鸡蛋壳内部组成、构造及其质量的基因调控技术

图 ! 蛋壳超微结构电子显微镜扫描照片 # $ $% & ' ) !* + ,. / 0 1 2 / 0 1 3 / 0 ,4 5 , 2 + , . . 6 78 # $ $% ( ( (
图 !# ! 表皮层 蛋壳的微 观 结 构 类 似 伞 状 结 构 " 和晶体层是伞面的涂料 ! 栅栏层是伞面的布料 ! 乳突 层是支撑伞面的伞骨 ! 内& 外壳膜 " 又称纤维层 # 是绷 紧伞骨的巢体 % 除蛋壳的拱形结构能够抵抗大部分 面应力外 ! 致密的晶体层负担大部分侵蚀 ! 并与松散 的网状层抵消 大 部 分 点 应 力 % 超 出 承 受 范 围 时 ! 首 外 壳 膜 互 相 牵 制! 发 生 变 形' 然后 先是乳突层和内 & 是晶体层和栅栏层结构损毁 ! 吸收能量 ' 最后才是蛋 壳结构坍塌破裂 %
的浓度在蛋壳形成 过 程 中 不 断 变 化 ! 其包括$个阶 段$ 起始阶段 " 母鸡排卵后 (, & 线性沉积阶段 "<# " 排卵后 , 和钙化 完 成阶段 % 在 = "! "<# / = @ $ 线 鸡 蛋 不 断 旋 转! 乳突层和栅栏层形 性沉积过程 中 ! 成 % 在产蛋 ,4 晶体层和表皮层 沉积 完成 ! 矿 (< 前 !
近年来商品代蛋鸡 我国是世界蛋 鸡 养 殖 大 国 ! 占世界 存 栏 量 的 9 鸡 蛋 年 产 量 近 !" ": 9 (: ! " " 万吨
) * ,
9* %整 个 蛋 壳 形 成 过 程 中! 蛋鸡输卵管 化过程停止 )
和子宫中的 钙 结 合 蛋 白 " 表达量直接决定着 = / A B#
#* 并影响蛋壳属性 ) 在蛋壳形成过程中起基础性作用 ! )* 在控制蛋壳钙化过程起主要作用 ) #* 与蛋壳沉积初期钙化过程相关 ) #* 与蛋壳钙化过程相关 ) , "* 与蛋壳沉积末期钙化过程相关 ) , ,* 可能是控制蛋壳形成的关键因素 )
混凝土墙体结构 , ! 无 蛋壳组成可形象地描述成+ 机物为 + 墙 体 钢 筋 及 砖 块 结 构, ! 而有机物则是+ 水 泥, ! 将无机质胶黏在一起 % 两者量的 多少 对 + 墙体 , 厚度和致密度有直接联系 % 因此 ! 蛋壳无机物及有机
* ' 差异是影响蛋壳质量的关键 ) %
蛋壳 有 机 物 主 要 为 基 质 蛋 白 质! 通过免疫荧光 技术和胶体金免疫细胞化学技术对蛋壳基质蛋白质 进行研究 % 已鉴定出的蛋壳基质蛋白质可分为一般 性蛋 白 质 & 蛋清蛋白质和蛋壳形成特异性蛋白质$ 类 % 一般性蛋白质 包 括 骨 桥 蛋 白 和 凝 聚 素 ! 前者广 泛存在于 栅 栏 层 ! 后 者 在 乳 突 层 和 栅 栏 层 均 存 在% 卵清蛋白 & 溶菌酶和 卵 铁 传 递 蛋 白 是 蛋 清 蛋 白 质 的 主要成分 % 卵清蛋 白 一 般 只 存 在 于 蛋 壳 的 乳 头 层 ! 溶菌酶和卵铁传递蛋白在蛋壳膜中含量较高 % 蛋壳 形成的钙化阶段 ! 子宫液中检测出一系列特异性蛋
收稿日期 ! " " # & " , & ! '
作者简介 俞路 " # ! 男! 山东滕州人 ! 在读硕士 ! 研究方向 $ 饲料资源开发利用 %$ ( , ) # $ & & . / 0 1 1 2 2 " ! , $ " " " " ,, ! %4 5 6 . 3 章世元 " # ! 副教授 ! 博士 ! 硕士生导师 ! 研究方向 $ 动物营养代谢与调控 & 饲料资源开发利用 %$ , ) ( # & & . / 0 1 7 7 8 ! %4 5 6 . 通讯作者 , 3 3
其大小与蛋壳强度间具有 种更具意义的评价 方 法 ! 极显著相关性 % 有效厚度与蛋壳上层结构厚度呈拉 锯之势 % 乳突单元 之 间 的 融 合 点 是 断 裂 的 起 点 ! 乳 突有效厚度越大 ! 施加外界应力时杠杆力矩越长 ! 乳 突层和纤维层的变 形 难 以 抵 消 ! 甚至直接撕裂晶体 层和网状层 ! 对 于 内 部 结 构 破 坏 极 大%此 外! C & L E 3 试验表明蛋壳表面晶体排布角度和数量也对蛋壳质
)9* 年! 首 次 报 道 外 源 *QV 肌 肉 注 射 可 在 W6 1 M M等 ! 为 基 因 调 控 赋 予 了 新 的 理 念% 目 前 动物体内表达 !
