研究鵪鶉羽色基因互作關(guān)系發(fā)現(xiàn)，上位基因?qū)ο挛换虻挠绊憰蛳挛换蜃蛐筒煌煌?。如在有色基因B存在下，黑羽座位雜合時（Hh）對黃羽座位（Y/y）為不完全顯性上位，但不完全黑羽產(chǎn)生首先取決于Y/y座位的顯隱性關(guān)系，當(dāng)Y/y座位顯性純合或雜合時，上位作用的結(jié)果產(chǎn)生不完全黑羽；當(dāng)Y/y座位隱性純合時，上位作用結(jié)果產(chǎn)生淺灰色羽；黑羽基因座隱性純合時（hh）對黃羽座位（Y/y）的隱性上位作用同樣受下位基因座不同基因型影響，hh與Y-（YY或Yy）互作導(dǎo)致栗羽變?yōu)楹谟穑琱h與yy互作導(dǎo)致黃羽變?yōu)樯罨疑餥7]。本研究發(fā)現(xiàn)，白化基因b純合時,對下位基因座H/h和Y/y均為隱性上位，但這種上位作用并不受下位基因座基因型狀態(tài)影響，無論下位兩個基因座位基因型如何變化，白化基因上位作用均表現(xiàn)一致效果，即白羽。此為白化基因隱性上位與黑羽基因隱性上位的不同之處。

如果上位作用稱為異位顯性，這種“顯性”則是相對的，本研究揭示的白化基因隱性上位是完全隱性上位，在有色基因B存在下，黑羽基因的不完全顯性上位和隱性上位是不完全上位，與“半上位”或不完全上位或“互加效應(yīng)”類似[13]，在禽類羽色研究中，這種不完全上位是一種新發(fā)現(xiàn)。

由于B/b基因座位于性染色體（Z）上，而H/h座位于常染色體，所以基因b對H/h座位和Y/y具有隱性上位作用，涉及兩個以上基因座位間的上位作用，也涉及性染色體與常染色體之間基因互作，有別于遺傳學(xué)教材中基因互作的概念[13-16]，是基因互作關(guān)系的新發(fā)現(xiàn)，也是鵪鶉羽色研究新進(jìn)展，具有重要遺傳學(xué)研究價值。

本研究通過雜交試驗驗證白羽基因座和黑羽基因座之間互作關(guān)系，以及前期驗證的黑羽基因座與黃羽基因座之間的互作關(guān)系，均在細(xì)胞水平上闡明基因與性狀的關(guān)系，但其產(chǎn)生分子機(jī)制尚不清楚。Wu等發(fā)現(xiàn)在鵪鶉黃羽座位有一個內(nèi)含子突變可能與羽色形成有關(guān)[17]，劉坤舉等發(fā)現(xiàn)鳥嘌呤核苷酸結(jié)合蛋白α亞基（GNAS）基因與鵪鶉隱性白羽突變有關(guān)[18]。王乾坤等利用RNA-seq技術(shù)挖掘出7個與鵪鶉羽色自別雌雄相關(guān)的基因，分別為DCT、MLANA、SLC45A2、TYRP1、FAM174A和KIT，這7個基因在自別雌雄一代栗羽鵪鶉中均為高表達(dá)基因，而在自別雌雄一代白羽鵪鶉中表達(dá)量均較低或不表達(dá)[19]，這些研究為探討鵪鶉羽色自別雌雄機(jī)制提供進(jìn)一步證據(jù)，但仍不足以說明白羽、黑羽和黃羽3個基因座間互作關(guān)系，還需從分子水平上進(jìn)行更深入研究揭示不同羽色形成機(jī)理和鵪鶉羽色自別雌雄的機(jī)制。

3.3 自別雌雄價值

伴性遺傳原理在禽類自別雌雄配套系生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛[20-23]，我國引進(jìn)的羅斯、海賽斯、星雜579、迪卡、伊莎、羅曼、海蘭等商品蛋雞均可通過羽速或羽色自別雌雄。龐有志等在研究黑羽基因座與黃羽基因座的互作關(guān)系時，對以黑羽鵪鶉為母本，黃羽鵪鶉為父本培育自別雌雄配套系的遺傳基礎(chǔ)已經(jīng)闡明[7]。本研究發(fā)現(xiàn)，黑羽母鶉與白羽公鶉雜交，其F1代母鶉全為白羽，公鶉為不完全黑羽，F(xiàn)1代羽色在鵪鶉出殼當(dāng)天可自別雌雄，其遺傳基礎(chǔ)為白羽基因座與黑羽基因座互作。至此，以黑羽鵪鶉為母本，以黃羽公鶉和白羽公鶉為父本組成自別雌雄配套系的遺傳基礎(chǔ)已闡述清楚，對鵪鶉早期性別鑒定與黑羽鵪鶉開發(fā)利用具有重要意義，在我國蛋用鵪鶉生產(chǎn)中具有重要應(yīng)用價值。

黑羽鵪鶉與白羽鵪鶉和黃羽鵪鶉組成自別雌雄配套系，其制種原理與一般家禽自別雌雄配套系不同，黑羽鵪鶉配套系自別雌雄原理涉及兩個性連鎖基因座與一個常染色體基因座之間的互作，這是基因互作與性連鎖遺傳在家禽自別雌雄配套系育種中的新應(yīng)用，對我國家禽自別雌雄配套系育種和生產(chǎn)具有重要借鑒意義。

禽類伴性遺傳性狀在遺傳學(xué)教學(xué)中有其獨特教學(xué)效果，雞矮小型（dw）、雞的慢羽（K）、蘆花羽（B）、銀色羽（S）等在動物遺傳學(xué)教學(xué)中均是伴性遺傳典型案例[14-16]，雞的快慢羽性狀已成功用于遺傳學(xué)實驗教學(xué)[24]。鵪鶉具有體型小、產(chǎn)蛋率高、抗病力強(qiáng)和世代間隔短等特點，作為實驗動物模型具有更多優(yōu)勢[25]。蛋用鵪鶉白羽和黑羽兩基因座的互作關(guān)系為開展基因互作和伴性遺傳理論及實驗教學(xué)提供豐富素材和理論依據(jù)，將生產(chǎn)中黑羽鵪鶉與白羽和黃羽鵪鶉自別雌雄配套系雜交結(jié)果用于遺傳學(xué)教學(xué)也可提高鵪鶉的實驗動物學(xué)價值。