賀斌,趙茹茜

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部動(dòng)物生理生化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210095)

畜牧業(yè)是農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的重要組成部分,關(guān)系到糧食安全、食品安全、節(jié)能減排、勞動(dòng)力就業(yè)、國(guó)際貿(mào)易等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面,是引領(lǐng)中國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。然而,我國(guó)畜牧業(yè)存在生產(chǎn)效率低下、種質(zhì)資源優(yōu)良性狀退化、畜禽疫病頻發(fā)等瓶頸問(wèn)題。從生物學(xué)角度來(lái)看,畜禽養(yǎng)殖實(shí)質(zhì)上是以“人工選擇”代替“自然選擇”的過(guò)程。

“中心法則”是20世紀(jì)遺傳學(xué)的主流觀點(diǎn),其認(rèn)為生物的所有性狀均由DNA序列決定。而“獲得性遺傳”理論則認(rèn)為,在應(yīng)對(duì)環(huán)境改變時(shí),生物的生理和行為會(huì)發(fā)生改變,并能將這種變化傳遞給后代。1990年,Barker等[1]首次提出代謝程序化(metabolic programming)假說(shuō),認(rèn)為在不利于胚胎生長(zhǎng)的環(huán)境下,機(jī)體優(yōu)先保證關(guān)鍵器官的生長(zhǎng),并代償性延緩其他器官的發(fā)育,從而改變?cè)械拇x模式,引發(fā)能量攝入、儲(chǔ)存、利用等一系列代謝變化,最終導(dǎo)致成年代謝性疾病的發(fā)生。1998年,Lucas等[2]提出營(yíng)養(yǎng)程序化(nutritional programming)的概念,即在發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期或敏感期,營(yíng)養(yǎng)限制或營(yíng)養(yǎng)吸收障礙會(huì)引起關(guān)鍵組織器官功能的永久性改變,對(duì)機(jī)體代謝產(chǎn)生程序化的影響,即使后期消除應(yīng)激因素其影響也依然存在。目前,代謝程序化泛指在生命發(fā)育的關(guān)鍵期或敏感期(從親代配子形成期到后代個(gè)體發(fā)育期)受到各種刺激或損傷,會(huì)導(dǎo)致機(jī)體組織或器官的功能發(fā)生長(zhǎng)期或永久性的改變。

本文綜述了動(dòng)物獲得性遺傳和親子信息傳遞及其機(jī)制的最新研究進(jìn)展,以期在畜禽發(fā)育的關(guān)鍵窗口期,采取適當(dāng)?shù)恼{(diào)控措施,實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵功能基因的靶向調(diào)控,加速畜禽品種改良的過(guò)程,目的是不斷提升和強(qiáng)化畜禽的生產(chǎn)性能,為人類提供安全、高效和優(yōu)質(zhì)的畜禽產(chǎn)品。

1 獲得性遺傳概述

1.1 獲得性遺傳

獲得性遺傳(inheritance of acquired characteristics)是“后天獲得性遺傳”的簡(jiǎn)稱,指生物個(gè)體受外界環(huán)境的影響,產(chǎn)生適應(yīng)性的性狀變化并能夠遺傳給后代的現(xiàn)象[3]。1809年,法國(guó)生物學(xué)家拉馬克在《動(dòng)物哲學(xué)》中系統(tǒng)闡述了這種進(jìn)化理論。他強(qiáng)調(diào)外界環(huán)境條件是生物發(fā)生變異的主要原因,對(duì)生物進(jìn)化有巨大的推進(jìn)作用。但由于當(dāng)時(shí)分子生物學(xué)、基因組學(xué)等知識(shí)的匱乏,該觀點(diǎn)飽受質(zhì)疑。近年來(lái),隨著表觀遺傳學(xué)(epigenetics)的迅速發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)在許多物種中都存在后天獲得的性狀可跨代遺傳的現(xiàn)象。越來(lái)越多的證據(jù)表明,上一代的某些后天獲得的性狀(如慢性應(yīng)激、藥物暴露或營(yíng)養(yǎng)不良導(dǎo)致的代謝性疾病)能通過(guò)改變生殖細(xì)胞的表觀遺傳信息對(duì)下一代的表型產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響,從而使獲得性遺傳學(xué)說(shuō)重新獲得了主流學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注,并被認(rèn)為是表觀遺傳學(xué)領(lǐng)域最有意義、也最具挑戰(zhàn)的研究方向之一。

1.2 表觀遺傳

表觀遺傳是指DNA序列不發(fā)生變化,但基因表達(dá)卻發(fā)生了可遺傳的改變。這是因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)DNA序列之外的其他可遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變,且這種改變?cè)趥€(gè)體發(fā)育和細(xì)胞增殖過(guò)程中能穩(wěn)定傳遞。目前已知的表觀遺傳機(jī)制主要涉及DNA 甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA、染色質(zhì)重塑等。表觀遺傳信息是動(dòng)態(tài)變化的,具有細(xì)胞特異性,并受環(huán)境影響。表觀遺傳機(jī)制主要在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控基因表達(dá),而非編碼RNA以及RNA 表觀遺傳修飾,如真核細(xì)胞mRNA中最常見(jiàn)的N6-甲基腺苷(m6A)修飾,則可在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后和翻譯等不同水平調(diào)控基因表達(dá)。

生物受其生存環(huán)境的影響,可通過(guò)表觀遺傳的方式獲得新性狀,以適應(yīng)環(huán)境的變化。對(duì)胎生動(dòng)物而言,在發(fā)育的關(guān)鍵窗口期,包括配子發(fā)育、交配受精、妊娠和哺乳期,親代可通過(guò)配子(卵子和精子)、胎盤、母乳以及微生物等途徑將體內(nèi)外環(huán)境變化的信息傳遞給子代,通過(guò)表觀遺傳學(xué)機(jī)制改變子代的性狀。

2 母子信息傳遞及其機(jī)制

母親在生殖過(guò)程中扮演重要角色。雌性哺乳動(dòng)物的生殖包括卵子的產(chǎn)生、受精、妊娠、分娩及哺乳等過(guò)程。所有這些生物學(xué)過(guò)程均可介導(dǎo)獲得性遺傳,通過(guò)卵母細(xì)胞、妊娠期子宮內(nèi)環(huán)境、胎盤、母乳、母性行為以及微生物等,對(duì)后代的表型產(chǎn)生深遠(yuǎn)甚至可遺傳的影響。