%
wenku.baidu.com
9 传统蛋壳质量改善措施及现状
蛋壳质量不佳问题一直困扰着世界各国蛋鸡养 殖业的发展 % 随着 现 代 养 殖 规 模 的 迅 速 扩 大 ! 蛋壳 质 量 问 题 更 加 突 出! 我国蛋鸡养殖业破蛋率在 技术 和 饲 养 条 件 较 好 的 西 方 国 家 ! %: , ": 之间 ! 破蛋率也不低于 %: % 传统的 蛋 壳 质 量 改 善 措 施 多 采用调整日粮钙 含 量 & 钙 磷 比 例' 添 加 相 关 维 生 素! 如 T* 适 当 添 补 电 解 质& 微 量 元 素& 酶制剂 T=' $& 等' 保持优良饲料质量和适宜饲养环境 ' 调整产蛋周 期' 加强饲养管理和疾病防治等后天调控方式
) , 9 & , %*
表达的后 天 方 式 调 控 蛋 鸡 蛋 壳 形 成 机 制! 以尽可 能弥补先 天 不 足! 可为改善蛋壳质量的研究提供 一种新的途径%
% 也有学者认
, '* 为! 蛋 壳 乳 突 层 对 蛋 壳 质 量 有 决 定 意 义) %但 )# * 否定了上述几种看法 ! 并提出乳突层有效厚 A / 0 ;, 度" 即从乳突单元融合点到内壳膜外缘的距离 # 是一
图 " 蛋壳结构简化模式 S 0 4 !J 0 . 1 E. 6 F E 1 6 M5 < 0 5 + E ;E 8 < E 1 1 8 K L 2 5 K 2 L E P O P P
$ 期
俞 路等 $ 鸡蛋壳内部组成 & 构造及其质量的基因调控技术
$ % #
超微结构的不同层次在负载条件下对蛋壳质量 影响的报道不一 % 有研究称 ! 网状层决定蛋壳质量 ! 网状层厚度与蛋壳强度呈正相关
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量与蛋壳质量密切相关 % 近 年来 ! 通过 C 射 线 能 谱 表明蛋壳中钙 的 相 对 含 量 与 蛋 壳 质 量 无 直 接 研究 ! 相关 ! 而单位蛋壳钙 绝 对 含 量 与 蛋 壳 质 量 存 在 必 然 联系 ! 显示了蛋 鸡 输 卵 管 和 子 宫 部 = / A B表达量的
* '! , ! 物的绝对含量均对蛋壳质量具有决定性的影响) %
"4 " 蛋壳内部构造 鸡 蛋 壳 超 微 结 构 研 究 发 现! 蛋壳内部构造" 图
* ' 来源于李治学等 ) # 可分为以下几层 $ 钙化不规则 ,! 的乳突层 & 栅栏层 和 晶 体 层 ! 最 外 表 面 是 表 皮 层! 包 , $* 含一层很薄的羟基磷灰石和蛋壳斑点 ) %
系尚需进一步研究 ! 但可以肯定的是蛋壳超微构造 致密度直接决定自 身 质 量 ! 而钙沉积量和基质蛋白 含量显著影响蛋壳致密度 ! 因此 ! 两者含量对蛋壳质 量有必然影响
) * '! ! "
# 蛋壳质量基因调控探讨
基因调控是基因治疗的一种分支形式 % 早期技 术主要是针 对 遗 传 育 种 的 *QV 操 作 ! 是指将外源 基因在突变细胞中整合 ! 成为遗传物质的一部分 ! 部 分弥补突变基因的功能 % 通过同源重组实现定点整 合或对基因 缺 陷 做 精 确 修 复 ! 达 到 治 疗 目 的 %, ) ) "
* ! % 因此 ! 了解影响蛋壳内部 经济损失在 ( 亿元以上)
" 蛋壳组成构造
"4 ! 蛋壳组成 蛋壳主要由无机物组 成 ! 约占整个蛋壳) 9: 有机物约占蛋壳的 $: %: % 无 机 物 中 主 要 ) ': ! 包括碳酸钙 ) 碳酸镁 ,: & 碳酸钙和碳酸镁混合 $: & 蛋 壳 中 还 含 有 多 种 微 量 元 素! 如 物 !4 #: % 此 外 !
