Synaptotagmin-1通过调控促黄体激素分泌影响鸡产蛋性能的分子机制研究

《Poultry Science》：Synaptotagmin-1 Regulates Egg Production by Con trolling Luteinizing Hormone Secretion in Chickens

本研究针对家禽产蛋性状遗传基础不清的问题，通过GWAS筛选出SYT1基因关键SNPs（rs39497549/rs39477032），结合HPO轴多组学分析，发现SYT1通过钙离子依赖性囊泡分泌机制调控GnRH诱导的LH/FSH释放，并促进卵巢颗粒细胞孕酮合成。该研究为地方鸡种产蛋性能选育提供了新型遗传标记和理论依据。

　　

在现代化家禽养殖业中，产蛋效率是决定经济效益的核心指标。尽管经过数十年选育改良，商业蛋鸡的产蛋性能显著提升，但调控产蛋性状的遗传机制仍未被完全揭示。尤其对于我国丰富的地方鸡种资源而言，如何通过分子育种手段延长产蛋周期、提高产蛋量，成为产业亟待突破的瓶颈。传统研究认为，下丘脑-垂体-卵巢轴（HPO轴）是调控禽类生殖功能的核心枢纽，其中促性腺激素释放激素（GnRH）、促卵泡激素（FSH）和促黄体激素（LH）的协同作用直接决定卵泡发育和排卵效率。然而，这些激素分泌过程中的关键分子开关尚未明确。

为破解这一难题，河南农业大学动物科技学院的研究团队在《Poultry Science》发表了创新性研究。他们以我国地方鸡种（固始鸡、广西瑶鸡等）为模型，聚焦突触结合蛋白-1（SYT1）这一在神经和内分泌系统中广泛表达的钙离子传感器蛋白。通过整合基因组学、细胞生物学和分子内分泌学等多学科技术，系统揭示了SYT1在禽类生殖调控中的核心作用。

研究团队首先采用全基因组关联分析（GWAS）技术，对764只固始鸡的产蛋性状数据进行扫描，发现SYT1基因区域内44个单核苷酸多态性（SNP）与产蛋数、连产周期等关键指标显著相关。通过主成分分析（PCA）进一步证实，SYT1基因的遗传变异能清晰区分商业蛋鸡与地方鸡种，提示该基因在产蛋性能驯化过程中受到强烈选择。其中rs39497549和rs39477032两个SNP在广西瑶鸡群体中得到验证，携带优势基因型的个体在产蛋后期（35-42周龄）表现尤为突出。

在机制探索层面，研究人员通过组织表达谱分析发现，高产鸡群垂体和中SYT1 mRNA水平显著高于低产群，且与血清FSH、LH和雌二醇（E2）浓度呈正相关。利用荧光原位杂交（FISH）技术，首次观察到SYT1与LH在垂体腺细胞中共定位，暗示二者可能存在功能协同。为验证SYT1的直接调控作用，团队建立了鸡胚垂体原代细胞和卵巢颗粒细胞体外模型。实验表明，GnRH激动剂处理可显著上调SYT1表达，而通过siRNA干扰技术敲低SYT1后，GnRH诱导的FSHβ和LHβ基因表达及激素分泌均被抑制；反之，过表达SYT1则能增强这些效应。

在卵巢功能层面，SYT1通过调控StAR、CYP11A1等固醇生成关键基因的表达，促进颗粒细胞孕酮（PROG）合成，同时激活PCNA、CDK2等增殖相关基因，加速卵泡发育进程。值得注意的是，SYT1对雌激素合成无显著影响，提示其调控作用具有通路特异性。

关键技术方法

本研究整合群体遗传学与功能基因组学策略：首先基于固始鸡（n=764）和广西瑶鸡（n=35）群体进行GWAS筛选SYT1基因SNPs；通过qPCR和ELISA分析HPO轴组织表达与血清激素关联性；利用原代垂体/颗粒细胞模型，结合GnRH激动剂处理、siRNA干扰和过表达技术验证基因功能；采用FISH技术解析SYT1与促性腺激素的空间共定位。

关联分析揭示SYT1基因SNP与产蛋性状的关联

通过对不同鸡种（包括白来航鸡、罗岛红鸡、固始鸡等）的SYT1基因序列分析，发现4478个SNPs中存在明显的种群分化特征。在固始鸡群体中，rs39497549和rs39477032与多个产蛋阶段（如EN31-35w、ENT等）显著相关，且在瑶鸡验证实验中，AA基因型（rs39497549）和TT基因型（rs39477032）个体产蛋量显著优于其他基因型。

SYT1基因在鸡HPO轴中的表达模式

qPCR结果显示，高产组鸡只垂体组织中SYT1表达量在28周、36周和43周均显著高于低产组，下丘脑和卵巢组织在后期（36/43周）也出现类似规律。这种表达差异与产蛋高峰周期吻合，提示SYT1可能参与繁殖周期的精细调控。

SYT1表达与血清激素分泌的相关性

皮尔逊相关性分析表明，垂体SYT1 mRNA水平与FSH、LH、E2浓度呈正相关（r>0.6, P<0.05），卵巢SYT1表达则与LH、E2显著相关。这一发现将基因表达与内分泌功能直接关联，为后续机制研究提供依据。

SYT1、FSH和LH在垂体中的共定位

FISH多重标记技术直观显示，SYT1与LH mRNA在腺垂体头叶和尾叶区域存在共定位（合并信号呈紫色），而SYT1与FSH信号则分布在不同细胞群体，说明SYT1可能优先参与LH分泌细胞的调控。

GnRH对SYT1及垂体相关生殖激素表达的调控作用

用25 nM/50 nM GnRH激动剂处理垂体原代细胞12-24小时后，SYT1、FSHβ、LHβ mRNA表达及FSH/LH分泌量均显著上升，且呈现剂量和时间依赖性。50 nM处理12小时即可引发SYT1表达显著上调，证明其是GnRH信号通路的下游响应因子。

SYT1对垂体细胞促性腺激素分泌的调控

在GnRH刺激背景下，敲低SYT1使FSHβ、LHβ mRNA表达量下降40%-50%，激素分泌量减少约30%；而过表达SYT1则能进一步强化GnRH的促进作用。表明SYT1是GnRH诱导激素释放的必要媒介。

SYT1对卵巢颗粒细胞固醇激素分泌的影响

在颗粒细胞中干扰SYT1后，StAR、CYP11A1、3β-HSD等基因表达下调，孕酮分泌量降低；过表达则显著提升这些指标。但对E2分泌无影响，说明SYT1特异性调控孕酮合成通路。

SYT1对卵巢颗粒细胞增殖的影响

流式细胞术显示，SYT1敲低使S期/G2期细胞比例下降，增殖标记基因（PCNA、CDK2等）表达受抑；过表达则促进细胞周期进程和分化相关基因（BMP15、GDF9等）表达，证实SYT1通过多重途径支持卵泡发育。

结论与意义

本研究首次将SYT1确立为禽类HPO轴调控的核心节点：在垂体层面，它作为钙离子依赖的囊泡分泌开关，放大GnRH信号促进LH/FSH释放；在卵巢层面，通过调控固醇生成酶系和细胞周期驱动卵泡成熟。发现的SNP标记为地方鸡种分子选育提供实用工具，而揭示的SYT1-GnRH-促性腺激素轴调控机制，为生殖内分泌研究提供了新视角。该成果不仅对家禽育种具有应用价值，也为哺乳动物生殖调控研究提供了跨物种参考。