2.1 卵母細(xì)胞介導(dǎo)的母子信息傳遞

卵母細(xì)胞(oocyte)是雌性動(dòng)物生殖過(guò)程的執(zhí)行者。在受精過(guò)程中,卵母細(xì)胞不僅提供一半的細(xì)胞核DNA,而且還提供受精卵發(fā)育所必需的母源mRNA、非編碼RNA、蛋白質(zhì)、細(xì)胞器等胞質(zhì)組分,這些組分在卵母細(xì)胞介導(dǎo)的母子信息傳遞中起著重要的作用。

許多研究表明,母體肥胖會(huì)通過(guò)改變卵母細(xì)胞的表觀遺傳修飾引起子代的發(fā)育障礙、肥胖和代謝紊亂。比如,將交配前5個(gè)月過(guò)量飼喂母綿羊的胚胎移植到正常飼喂的母綿羊子宮內(nèi),產(chǎn)下的雌性后代4月齡時(shí)的體脂含量顯著高于正常飼喂綿羊的后代[4]。在高脂飼養(yǎng)的雌性肥胖小鼠模型上,母源肥胖使卵子中Stella蛋白含量顯著減少,受精卵母源性5-羥甲基胞嘧啶修飾(5hmC)和DNA損傷增加,5-甲基胞嘧啶修飾(5mC)減少,導(dǎo)致胚胎發(fā)育遲緩與阻滯[5]。此外,母鼠肥胖導(dǎo)致子代胚胎母源等位基因表達(dá)的長(zhǎng)非編碼RNA——脫碘酶3反義RNA(Dio3os)基因啟動(dòng)子的甲基化水平異常升高,導(dǎo)致小鼠三碘甲狀腺原氨酸(T3)缺乏和棕色脂肪發(fā)育受阻[6]。在獼猴上研究發(fā)現(xiàn),母猴高糖[7]或酒精[8]攝入會(huì)導(dǎo)致卵母細(xì)胞和卵丘顆粒細(xì)胞以及早期囊胚基因表達(dá)模式發(fā)生改變,卵母細(xì)胞體外成熟受阻,囊胚形成率下降,流產(chǎn)發(fā)生率提高。

鋅是卵母細(xì)胞完成減數(shù)分裂和激活胚胎發(fā)育所必需的[9-10]。使用鋅螯合劑N,N,N′,N′-四-(2-吡啶基甲基)乙二胺(N,N,N′,N′-tetrakis(2-pyridylmethyl)ethylenediamine,TPEN)處理體外培養(yǎng)的卵母細(xì)胞導(dǎo)致未成熟的生發(fā)泡破裂(germinal vesicle breakdown,GVBD)并伴隨相應(yīng)的紡錘體缺陷。飼喂缺鋅日糧 10 d 的雌鼠停止排卵,卵丘擴(kuò)展嚴(yán)重受阻。飼喂缺鋅日糧3 d的雌鼠盡管沒(méi)有停止排卵,但停滯在黃體化卵泡中的卵母細(xì)胞數(shù)目增加,排出的卵母細(xì)胞中有23%由于紡錘體缺陷不能正常發(fā)育進(jìn)入第二次減數(shù)分裂中期[11]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),交配前飼喂3～5 d缺鋅日糧的雌鼠,卵母細(xì)胞體外受精率下降,早期胚胎發(fā)育受阻,伴隨卵母細(xì)胞DNA 5mC和組蛋白H3第4位賴氨酸三甲基化(H3K4me3)水平顯著降低[12]。

除了卵母細(xì)胞的細(xì)胞核攜帶遺傳信息之外,線粒體也擁有自身的遺傳物質(zhì)——線粒體DNA(mtDNA)。絕大多數(shù)動(dòng)物的線粒體是通過(guò)母系遺傳的,即受精卵只保留卵母細(xì)胞來(lái)源的mtDNA。因此,子代細(xì)胞mtDNA序列和母親一致。mtDNA 的突變和線粒體功能異常,均會(huì)導(dǎo)致一系列線粒體相關(guān)疾病,影響子代個(gè)體的表型[13-14]。母體的營(yíng)養(yǎng)狀況會(huì)作用于卵母細(xì)胞內(nèi)的線粒體而對(duì)子代產(chǎn)生持久的影響。隨著對(duì)卵母細(xì)胞線粒體研究的不斷深入,發(fā)現(xiàn)卵母細(xì)胞線粒體是介導(dǎo)母子信息傳遞的主要途徑之一[15]。飼喂高脂日糧的ICR雌鼠卵母細(xì)胞線粒體形態(tài)發(fā)生顯著改變,包括線粒體腫脹、結(jié)構(gòu)紊亂、基質(zhì)電子密度降低、mtDNA拷貝數(shù)增加等[16]。母鼠飼喂高脂高糖日糧導(dǎo)致子代雌鼠胰島素抵抗,并且F1代雌鼠卵母細(xì)胞中的線粒體功能也發(fā)生障礙、線粒體的動(dòng)力學(xué)平衡被打破,這種現(xiàn)象甚至持續(xù)出現(xiàn)在F2和F3代雌鼠的卵母細(xì)胞中[17]。以上結(jié)果說(shuō)明,母體因日糧造成的代謝紊亂可通過(guò)卵母細(xì)胞中的線粒體實(shí)現(xiàn)跨代傳遞。

2.2 子宮內(nèi)環(huán)境和胎盤介導(dǎo)的母子信息傳遞

胚胎發(fā)育由一套復(fù)雜的、相互依賴的且精確整合的生物學(xué)程序所控制。母體的營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境因素可干擾或修改這套程序的執(zhí)行,從而對(duì)子代產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。有學(xué)者提出了人類疾病起源的假說(shuō)——“健康與疾病的發(fā)育起源(developmental origins of health and disease,DOHaD)”[18]。該假說(shuō)認(rèn)為,不良的子宮內(nèi)環(huán)境可導(dǎo)致發(fā)育敏感期胎兒器官的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生永久性改變,從而顯著增加子代對(duì)各種慢性疾病的易感性,這些慢性病包括代謝綜合征、脂肪肝、抑郁癥等[18]。在胚胎發(fā)育的不同階段,不良的子宮內(nèi)環(huán)境均可導(dǎo)致胚胎發(fā)育程序的改變[19]。