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动物营养学报
! "卷
白质 ! 分为 6 其与 D 6 5 1 E 0 F 0 ; 8和 6 D 6 5 / 1 G 0 ; 8两大类 ! 3 蛋壳质量关系密切 % 已知的蛋壳中特异性蛋白质的
分布位置及作用见表 ,%
表 ! 蛋壳中特异性蛋白的壳内分布及作用 H / I 1 E,J 0 K 2 8/ ; FL 6 1 E6 M. / 6 LO L 6 K E 0 ;0 ;E 8 < E 1 1 N P P 类别 = / K E 6 L P 3 @ D 6 5 1 E 0 F 0 ; 名称 Q / . E 6 D 6 5 1 E 0 F 0 ; & , ' 6 D 6 5 1 E 0 F 0 ; & , , % 6 D 6 5 / 1 G 0 ; & ! , 3 @ D 6 5 / 1 G 0 ; 3 6 D 6 5 / 1 G 0 ; & ! ( 3 6 D 6 5 / 1 G 0 ; & $ ! 3 6 D 6 5 / 1 G 0 ; & $ % 3 蛋壳中分布部位 J 0 K 2 8 乳突层和栅栏层 未知 未知 未知 栅栏层和晶体层 未知 作用 R 6 1 E
动物营养学报 ! " # $ " " #! ! " $ $ % % & $ ' "
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鸡蛋壳内部组成 构造及其质量的基因调控技术
俞 路 王雅倩 章世元 潘志乐
" 扬州大学动物科学与技术学院 ! 扬州 ! # ! ( " " ) 摘 要 蛋 壳 质 量 问 题 一 直 困 扰 着 蛋 鸡 养 殖 业 的 发 展 % 本 文 结 合 蛋 壳 形 成 过 程 ! 针对蛋壳组成& 构造特点! 分析蛋 壳钙 和 基 质 蛋 白 沉 积 量 对 蛋 壳 质 量 的 影 响 ! 结合传统蛋壳质量改善措施及现存问题! 探讨钙结合蛋白 & * ! # +和基 外源基 因 表 达 调 控 蛋 鸡 输 卵 管 和 子 宫 内 质蛋白外源基因注射蛋鸡调控蛋壳质量的应用可能性 % 随着研究的深入 ! 相关产物表达量 ! 将为改善蛋壳质量提供新的技术 手 段 % 但 蛋 壳 内 部 组 成 & 构造和蛋鸡体内相关腺体分泌物对蛋 壳形成机制影响等基础研究尚不完善 ! 是制约外源基因调控技术在蛋壳质量改善研究领域应用的主要因素 % 关键词 蛋壳质量 ' 内部组成 ' 构造 ' 基因调控
, )* 量有一定 影 响 ) %尽管蛋壳组成构造与质量间关
图 9 影响蛋壳质量的各种参数示意图 S 0 4 $* E 1 0 ; E / K 0 6 ;6 M L E 1 / K E FO / L / . E K E L 8 K 6 P E 8 < E 1 1U 2 / 1 0 K P P 3
* ( 蛋壳的钙沉积量 ! 进而影响蛋壳质量 ) %
% 鸡蛋在收集 & 分级 & 包装 & 运输 & 储藏和加工
等作业环节中都不 可 避 免 地 受 到 载 荷 的 作 用 ! 导致 蛋壳产生裂纹和破裂 % 蛋壳破损所造成的损失率在 照此计算 ! 每年因蛋壳破损所造成的 % : , " : 之间 !
%* 铜& 锰& 铁& 硒 等) %传 统 研 究 认 为! 蛋壳中钙含 锌&
组成构造及其质量的内源直接因素 ! 进而探讨改善蛋 对促进蛋鸡产业发展尤为重要 % 壳质量的途径 !
! 蛋壳形成
卵细 胞 成 熟 后 由 卵 巢 排 出 卵 黄 进 入 输 卵 管 ! 首 先在漏斗部停留 , 形成卵黄膜和卵黄系 (. 0 ; 左右 ! 带! 种蛋则在此处受精 ' 发育中的蛋进一步移动到输 卵管膨大部 ! 并停 留 $< 以 形 成 蛋 白 ' 而 后! 蛋进入 输卵管峡部构成 内 & 外壳膜 ! 此处 停留 约 ,<' 继而! 蛋进入输卵管管状 蛋 壳 腺 部 ! 开始形成蛋壳乳突核 整个过程 大 约 需 要 (<% 而 后 ! 蛋在子宫部" 蛋 心! 壳腺囊部 # 形成蛋壳 ! 此过程是蛋形成中耗时最长的 约需 , 阶段 ! (, %< % 子 宫 液 中 存 在 过 饱 和 的 这些成分 = / 和 ?= @ 及可溶的蛋白 质 基 质 前 体 !