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褐壳鸡蛋蛋壳颜色的表型变异比较大,即使是同一品种同一群体内的母鸡所产鸡蛋的蛋壳颜色也会深浅不一。前人研究结果表明,有多个基因共同作用调控褐壳鸡蛋蛋壳颜色的形成,但是具体候选基因及调控机理尚未明确。本研究以纯系褐壳蛋鸡作为试验材料,探讨影响褐壳鸡蛋蛋壳颜色形成的分子遗传机理。通过比较产深褐壳鸡蛋和浅褐壳鸡蛋洛岛红纯系蛋鸡的蛋壳、蛋壳腺、血清、排泄物和胆汁中原卟啉Ⅸ含量,发现深褐壳鸡蛋蛋壳中原卟啉Ⅸ含量显著高于浅褐壳鸡蛋,说明褐壳鸡蛋蛋壳颜色的深浅取决于蛋壳中原卟啉Ⅸ含量。深褐壳组母鸡蛋壳腺中原卟啉Ⅸ含量显著高于浅褐壳组母鸡,而其他组织中原卟啉Ⅸ含量在两组之间差异不显著,且深褐壳鸡蛋和浅褐壳鸡蛋蛋壳中原卟啉Ⅸ的含量均显著高于蛋壳腺,说明原卟啉Ⅸ确是随着蛋壳的形成开始在蛋壳腺上皮细胞积累的,但是我们仍然不能确定原卟啉Ⅸ是否在蛋壳腺中形成。通过采用荧光定量PCR的方法比较血红素合成通路中关键基因如δ-氨基叫一酮戊酸合成酶1(ALAS1),粪卟啉原氧化酶(CPOX),亚铁螫合酶(FECH),ATP-binding家族转运载体ABCB6, ABCB7, ABCG2,血红素转运蛋白1(HCP1)和猫白血病C亚类病毒受体(FLVCR)在产深褐壳鸡蛋和浅褐壳鸡蛋母鸡蛋壳腺及肝脏中的表达量,发现深褐壳组母鸡肝脏和蛋壳腺中ALAS1基因的表达量均极显著高于浅褐壳组母鸡,且深褐壳组和浅褐壳组母鸡蛋壳腺中ALAS1基因的表达量均高于肝脏。深褐壳组CPOX、ABCB7、ABCG2和FLVCR基因在蛋壳腺中的表达量显著高于浅褐壳组,而在肝脏中差异不显著,此结果说明原卟啉Ⅸ由蛋壳腺上皮细胞产生。通过对产深褐壳鸡蛋和浅褐壳鸡蛋的纯系褐壳蛋鸡蛋壳腺转录组和蛋白质组研究,发现有189个转录本和335个蛋白质在两组之间差异表达。功能分析发现禽类输卵管中特异表达的卵转铁蛋白(TF)基因通过参与铁离子的转运和平衡可以调节血红素合成。因此,我们推测TF基因可能通过影响血红素的合成效率调节原卟啉Ⅸ的积累,进而影响到褐壳鸡蛋蛋壳颜色的深浅。此外,Iba57蛋白在浅褐壳组母鸡蛋壳腺表达下调也会导致原卟啉Ⅸ合成量减少。热休克蛋白70(HSP70)的转录本在浅褐壳组表达下调,说明浅褐壳组母鸡蛋壳腺内原卟啉Ⅸ含量低于深褐壳组母鸡,与推测结果一致。移位蛋白(TSPO)具有将原卟啉Ⅸ转运出线粒体的能力,腺嘌呤核苷酸转运体(SLC25A5编码的ANT2)能够将原卟啉Ⅸ转运至线粒体基质部位。浅褐壳组TSPO蛋白表达下调结合卵转铁蛋白(TF)和SLC25A5编码的ANT2蛋白表达上调导致浅褐壳组母鸡蛋壳腺中原卟啉Ⅸ更多地被转运至线粒体内部用于血红素合成,从而使浅褐壳组母鸡积累在蛋壳腺上皮有纤毛的顶端细胞中原卟啉Ⅸ的量减少,进而沉积到蛋壳表面的原卟啉Ⅸ减少使蛋壳颜色偏浅。