胚胎著床前,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、氧含量以及激素水平的變化會(huì)直接影響囊胚的發(fā)育和細(xì)胞的譜系分化,對(duì)子代發(fā)育過(guò)程產(chǎn)生重大影響[20-22]。在胚胎發(fā)育起初的3 d內(nèi),蛋白攝入量不足會(huì)抑制細(xì)胞增殖,并改變胚泡中細(xì)胞譜系分化的平衡[23]。母體炎癥會(huì)影響輸卵管和子宮的微環(huán)境,從而改變胚胎的細(xì)胞分裂速率和代謝模式[24]。雌鼠妊娠第1天給予一次性細(xì)菌脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)處理誘發(fā)炎癥反應(yīng),導(dǎo)致新生仔鼠體脂含量升高,探索行為減少,成年后對(duì)LPS刺激的敏感性減弱[25],表明感染甚至非感染性的母親炎癥可改變子代免疫系統(tǒng)的發(fā)育。此外,妊娠期營(yíng)養(yǎng)不良還可影響胚胎植入及胎盤的發(fā)育和營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)能力[26],導(dǎo)致子代出生后體重增加過(guò)快,并發(fā)高血壓及焦慮行為[23]。

胚胎著床后,胚胎通過(guò)胎盤與母體進(jìn)行物質(zhì)和信息交換。胎盤由胎兒的胎膜和母體的子宮內(nèi)膜共同構(gòu)成。母體的營(yíng)養(yǎng)、代謝和內(nèi)分泌狀態(tài)會(huì)影響胎盤的結(jié)構(gòu)和功能,從而直接影響胎兒子宮內(nèi)環(huán)境,干擾胎兒的發(fā)育程序[27]。胎盤的大小與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的效率直接影響胎兒的發(fā)育和出生后的生長(zhǎng)[28-31]。給妊娠期母鼠飼喂低蛋白日糧,導(dǎo)致胎盤重減輕,胎盤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率降低;胎兒子宮內(nèi)發(fā)育受阻[32-34]。母體蛋白質(zhì)缺乏會(huì)抑制胎盤胰島素的分泌和哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)信號(hào)通路的激活,導(dǎo)致胎盤氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白活力下降,胎兒發(fā)育受阻,出生體重降低[35]。妊娠期大鼠能量限制也會(huì)導(dǎo)致胎盤重降低,胎兒發(fā)育遲緩[29]。在母體禁食和營(yíng)養(yǎng)不良導(dǎo)致短期低血糖時(shí),胎盤能夠減少自身葡萄糖消耗,以保證子宮、胎盤和胎兒的葡萄糖供應(yīng)不受影響[36]。但是,隨著母體低血糖持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng),胎盤不得不與胎兒競(jìng)爭(zhēng)葡萄糖,胎兒的葡萄糖供應(yīng)相對(duì)減少[37]。以上研究表明,母體妊娠期營(yíng)養(yǎng)限制會(huì)影響胎盤的功能,導(dǎo)致胎兒子宮內(nèi)生長(zhǎng)受限,并引起子代成年后生理穩(wěn)態(tài)的改變。

糖皮質(zhì)激素(glucocorticoid,GC)在母子信息傳遞中發(fā)揮關(guān)鍵作用。GC對(duì)胎兒有雙重作用,既可以促進(jìn)細(xì)胞分化,也可以抑制細(xì)胞增殖[38]。大量研究證實(shí),胎兒暴露于過(guò)高的GC是出生體重低,成年后發(fā)生糖代謝異常和心血管功能異常等代謝疾病的主要原因[39-40]。妊娠期應(yīng)激可提高母體GC水平,降低胎盤和胎兒體重,提高子代成年后代謝綜合征的發(fā)病率[41]。脂溶性的GC可自由透過(guò)胎盤屏障,但正常胎兒GC的生理濃度遠(yuǎn)低于母體,這是因?yàn)槟阁w和胚胎之間存在胎盤GC屏障。胎盤GC屏障包括11β-羥類固醇脫氫酶2(11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 2,11β-HSD2)和P-糖蛋白。11β-HSD2將母體有活性的皮質(zhì)醇脫氫轉(zhuǎn)化為沒(méi)有活性形式的可的松(cortisone)[42-43],從而避免母源性生物活性的GC過(guò)多進(jìn)入胎兒體內(nèi),從而維持胎兒的正常發(fā)育[44]。但這一屏障并不是絕對(duì)的,部分母源性GC仍可以通過(guò)胎盤到達(dá)胎兒體內(nèi)。因此,母體應(yīng)激會(huì)增加胎兒的GC暴露[45]。胎盤11β-HSD2的表達(dá)和活性降低使更多有生物活性的GC跨越胎盤屏障,導(dǎo)致胎兒暴露在過(guò)高的母源GC中,從而抑制胎兒的生長(zhǎng)[44]。大鼠妊娠期胎盤11β-HSD2活性的抑制導(dǎo)致胎兒出生體重降低,成年后高血壓和葡萄糖不耐受發(fā)病率提高[42,46-47],同時(shí)丘腦-垂體-腎上腺(hypothalamic-pituitary-adrenal,HPA)軸功能異?；罨?表現(xiàn)各種焦慮相關(guān)的行為[48]。本實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn),低氨基酸降低胎盤絨毛膜上皮細(xì)胞瘦素(leptin)的分泌,并通過(guò)JAK-STAT和MAPK通路抑制11β-HSD2的活性[49]。

