山羊的遺傳標記應用

本文作者：畜產試驗所遺傳育種組黃鈺嘉∕林德育∕廖仁寶

　　羊的生產不似豬、雞或乳牛，多以放牧式的生產為主，在很多開發中地區，是永續農業的重要一環。由於相對的集約式商業生產比例不高，分子遺傳研究投入的比重也就不及豬或牛等中大型家畜，但美、紐、澳、法等養羊產業發達的國家，仍有一些研究突破，其中綿羊的研究又多於山羊。然而，台灣的養羊產業是以山羊為主，到底有那些分子遺傳的研究，可以用來協助我們的產業呢，以下是一些資料的整理，供養羊產業參考。

　　尋找影響綿羊多胎的主效基因已有相當的研究成果，骨形態發生蛋白受體 (bone morphogenetic protein receptor IB, BMPR-IB)基因和骨形態發生蛋白15(bone morphogenetic protein15, BMP15)基因是控制綿羊高繁殖力的兩個主效基因，可以用於對綿羊高產羔數的早期選擇。早在1982年綿羊高繁殖力主效基因效應，即發現於澳洲Booroola美利奴綿羊的體染色體上(後來被命名為FecB，迄今仍未完全明確定位)，BMPR-IB基因為原熟知的FecB多產基因於美利奴綿羊較精確定位的基因標記，已被定位在第6號染色體6q23-q31的區域內。此外，BMP15基因型亦在不同品種綿羊(Inverdale, Hanna, Belclare, Cambridge and Lacaune)上得到產仔數差異的驗證。但中國大陸幾所大學曾於2006年對山羊不同 BMP15基因型研究發現，BMP15基因在濟寧青山羊、內蒙古絨山羊、安哥拉山羊和波爾山羊中既未發生與Inverdale綿羊相同的V31D (T896A) 突變，也未發生與 Hanna綿羊相同的 Q23Ter (C871T)突變。證明BMP15基因這2個突變位點對濟寧青山羊的高繁殖力沒有顯著影響。但根據Chu等人 (2007, Animal Biotechnology, 18:263-274) 的SSCP分析顯示，所檢測的濟寧青山羊族群中，BMP15基因型之AB type可較AA type，其產仔數平均多1.13頭。

　　羊乳中的酪蛋白是由αs1-酪蛋白(αs1-casein)、αs2-酪蛋白(αs2-casein)、β5 -酪蛋白(β5-casein)及κ-酪蛋白(κ-casein)所組成。這些酪蛋白各有豐富的基因型多態性，其中αs1-、αs2-與β-酪蛋白因有遇鈣凝集之特性，故統稱為鈣敏感性酪蛋白(Ca-sensitive casein)，而κ-酪蛋白在含鈣溶液中仍呈現溶解狀態，因此稱為鈣不敏感性酪蛋白。山羊乳αs1-酪蛋白多態性至少有七種不同的對偶基因，以阿爾拜因(Alpine)山羊基因型而言，AA型乳蛋白固形物含量最高，但其它的基因型，如FF，則有些許風味上的優勢，法國已將其納入人工授精公羊的選拔計畫。　　

　　自從1920年開始，無角公山羊在畜牧業生產上已被應用，因無角突變基因與間性(intersex)基因群連鎖，間性山羊就伴隨而生。間性是指遺傳上為雌性，但在發育過程中內生殖器官或外生殖器官出現雌雄兩性相兼，沒有生育能力，山羊的間性是一種嚴重的繁殖障礙，對畜牧業生產帶來極大地危害，相繼有許多科學家從外形、解剖學、組織學、細胞遺傳學等方面做了研究，從1994年開始進行分子學的研究，目前已有所突破，無角間性基因座PIS(Polled Intersex Syndrome locus )，1996年被Vaiman 定位在山羊1號染色體末梢1q43的區域。目前已被較精確的定位，可能與該區段部份 Y染色體缺失，影響PISRT1及FOXL2兩基因轉錄有關，但間性相關基因群間的連鎖交互作用，尚未能完全解開迷題。實務應用上，目前仍以篩除外表型無角的山羊，以降低間性羊的不孕損失，主要應用於撒能山羊。

　　MHC基因是由緊密連鎖和高度多態的基因座組成，MHC 基因家族主要包括三類，I類基因區內含七個以上基因座，II類基因區包括六種以上的亞區。III類基因區位於II類與I類基因區之間，內含眾多編碼補體成分和其他血清蛋白的基因，如熱休克蛋白70(heat shock protein 70, HSP70)。比較反芻家畜的MHC研究，有關綿羊和山羊MHC比牛少的多。綿羊(Ovine)、山羊(Carpine)和牛(Bovine)的MHC 具有非常相似的結構並在DNA序列具有同源性。MHC基因人位於第6號染色體，牛位於第23號染色體，綿羊位於第20號染色體，包含class I及class Ⅱ區，classⅡ區至少包括DRA、DRB、DQA、DQB、DNA、DOB、DM和DN等基因座位。牛、綿羊和山羊MHC基因群的相同的特點為高度多態性和連鎖不平衡，這種現象幾乎是所有脊椎動物MHC的共同特點。乳牛 BoLA-DQA與 BoLA-DRB基因型曾被研究於乳房炎易感性或抗病性，但仍無確切實用的結果，人類MHC-DQA2基因的SNP等位基因頻率，已被證實與妄想症狀分佈存在顯著性的關係。而近年來紐西蘭研究則發現 MHC-DQA2多態性與綿羊的腐蹄病抗病能力有關。

