禽類性別鑒定方法依其生理階段可劃分為出殼后鑒定與出殼前鑒定兩大類,前者主要包括禽類外觀鑒定法、雛禽伴性遺傳法及雛禽翻肛鑒定法三種,雛禽翻肛鑒定法應用最為廣泛,其次是雛禽伴性遺傳法。由于禽類不同性別的生產效益差別顯著,且禽類產品生產量巨大,在種蛋孵化早期甚至孵化之前就能夠鑒別出其性別,并對不同性別的種蛋進行合理處理,不僅可降低孵化成本,減少孵化過程的資源浪費,還可避免出雛后處死不受歡迎的雛禽而違背動物福利的指責。因此,目前有研究者嘗試在禽類出殼前進行性別鑒定,其中以雞胚居多。按照鑒定技術所要求的雞胚胚齡來看,從16~18胚齡的激素含量鑒定開始,到12.5胚齡左右的PCR鑒定法,8胚齡左右的性腺形態(tài)學鑒定,3~5胚齡的血線形態(tài)法,最后是種蛋的蛋形指數(shù)法,鑒別時間向孵化早期靠攏。
1雞胚尿囊液雌激素含量鑒定法
由于性腺的發(fā)育與性激素的釋放,孵化中后期雌胚尿囊液中雌激素的含量遠高于雄胚,通過測定胚蛋尿囊液或羊水中雌激素含量,可對胚胎性別進行鑒定。美國Embrex公司已為此項技術及與之相配套的胚蛋尿囊液取樣定位技術申請了兩項專利(專利號為6506570和6510811),前者是對雌激素進行檢查的方法,后者則提供了對胚蛋尿囊液進行采集或定位的方法。這兩項專利為生產自動化禽類雌雄鑒定設備提供了技術基礎,但目前尚無相關產品問世。該方法的缺點在于需要孵化至中后期(16d左右)才能進行鑒別,同時尿囊液的采樣會破壞雞胚蛋的蛋殼,對孵化率會造成一定影響。
2細胞核型分析法
該方法主要依賴于Z染色體與W染色體在形態(tài)上的區(qū)別,通過對分裂旺盛的組織進行取樣,并制片觀察其有絲分裂中期染色體的形態(tài)來鑒定樣本的性別。但某些禽類如鴕鳥的Z染色體與W染色體的長度、大小差異均不明顯,且取樣操作對胚胎損傷較大,操作時間長,很難獲得高質量的染色體中期分裂相,因此難以在生產實踐中推廣應用。
3細胞DNA含量檢測法
由于性染色體Z和W上的DNA含量不同,不同性別個體的細胞中DNA含量相差0.6%~3.5%,可用碘化丙啶對細胞核染色,然后通過流式細胞儀分析細胞基因組大小,并據(jù)此判斷樣本性別。該方法缺點在于儀器本身價格昂貴,鑒別成本較高。
4PCR鑒定法
家禽的性別由W染色體與Z染色體決定,因此用于性別鑒定的目的基因都位于性染色體上,主要有CHD1基因、EE0.6序列及XhoⅠ重復序列等,其中后兩者為假基因序列。
CHD1基因在非平胸總目家禽基因組中有2個同源拷貝,即CHD1-W與CHD1-Z,前者與W染色體連鎖,后者與Z染色體連鎖,二者的內含子大小差異很大,可通過設計特異性引物進行PCR擴增,產物直接電泳,或經限制性內切酶特異性酶切后電泳,根據(jù)產生的條帶數(shù)目對樣本性別進行區(qū)分。直接電泳時,雌性為2條帶,雄性為1條帶;酶切后電泳時,雌性為3條帶,雄性為1條帶。該方法可用于雞、鴨、鴿子、鵪鶉及部分鶴形目鳥類的性別鑒定,只需采集少量胚胎尿囊液樣本、血液樣本或成禽羽毛樣本即可,不同鳥類擴增的適用引物對各不相同。目前,該基因的PCR鑒別方法已在鴨與鴿子上申請了相關試劑盒專利。
EE0.6序列僅存在于W染色體上,根據(jù)該序列擴增條帶的有無同樣可以鑒定性別;亦有研究者通過雙引物擴增PCR法進行擴增,電泳結果出現(xiàn)2條帶的為雌性,1條帶的為雄性。雙引物擴增PCR法可有效防止PCR擴增失敗造成的假陰性結果,提高判別準確率。這一序列可用于火烈鳥、黑冠鶴、東方白鸛等鳥類的性別鑒定。
XhoⅠ重復序列為家雞W染色體上一個基因家族,有研究表明其中長度為0.6kb的一段重復序列與性別有關,設計引物對其進行特異性擴增可鑒定樣本性別。由于該片段僅存在于W染色體上,在實際鑒定中應采用雙引物擴增PCR法以排除假陰性結果,提高判別準確率。