母體應(yīng)激及營(yíng)養(yǎng)不良可通過(guò)中樞與外周糖皮質(zhì)激素受體(glucocorticoid receptor,GR)介導(dǎo)的信號(hào)通路影響子代的行為、生長(zhǎng)代謝與繁殖功能。一方面,中樞神經(jīng)系統(tǒng)(如海馬和下丘腦)的GR可接受應(yīng)激后升高的GC反饋信號(hào),作為“剎車”抑制下HPA軸的功能,以避免長(zhǎng)期慢性應(yīng)激導(dǎo)致的行為異常和代謝免疫紊亂;另一方面,外周代謝組織(如肝臟和骨骼肌)的GR可通過(guò)調(diào)節(jié)各種靶基因信號(hào)通路,如抑制胰島素樣生長(zhǎng)因子1/胰島素信號(hào)通路,改變生長(zhǎng)和代謝模式[50]。

骨骼肌起源于胚胎中胚層,由胚胎間充質(zhì)干細(xì)胞來(lái)源的成肌細(xì)胞先融合成為肌管,再分化為初級(jí)肌纖維和次級(jí)肌纖維,之后失去分裂能力。在妊娠中后期,肌纖維數(shù)目已經(jīng)固定,不再生成新的肌纖維,而肌肉的生長(zhǎng)主要通過(guò)肌纖維的肥大來(lái)實(shí)現(xiàn)[51]。因此,妊娠期肌纖維的數(shù)量決定了后期肌纖維的數(shù)量和肉用動(dòng)物的產(chǎn)肉潛能。妊娠期母體的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控可影響后代肌纖維的發(fā)育。母豬妊娠期低蛋白日糧會(huì)通過(guò)組蛋白修飾和microRNA參與的表觀遺傳機(jī)制改變子代骨骼肌肌肉生長(zhǎng)抑制素(myostatin)基因的表達(dá),誘發(fā)生長(zhǎng)遲緩[52]。此外,母豬妊娠期飼喂低蛋白日糧可改變線粒體DNA轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域(D-loop)的甲基化,調(diào)控子代豬肌肉線粒體基因的表達(dá)和肌纖維類型[53]。上述現(xiàn)象表明,母豬妊娠期營(yíng)養(yǎng)干預(yù)可程序化調(diào)控后代仔豬的肌肉性狀。

肝臟是機(jī)體物質(zhì)和能量代謝的中心,在機(jī)體代謝穩(wěn)態(tài)調(diào)控中起到至關(guān)重要的作用。本實(shí)驗(yàn)室研究表明,母豬妊娠期日糧添加甜菜堿導(dǎo)致新生仔豬血清中乳酸和生糖氨基酸濃度升高,肝臟糖原含量[54]和膽固醇含量增加[55],而甘油三酯含量減少[56]。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),DNA甲基化、組蛋白乙酰化等表觀遺傳機(jī)制以及GR介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制參與母豬甜菜堿對(duì)新生仔豬肝臟線粒體功能和脂肪酸合成基因表達(dá)的調(diào)控[56]。此外,母豬妊娠期飼喂低蛋白日糧會(huì)上調(diào)新生仔豬肝臟GR表達(dá),促進(jìn)糖異生相關(guān)基因及mtDNA表達(dá),維持代謝穩(wěn)態(tài),保障仔豬存活[57-58]。

雌性哺乳動(dòng)物在配種前和妊娠期的營(yíng)養(yǎng)狀況與卵泡發(fā)生、排卵及受精卵在子宮內(nèi)的存活密切相關(guān),不僅影響受精率、窩產(chǎn)仔數(shù)等繁殖指標(biāo),而且還可能跨代影響后代的繁殖功能[21]。母畜妊娠期和哺乳期的營(yíng)養(yǎng)能夠程序化影響其雌性后代卵巢的卵泡發(fā)生和類固醇生成這2個(gè)關(guān)鍵的生物學(xué)過(guò)程。母豬妊娠期飼喂低蛋白日糧會(huì)影響新生雌性仔豬卵巢中卵泡發(fā)生和類固醇生成相關(guān)功能基因的表達(dá),導(dǎo)致成熟卵泡中顆粒細(xì)胞的凋亡增加,成熟卵泡數(shù)目減少[59]。

以上研究表明,妊娠期是胚胎發(fā)育的關(guān)鍵“窗口期”,子宮內(nèi)環(huán)境和胎盤介導(dǎo)母子信息傳遞并決定了子代多種表型的形成。

2.3 母乳介導(dǎo)的母子信息傳遞

母乳是所有新生哺乳動(dòng)物的重要營(yíng)養(yǎng)來(lái)源。此外,初乳中還含有大量母源性抗體、激素和生長(zhǎng)因子,對(duì)新生動(dòng)物的生長(zhǎng)、代謝和免疫調(diào)控具有重要意義。母乳中的激素和生長(zhǎng)因子,如表皮生長(zhǎng)因子、胰島素樣生長(zhǎng)因子、皮質(zhì)醇和胰島素等,不僅能夠促進(jìn)新生兒腸道發(fā)育,還能對(duì)消化系統(tǒng)、神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的發(fā)育起到長(zhǎng)期的調(diào)節(jié)作用[60]。初乳中的激素可通過(guò)松弛素受體(relaxin receptor)、雌激素受體α(estrogen receptor α,ERα)等調(diào)節(jié)仔豬子宮腺體和子宮內(nèi)膜細(xì)胞的發(fā)育[61]。使用替代乳代替母乳喂養(yǎng),即便是僅僅在出生后的2 d內(nèi)替代,也可導(dǎo)致雌性仔豬生殖系統(tǒng)發(fā)育異常[62]。因此,有學(xué)者提出了“乳分泌(lactocrine)”的假說(shuō),認(rèn)為母乳中的激素成分在母子信息傳遞中發(fā)揮重要作用,能程序化影響子代的發(fā)育[63-64]。