　　人類已發現的黏多醣症共分為七型(MPS I、II、III、IV、VI、VII、IX)，在不同型下尚有不同的亞型。黏多醣症的發生是因為黏多醣分解過程中所需的酵素缺乏或異常，造成細胞內黏多醣的累積所導致的疾病。目前尚無治癒此疾病的醫學解決方案。目前發現於山羊的黏多醣症是歸類於 MPS IIID型(相當於人類黏多醣症第三型聖菲利柏氏症D型)，僅有單一品種努比亞(Nubian)山羊的GNS基因(N-acetylglucosamine-6-sulfatase,又稱 G6S)的單點突變分子生物報告，為一簡單的隱性基因遺傳。1998年Hoard等人檢測美國密西根20場養羊場共552頭努比亞山羊之黏多醣症遺傳缺陷基因的頻率，發現高達25.2%雜合型個體與1.3%有病型個體。而在台灣特定牧場的初步調查亦發現努比亞山羊的黏多醣症遺傳缺陷基因頻率高達近 25%的雜合型個體存在。隨後畜產試驗所研究應用 DNA 序列的點突變多態性發展出的山羊黏多醣症遺傳缺陷之單股構型多態性(SSCP)基因型檢測方法，可以快速有效率的檢測出山羊黏多醣症。目前台灣肉用山羊飼養品種還是以本地山羊及乳肉兼用之努比亞的雜交種為國內肉羊拍賣市場的主流，努比亞山羊血源影響台灣肉羊生產很大，加上國外許多品種協會中允許含有87.5%的單一品種血源於登錄系統中記錄，增加引入帶有努比亞血源的其它品種山羊的機會，造成此不良基因未查覺的無形損失。因此，未來持續的篩檢種公羊仍有其必要性。

特優的雜合型公羊，仍有機會選留沒有黏多醣症基因的正常型仔羊

　　羊搔癢症(Scrapie)最早於1730年在英國綿羊被發現。經過近年的研究認為牛隻傳染性海綿狀腦病(狂牛症)可能是吃了感染了羊搔癢症的羊隻所作成的肉骨粉，人類才驚覺羊搔癢症的嚴重性。狂牛症會造成人類或動物腦組織海綿狀病變，1982年美國神經生化學家發表羊搔癢症Scrapie之致病物質為一不含核酸，僅具蛋白質之粒子，並將其命名為普粒子(Prion)。正常動物及人類許多細胞表面皆含有Prion，簡稱PrPC，由於不明原因使其結構改變為褶板樣結構，發生異構現象的普粒子稱PrPSc，具感染力與病原性，無法被正常蛋白酵素所水解，故會堆疊於腦組織中，尤其是神經細胞，引起神經細胞凋零，繼而星狀細胞移除凋零死亡之神經細胞，形成腦組織之空洞變化。目前已有選育抗狂牛症牛及羊的選育研究在進行中，主要是選拔在感染群中，具有抗病力的個體，並探討搔癢症基因PrP基因的特殊性，現階段的發現是該基因座具有高度的多態性。綿羊研究已證明ARR 等位基因，具有抗PrPSC構型轉變基因的功能，未來可選拔具有抗 PrPSC構型轉變基因的羊，可阻止搔癢症的漫延。而歐盟European Commission Decision自2003年起，也有綿羊的ARR等位基因選種計畫。相對地，山羊搔癢症的研究在幾個國家所發現的結果迄今仍有分歧，日本在118頭山羊中，即發現有19種基因型，西班牙等國亦有不同品種品系不同抗病基因型的初步發現，但結果仍無法實際應用於選種工作。

　　山羊的遺傳標記當然不止以上介紹的幾種，這些只是較具代表性的重點方向，若予以歸類，約略可發現不同的國家有不同的發展重點，紐西蘭以抗病及抗寄生蟲選拔為主，歐盟則重於抗搔癢症的選拔，法國則有乳質與乳量的研究，中國因地方品種較多，基因多態性的研究投入甚多，而美國則發現山羊的黏多醣症基因，本所亦隨之發展出黏多醣症基因分子生物單股構型多態性檢測方法，協助中華民國養羊協會清除種羊的G6S不良基因。未來本所在有限資源下，擬先了解MHC-DQA2在不同品種山羊的多態性，因目前在山羊的研究報導僅發現一篇波爾山羊的相關研究，希望探討不同山羊品種的MHC基因多態性可作為未來基因條碼建立的基礎資料。此外本所花蓮及台東種畜場則與台灣大學合作探討多產基因BMP15遺傳效應，希望能有機會提昇台灣不同品種山羊的產羔數。

　　（本文原載行政院農業委員會畜產試驗所畜產專訊第65期）

	本協會理事長張福隆（右）於97年12月17日第五屆第二次理監事聯席會中禮聘第四屆理事長莊秋郎、第三屆理事長黃英富為本協會顧問，協助會務之推動，聘任期限到民國101年7月底。