PCR法具有采樣量少、取材方便、操作簡便等優(yōu)越性。但由于該方法是采樣操作,尤其是采血操作會對胚胎造成影響,可能影響其孵化率與健雛率,目前該方法多用于實驗室操作及珍稀鳥類出殼后的性別鑒定。
5性腺觀察法
雞胚發(fā)育至7天左右時,解剖胚胎可明顯看出雌雄胚胎性腺差異,據(jù)此亦可準確判斷性別。雄胚性腺為2條白色、接近對稱的短棒樣組織,雌胚則呈現(xiàn)一側退化、另一側片狀的發(fā)育形態(tài)。但該方法會使胚胎死亡,無法繼續(xù)孵化,多在實驗室應用,目的是驗證胚胎性別。
6卵黃囊血管形態(tài)鑒別法
已有研究表明,雞原始生殖細胞與性腺的發(fā)生、發(fā)育存在一定關系。孵化前3天,在未來性腺位置處出現(xiàn)上皮增厚時,外遷的原始生殖細胞(PGCs)滲入臟壁層的體腔上皮,出現(xiàn)性腺的形態(tài)。PGCs的遷移與卵黃血管的形成存在一定關系,有研究表明血管的發(fā)育會影響睪丸形態(tài)結構的形成。這些研究結果均表明,卵黃囊血管形態(tài)與性腺發(fā)育之間存在一定聯(lián)系,可用于判定性別。
早在1976年,馬任騮對3.0~3.5日齡的雞胚和4.0~4.5日齡鴨胚進行殼外透視、破殼觀察和性腺解剖,結果發(fā)現(xiàn),在種蛋質量、孵化條件等相同情況下,胚外卵黃囊血管分布與性別存在一定關系,雄胚主血管明顯、血管較粗、分布均勻,雌胚血管纖細、分支較多、不規(guī)則,準確率達70%~90%。此后,一直沒有相關的研究報道,原因可能是該方法的判定標準不好統(tǒng)一,或者在那個特殊的歷史年代,數(shù)據(jù)的準確性值得懷疑。直到2000年,李振鋼等根據(jù)雞胚蛋血管分布形態(tài)制作了雄性雞胚蛋的標準模板,并據(jù)此對3日齡雞胚進行性別判定,準確率為84%。接下來幾年,李振鋼和其他學者給出了血線方向與雞胚性別的函數(shù)關系式,同時增加了血線圖像與背景之間的對比度、將血線骨架化及編制了判別程序。此后,沒有后續(xù)報道,也沒有推廣到生產實踐中去,可能與復雜的處理方法有關。
與其他性別鑒定技術比較,在早期(孵化3~5d)應用血管形態(tài)鑒定法進行雌雄鑒別,可及早對雞胚進行合理安排,節(jié)約孵化成本;同時,該技術操作簡便,不破壞蛋殼,對后期孵化影響較小,幾乎不影響孵化率和出雛率。另外,隨著該技術的完善,可實現(xiàn)機械光源透照與計算機自動識別雌雄,達到商業(yè)化的目標。但是,這項技術至今未像翻肛鑒別法一樣推廣到生產中去,其鑒別的技術標準和穩(wěn)定性還有待提高。
7蛋形指數(shù)鑒別法
有研究人員利用蛋形指數(shù)對禽胚蛋進行早期性別鑒定并作了報道,但目前僅限于對黔東南小香雞與鵪鶉的研究,并認為蛋形指數(shù)與性別比例無直接關系,且試驗重演性較低,故可認為蛋形指數(shù)與禽胚蛋性別無關。
8小結
目前,禽胚蛋的性別鑒定已研究出多種方法,如基于胚胎發(fā)育過程中性激素含量差異的尿囊液雌激素含量檢測法,基于性染色體基因序列差異的PCR鑒定法,基于胚胎發(fā)育過程中血管形態(tài)差異的卵黃囊血管形態(tài)鑒別法等。這些方法與翻肛鑒別法比較均有一定的時間優(yōu)勢,但也均存在一定缺陷。如尿囊液雌激素含量檢測法會破壞蛋殼,對孵化率與健雛率造成影響;分子生物學方法檢測或操作復雜,或器材價格昂貴,均不適于大規(guī)模生產鑒定;卵黃囊血管形態(tài)鑒別法雖不破壞蛋殼,但目前判別標準模糊,準確率不穩(wěn)定。因此,想要對禽胚蛋進行準確的性別鑒定,仍有待進一步研究與摸索。
(四川農業(yè)大學,葉子巧婧,楊雅茹,張寧寧,龍博文,杜曉惠)