近年的研究表明,microRNA(miRNA)在細(xì)胞間的水平轉(zhuǎn)移使其在細(xì)胞間通信中起關(guān)鍵作用[65-66]。在所有體液中,乳中的總RNA濃度最高,miRNA數(shù)量也最多[67]。乳中含有豐富的外泌體(exosome),外泌體所攜帶的miRNA具有調(diào)節(jié)子代生長(zhǎng),促進(jìn)腸道免疫系統(tǒng)發(fā)育和代謝程序化的作用[68]。牛和人乳外泌體中的miRNA,如miRNA-375、let-7a、miRNA-148 和 miRNA-320 等,可以緩解小鼠結(jié)腸炎[69]。此外,人乳外泌體中miRNA-148a的豐度與1月齡嬰兒體脂含量呈正相關(guān),而miRNA-30b的豐度與體脂含量呈負(fù)相關(guān)[70]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)miRNA-30b可靶向調(diào)控解偶聯(lián)蛋白1(uncoupling protein 1,UCP1)的表達(dá),從而調(diào)節(jié)白色脂肪組織轉(zhuǎn)化為米色/棕色脂肪組織[71]。由此可見(jiàn),母乳可通過(guò)攜帶的生物活性物質(zhì)和表遺傳信息介導(dǎo)母子間信息傳遞。

2.4 母性行為介導(dǎo)的母子信息傳遞

母體也可通過(guò)行為影響子代的表型。母鼠的母性行為會(huì)對(duì)其后代成年后的行為產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響[72]。在大鼠和其他哺乳動(dòng)物,母性行為對(duì)成年后代的應(yīng)激反應(yīng)和行為模式具有長(zhǎng)期影響。母鼠對(duì)新生仔鼠的舔毛、梳理等母性行為,會(huì)降低新生仔鼠海馬GR基因啟動(dòng)子區(qū)域DNA的甲基化水平,上調(diào)海馬GR的表達(dá),從而加強(qiáng)應(yīng)激時(shí)HPA軸的負(fù)反饋調(diào)控,導(dǎo)致糖皮質(zhì)激素水平明顯下降[73]。另有研究報(bào)道,大鼠母性行為的差異與下丘腦內(nèi)側(cè)視前區(qū)ERα的表達(dá)密切相關(guān)。經(jīng)常為新生仔鼠舔毛、梳理的母鼠及其撫養(yǎng)的雌性后代下丘腦內(nèi)側(cè)視前區(qū)ERα的表達(dá)均顯著上調(diào),且雌性后代成年后也表現(xiàn)良好的母性行為[74]。寄養(yǎng)試驗(yàn)顯示,母性行為差的母鼠產(chǎn)生的后代,如果一出生就由母性行為好的母鼠代養(yǎng),其下丘腦內(nèi)側(cè)視前區(qū)ERα的表達(dá)會(huì)顯著上調(diào),并在成年后表現(xiàn)良好的母性行為;相反,如果母性行為好的母鼠產(chǎn)生的后代一出生就由母性行為差的母鼠代養(yǎng),其下丘腦內(nèi)側(cè)視前區(qū)ERα的表達(dá)就會(huì)顯著下調(diào),并在成年后表現(xiàn)較差的母性行為。進(jìn)一步的機(jī)制研究表明,新生期缺少母愛(ài)的雌性后代下丘腦內(nèi)側(cè)視前區(qū)ERα啟動(dòng)子區(qū)甲基化程度高,ERα表達(dá)下調(diào),受ERα調(diào)控的催產(chǎn)素表達(dá)和分泌水平下降,母性行為較差[75]。此外,缺乏母愛(ài)的小鼠海馬神經(jīng)元基因組DNA具有更多的“亂碼”,即長(zhǎng)散在核元件反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子(LINE-1 retrotransposon,L1)。L1轉(zhuǎn)座子可以通過(guò)復(fù)制-粘貼的方式,將自己的序列不斷插入到基因組的其他區(qū)域。母鼠照顧小鼠的時(shí)間越短,小鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞的L1轉(zhuǎn)座子就會(huì)在基因組中插入越多的復(fù)制體,這也意味著疏于母鼠照顧的小鼠的神經(jīng)細(xì)胞更容易產(chǎn)生隨機(jī)的基因突變[76]。

2.5 微生物介導(dǎo)的母子信息傳遞

腸道菌群(microbiota)與宿主動(dòng)物的健康息息相關(guān)。母畜腸道中微生物菌群的組成不僅關(guān)系到自身的健康,而且還能作為母子信息傳遞的媒介,對(duì)子代的生長(zhǎng)發(fā)育和健康狀態(tài)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響[77-78]。新生動(dòng)物可從分娩的產(chǎn)道、母親的糞便和乳汁中獲得一部分母源菌群,這些菌群的組成與其成年后的多種疾病,包括肥胖、糖尿病、過(guò)敏等的發(fā)生有關(guān)[79]。對(duì)靈長(zhǎng)類動(dòng)物的試驗(yàn)結(jié)果表明,妊娠和哺乳期間母親的飲食對(duì)后代的腸道微生物組具有顯著且持久的影響,即使子代斷奶后改變飲食也只能部分逆轉(zhuǎn)這種母源性影響[80]。

母體的營(yíng)養(yǎng)、應(yīng)激以及抗生素的使用等因素會(huì)影響微生物在母子之間的傳遞。動(dòng)物試驗(yàn)和人類流行病學(xué)數(shù)據(jù)表明,母親妊娠期肥胖或高脂飲食會(huì)改變新生兒微生物菌群和免疫系統(tǒng),提高成年后肥胖和代謝疾病的發(fā)生率[81]。在小鼠模型中,缺乏膳食纖維的飲食會(huì)降低母鼠和子鼠體內(nèi)微生物的多樣性和纖維降解菌群的豐度,并且不能通過(guò)之后的高纖維飲食來(lái)糾正[82]。孕期應(yīng)激引起的母體微生物菌群變化也可以介導(dǎo)孕期母體應(yīng)激對(duì)子代腸道菌群發(fā)育的影響,并且還存在性別差異。研究表明,出生前冷應(yīng)激顯著減少雄性后代腸道中毛螺菌(Lachnospiraceae)和普雷沃氏菌(Prevotellaceae)的比例,而顯著上調(diào)雌性后代乳酸菌(Lactobacillus)和擬桿菌(Bacteroides)的比例[83]。抗生素在妊娠期間被廣泛使用,圍產(chǎn)期母體使用抗生素會(huì)增加腸桿菌科細(xì)菌的數(shù)量[84]。此外,抗生素的使用導(dǎo)致早期新生兒腸道中變形菌(Proteobacteria)和厚壁菌(Firmicutes)數(shù)量增加以及放線菌(Actinobacteria)數(shù)量減少[85-86]。

