季节性繁殖极大地制约着舍饲绵羊的均衡生产，研究绵羊季节性繁殖的分子机理，对培育四季繁殖绵羊品种以推动绵羊集约化养殖具有重要意义。绵羊通过松果体分泌的褪黑素同步生殖轴的活动与环境的季节性变化，进而形成季节性繁殖。在哺乳动物中，主要有13个基因参与褪黑素的合成、降解和配受体结合过程。本研究以哺乳动物中褪黑素合成、降解和配受体结合相关基因为候选基因，在多组学层面筛选与季节性繁殖相关的基因变异，为培育四季繁殖绵羊品种提供理论依据。
　　用GenBank中的参考序列和蒙系绵羊全基因组测序数据，分别检测13个褪黑素相关基因在哺乳动物间和季节性繁殖与四季繁殖的蒙系绵羊群体间的正选择信号。针对正选择SNP突变位点，构建野生型和突变型真核表达载体，用HEK293T细胞表达蛋白，在体外测定其酶活性。检测公母畜下丘脑、垂体和性腺中色氨酸羟化酶(Tryptophan hydroxylase, TPH)基因上游转录因子以及精子发生相关基因转录水平，分析这些基因转录水平间的关系。
　　TPH1基因编码序列的1325号核苷酸在在哺乳动物间受正选择，在88.9%的季节性繁殖哺乳动物中该位点是T，在89.5%的四季繁殖哺乳动物中该位点是C。T1325C突变会导致位于TPH1蛋白四聚体结构域上的442位氨基酸从亮氨酸(Leu)变为脯氨酸(Pro)。在6种蒙系绵羊的TPH1基因编码序列上，检测到一个新的非同义突变T865G，该突变出现在5844至724年前。该突变仅在湖羊中存在，等位基因T的频率为89.66%，等位基因G的频率为10.34%。该突变会导致位于TPH1蛋白酶活性中心的289号氨基酸从苯丙氨酸(Phe)变为缬氨酸(Val)，从而改变了酶活性中心的三维结构和疏水性。1325号位点的等位基因为T的野生型TPH1蛋白的酶活性是该位点等位基因为C的突变型的5倍，差异极显著(p<0.01)。865号位点的等位基因为T的野生型TPH1蛋白的酶活性是该位点等位基因为G的突变型近2倍，差异显著(p<0.05)。精子发生相关基因STRA8、DMC1和STAG3与TPH2基因的转录水平间存在显著的回归关系(p<0.05)。转录因子FOXD3与TPH2基因在睾丸和卵巢中转录水平间均存在显著的回归关系(p<0.05)。
　　作为TPH基因家族两个主要成员，TPH1和TPH2基因在哺乳动物中的功能已经发生了明显的分化。在绵羊中，(1)TPH1基因是调控季节性繁殖的重要基因。该基因上存在T865G和T1325C两个突变，通过改变TPH1蛋白的活性来影响机体将外界光信号转化成MLT化学信号的效率，最终影响绵羊的季节性繁殖特性；(2)TPH2基因可能与精子发生过程中的减数分裂有关。综上所述，TPH1基因可作为候选基因用于选育四季繁殖的绵羊新品种或作为基因编辑的靶基因用于创制新种质。