研究表明,仔豬的腸道菌群與母豬腸道菌群之間具有顯著的相關(guān)性[87],可見(jiàn)母源微生物決定著哺乳仔豬早期的腸道菌群定殖。母豬可能通過(guò)胎盤、產(chǎn)道、母乳和糞便這些主要的途徑實(shí)現(xiàn)微生物的垂直傳遞[88]。母源微生物對(duì)仔豬的影響主要體現(xiàn)在仔豬腸道功能的早期發(fā)育與成熟[89]。

3 父子信息傳遞及其機(jī)制

對(duì)絕大多數(shù)物種而言,父子之間的信息傳遞僅通過(guò)短暫的受精過(guò)程實(shí)現(xiàn)。不過(guò),越來(lái)越多的證據(jù)表明,精液中的精子和精清包含大量的表觀遺傳信息,比如精子DNA甲基化、組蛋白修飾、RNA的組成和修飾,以及精清中的外泌體和其他活性成分。父親的生存環(huán)境會(huì)改變這些表觀遺傳信息,并通過(guò)受精過(guò)程傳遞給子代,從而影響子代的表型。

3.1 精子介導(dǎo)的父子信息傳遞

哺乳動(dòng)物基因組DNA的甲基化會(huì)在原始生殖細(xì)胞期以及早期胚胎發(fā)育階段進(jìn)行重編程,精子發(fā)生后期染色質(zhì)上絕大多數(shù)的組蛋白會(huì)被魚(yú)精蛋白替代,因此限制了 DNA甲基化和組蛋白修飾作為表觀遺傳信息載體的可能性[90-91]。但是,部分逃脫配子生成和早期胚胎發(fā)育過(guò)程中表觀遺傳重編程而保留下來(lái)的DNA 甲基化位點(diǎn)以及染色質(zhì)組蛋白修飾等信息,可介導(dǎo)親代獲得性性狀向子代的傳遞[92]。

Anway 等[93]最先證明,胚胎期暴露于內(nèi)分泌干擾物乙烯菌核利(vinclozolin)或甲氧滴滴涕(methoxychlor)的雄性大鼠,其子代睪丸生殖細(xì)胞整體 DNA 甲基化水平升高,精子質(zhì)量下降,且這些改變可持續(xù)至 F4代。終生飼喂葉酸缺乏日糧的雄性小鼠精子DNA甲基化會(huì)發(fā)生改變,并伴隨生育能力的降低以及子代出生缺陷(包括顱面和肌肉骨骼畸形)的增加[94]。雄鼠應(yīng)激狀態(tài)下,高水平的GC導(dǎo)致精子中Scm-like with four mbt domains 2(Sfmbt2)基因啟動(dòng)子甲基化水平上調(diào),從而下調(diào)了該基因內(nèi)含子編碼的miRNA-466b-3p水平,miRNA-466b-3p的下調(diào)使子代小鼠肝臟糖異生關(guān)鍵酶磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶(PEPCK)活性增加,血糖升高[95]。以上結(jié)果表明,在雄性生殖細(xì)胞發(fā)育的任何階段,父親所經(jīng)歷的營(yíng)養(yǎng)不良或各種應(yīng)激會(huì)改變精子DNA的甲基化,從而影響子代表型。

精子染色質(zhì)的組蛋白修飾也可介導(dǎo)父子信息傳遞。雄性生殖細(xì)胞在減數(shù)分裂時(shí)會(huì)經(jīng)歷極為劇烈的染色質(zhì)重塑。在生成單倍體精細(xì)胞的過(guò)程中,組蛋白逐漸替換為魚(yú)精蛋白[91]。不過(guò),人和小鼠精子中分別有約10%和1%的組蛋白未轉(zhuǎn)化為魚(yú)精蛋白[92]。這些保留下來(lái)的組蛋白并非隨機(jī)分布,而是富集于基因的調(diào)控元件。在受精后最初的4～6 h內(nèi),部分的父源魚(yú)精蛋白被母源組蛋白取代,而保留的父源組蛋白可將表觀遺傳標(biāo)記遺傳給胚胎[96]。果蠅上的試驗(yàn)結(jié)果已證實(shí),高糖飲食誘導(dǎo)的父親異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變異可通過(guò)精子實(shí)現(xiàn)跨代遺傳[97],在哺乳動(dòng)物中也有類似的報(bào)道[98]。

精子RNA也可以作為獲得性性狀跨代遺傳的“橋梁”。有證據(jù)表明,哺乳動(dòng)物精子中的RNA譜和RNA修飾都對(duì)環(huán)境敏感[99-101]。各種環(huán)境因素,包括父親的飲食習(xí)慣、精神壓力、化學(xué)暴露、運(yùn)動(dòng)和酗酒等,都會(huì)改變精子RNA的組成和修飾[100-108]。一些研究者將從精子中分離的總RNA或部分小非編碼RNA(sncRNA)注入受精卵,來(lái)研究精子RNA介導(dǎo)的父子信息傳遞。發(fā)現(xiàn):1)sncRNA可在轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控受精卵基因表達(dá)、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、基因組DNA 甲基化及組蛋白修飾;2)sncRNA可直接作用于多個(gè)不同的mRNA,進(jìn)而引發(fā)受精卵內(nèi)各種信號(hào)分子的級(jí)聯(lián)效應(yīng),對(duì)早期胚胎發(fā)育造成深遠(yuǎn)的影響,最終可能改變?cè)缙谂咛サ陌l(fā)育軌跡及子代表型;3)附睪內(nèi)精子染色質(zhì)處于濃縮狀態(tài),此時(shí)DNA甲基化、組蛋白甲基化和乙?；缺碛^遺傳修飾不易發(fā)揮作用,而附睪管腔內(nèi)精子仍可從附睪管腔微環(huán)境中獲得sncRNA等表觀遺傳信息[100-102,109-110]。

在上述sncRNA中,miRNA和30～40 nt sncRNA,包括tRNA來(lái)源的小非編碼RNA(tRNA-derived small non-coding RNAs,tsRNA)和rRNA來(lái)源的小非編碼RNA(rRNA-derived small non-coding RNAs,rsRNA)的作用備受關(guān)注。部分精子miRNA的功能已經(jīng)明確,如miR-34c是小鼠精子中最豐富的miRNA,對(duì)于小鼠受精卵的第一次有絲分裂是必需的[111]。在一項(xiàng)小鼠研究中,發(fā)現(xiàn)雄鼠慢性應(yīng)激后交配所得的子代個(gè)體更易應(yīng)激。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),精子9種miRNA豐度升高,將這9種miRNA注射到受精卵可重現(xiàn)父本應(yīng)激誘發(fā)的子代易應(yīng)激的表型[104,112]。類似的工作在小鼠抑郁模型中也有報(bào)道,抑郁的雄鼠精子中的RNA表達(dá)譜發(fā)生變化。其中部分miRNA可調(diào)控早期胚胎神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育,進(jìn)而導(dǎo)致子代成年后更易抑郁。直接將這些RNA注射到受精卵也可誘發(fā)子代抑郁傾向[113]。近幾年的研究顯示,成熟精子中30～40 nt sncRNA高度富集,其豐度超過(guò)了miRNA[100-101,113-114]。Chen等[100]發(fā)現(xiàn),飼喂高脂日糧的肥胖雄鼠精子中30～40 nt sncRNA的豐度升高,其產(chǎn)生的子代小鼠表現(xiàn)出葡萄糖不耐受和胰島素抵抗等現(xiàn)象。將肥胖小鼠精子中分離得到的30～40 nt sncRNA注射入正常的受精卵也引起子代小鼠同樣的表型,表明30～40 nt sncRNA可以傳遞父代獲得性的代謝異常表型[100]。然而,將RNA甲基轉(zhuǎn)移酶Dnmt2敲除以減少sncRNA的5-甲基胞苷(m5C)修飾,再進(jìn)行受精卵注射,可以阻斷上述效應(yīng),表明精子中sncRNA及其m5C甲基化修飾在父子信息傳遞中發(fā)揮重要的作用[107]。本實(shí)驗(yàn)室的研究表明,雄鼠炎癥狀態(tài)下精子tsRNA組成發(fā)生變化,與正常雌鼠交配產(chǎn)生的子代表現(xiàn)葡萄糖不耐受和肥胖。將炎癥小鼠精子中的30～40 nt sncRNA或人工合成的tsRNA組合注射入受精卵,可模擬父系炎癥誘發(fā)的子代代謝障礙,而敲除tsRNA生成酶——血管生成素(angiogenin,Ang),又名核糖核酸酶5(RNase 5),可阻斷上述現(xiàn)象。表明Ang介導(dǎo)的精子tsRNA生成在父子信息傳遞中發(fā)揮關(guān)鍵作用[115]。精子在體外保存過(guò)程中,氧化應(yīng)激同樣可以改變精子tsRNA的組成,并影響子代的代謝和行為特征[116]。

3.2 精清介導(dǎo)的父子信息傳遞

除精子表觀遺傳組外,精液中的非精子部分同樣可以將父親的信息傳遞給子代。精清是各種附性腺的混合分泌物,可提供精子運(yùn)動(dòng)所需的能量物質(zhì),保護(hù)精子免受氧化損傷。因此,精清可通過(guò)影響精子的存活、受精能力及其遺傳信息的完整性來(lái)影響子代。手術(shù)切除雄性副性腺使精清減少,會(huì)導(dǎo)致生育能力下降,胚胎發(fā)育受損。當(dāng)精清不足時(shí),精子無(wú)法抵抗雌性生殖道氧化應(yīng)激,導(dǎo)致DNA損傷[117]。另一項(xiàng)研究表明,倉(cāng)鼠副性腺切除可阻礙子代生長(zhǎng)并增加其焦慮行為[118]。此外,雄性附睪上皮細(xì)胞可通過(guò)外泌體將其產(chǎn)生的sncRNA轉(zhuǎn)移到成熟的精子中[103-113,119]。已經(jīng)證實(shí),應(yīng)激后附睪上皮細(xì)胞miRNA會(huì)發(fā)生改變,并通過(guò)外泌體將這些miRNA轉(zhuǎn)移給成熟的精子,進(jìn)而隨著精子一起進(jìn)入受精卵,調(diào)控早期胚胎的發(fā)育,使子代更易應(yīng)激[103]。

更令人驚訝的是,精清也可不依賴精子影響子代表型。通過(guò)手術(shù)切除精囊腺導(dǎo)致雄鼠精清缺乏,將其用于交配,導(dǎo)致雌性小鼠受孕率下降,即便受孕,妊娠晚期胎盤明顯肥大,出生后雄性子代表現(xiàn)出肥胖、瘦素水平升高、葡萄糖不耐受和高血壓等表型[120]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),精清可直接刺激雌性生殖道產(chǎn)生有利于胚胎發(fā)育的細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子,保護(hù)胚胎免受氧化應(yīng)激,并抑制胚胎細(xì)胞的凋亡[120]。因此,精清成分不僅保護(hù)精子,還影響輸卵管胚胎營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞因子的表達(dá),間接影響床前胚胎的存活和發(fā)育,進(jìn)而影響子代表型[120]。

在集約化養(yǎng)殖過(guò)程中,對(duì)種公畜的選擇主要關(guān)注遺傳力比較高的性狀,如生長(zhǎng)速度和瘦肉率等。事實(shí)上,種公畜不僅影響受胎率、分娩率和產(chǎn)仔性能,精子的表觀遺傳信息還對(duì)后代的各種生產(chǎn)性能有重要影響。以種公豬為例,公豬精液品質(zhì)與母豬受胎率、窩產(chǎn)仔數(shù)密切相關(guān)。精子活力是精液質(zhì)量的最重要指標(biāo)。然而,精清作為輸送精子的必需介質(zhì),除營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外,還含有多種酶類和信號(hào)分子。目前,絕大多數(shù)集約化豬場(chǎng)采用稀釋后的精液對(duì)母豬進(jìn)行人工授精,精清被稀釋5～10倍。研究表明,將精液中的精清用PBS替代后進(jìn)行人工授精,母豬平均窩產(chǎn)仔數(shù)比含精清精液所配母豬平均少2.6頭[121]。此外,在精子儲(chǔ)存過(guò)程中,添加不同量的精清,精子活力存在顯著差異,推測(cè)精清成分影響了精子活力。由此可見(jiàn),精清成分直接影響精液質(zhì)量和繁殖效率。此外,公豬精清中的外泌體可向精子傳遞tsRNA,之后這些tsRNA可隨精子進(jìn)入受精卵,調(diào)控受精卵的第一次卵裂[122]。此外,豬精液冷凍保存過(guò)程中,精子攜帶的sncRNA組成發(fā)生改變,也可影響早期胚胎發(fā)育[123]。因此,種公畜的健康和福利,精液的采集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和人工授精過(guò)程中的眾多因素均會(huì)改變精子和精清中的表觀遺傳信息,從而影響子代個(gè)體的發(fā)育、健康和生產(chǎn)性能。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)畜禽保種和育種工作具有重要的意義。

4 親子一體化養(yǎng)殖的理念與展望

優(yōu)良的種質(zhì)資源是保障畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的支柱。我國(guó)畜禽種質(zhì)資源的保護(hù)和利用存在兩大不可忽視的問(wèn)題:一是許多優(yōu)良的地方品種瀕臨滅絕,少數(shù)得到保護(hù)的品種也逐漸喪失其原有的優(yōu)良性狀;二是國(guó)外引進(jìn)品種陷入“引種—退化—再引種”的惡性循環(huán)。如何維持地方品種和引進(jìn)品種畜禽的優(yōu)良性狀,并通過(guò)遺傳改良和選育,培育適合中國(guó)國(guó)情的優(yōu)良畜禽品種或配套系,擺脫對(duì)國(guó)外畜禽品種的依賴,是我國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

健康是動(dòng)物適應(yīng)各種內(nèi)外環(huán)境的變化,通過(guò)“空間”和“時(shí)間”的整合,維持機(jī)體的正常生理機(jī)能,從而實(shí)現(xiàn)個(gè)體生存和種系繁衍的一種狀態(tài),在生理學(xué)上稱為“穩(wěn)態(tài)”?！翱臻g”的整合不僅包括動(dòng)物通過(guò)各種調(diào)節(jié)系統(tǒng)協(xié)調(diào)不同器官的功能,還包括環(huán)境—微生物—植物—?jiǎng)游镏g的“跨界”信息交流和能量轉(zhuǎn)化;“時(shí)間”的整合不僅涉及動(dòng)物個(gè)體從胚胎到成年不同階段各種生理功能的關(guān)聯(lián),還包括世代交替過(guò)程中從基因序列、表遺傳信息到生產(chǎn)性能等表觀性狀的跨代傳遞(圖1)。

圖1 親-子信息傳遞模式圖Fig.1 A schematic illustration representing the transmission of information from parent to offspring

4.1 母子一體化養(yǎng)殖

在集約化養(yǎng)殖過(guò)程中,母畜以及新生動(dòng)物面臨眾多應(yīng)激因素的挑戰(zhàn),包括圈舍環(huán)境(如母豬限位欄、母雞籠養(yǎng)等)、營(yíng)養(yǎng)失衡、早期斷奶以及手術(shù)操作(如剪牙、斷尾、去勢(shì)、斷喙)等。這些應(yīng)激可通過(guò)環(huán)境-基因互作的方式,改變畜禽性狀相關(guān)基因的表達(dá)模式。與此同時(shí),還可改變配子攜帶的表觀遺傳信息,或改變子宮內(nèi)環(huán)境、乳成分、母性行為或腸道微生物,進(jìn)而改變子代相關(guān)性狀。因此,首先應(yīng)根據(jù)動(dòng)物福利的要求,盡可能避免或減輕發(fā)育關(guān)鍵“窗口期”也就是種用畜禽的配種前后、妊娠期和新生動(dòng)物的培育階段(育雛期和保育期)內(nèi)的應(yīng)激。此外,根據(jù)畜禽的生理生化特征和育種的需求,可在“窗口期”進(jìn)行生理調(diào)控,比如優(yōu)化腸道菌群的定殖,增強(qiáng)應(yīng)激抵抗能力,以避免畜禽優(yōu)良種質(zhì)性狀的退化,促進(jìn)遺傳改良的進(jìn)程,實(shí)現(xiàn)提高畜禽優(yōu)良種質(zhì)性狀的目標(biāo)。

4.2 父子一體化養(yǎng)殖

就種公畜而言,其應(yīng)激包括飼養(yǎng)過(guò)程中環(huán)境(如溫?zé)岘h(huán)境、粉塵、有毒有害氣體等)、營(yíng)養(yǎng)失衡、管理粗放等造成的應(yīng)激,以及精液的采集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和人工授精等過(guò)程的應(yīng)激。前者主要影響精子發(fā)生和成熟的過(guò)程,后者包括精子保存過(guò)程中稀釋液成分、保存溫度等。這些不同階段、不同因素引發(fā)的應(yīng)激均會(huì)改變精子和精清中的表觀遺傳信息,從而影響配種效率以及子代個(gè)體的發(fā)育、健康和生產(chǎn)性能。因此,改善種公畜的飼養(yǎng)環(huán)境,優(yōu)化精液采集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和輸精等環(huán)節(jié)的操作程序,不僅能夠避免父源性應(yīng)激給子代帶來(lái)的影響,還能以精子和精液為載體,為子代導(dǎo)入積極的表遺傳信息,促進(jìn)子代動(dòng)物的健康生長(zhǎng),提高子代的生產(chǎn)性能。

綜上所述,筆者提出“親子一體化”理念,在畜禽發(fā)育的關(guān)鍵窗口期,采取適當(dāng)?shù)臓I(yíng)養(yǎng)、環(huán)境和生理調(diào)控措施,實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵功能基因的靶向調(diào)控,從而維持地方品種和引進(jìn)品種畜禽的優(yōu)良性狀,培育適合中國(guó)國(guó)情的優(yōu)良畜禽品種或配套系,擺脫對(duì)國(guó)外畜禽品種的依賴,以促進(jìn)中國(guó)畜牧業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。