马性格行为的测试方法及相关候选基因研究进展

萨如拉，额日登图

（1.内蒙古锡林郭勒职业学院，内蒙古 锡林浩特 026000；2.镶黄旗畜牧工作站，内蒙古 镶黄旗 013250）

遗传学研究发现，人的行为表现和性格的30%～50%是由基因因素控制，可见基因在人的行为表现和性格形成过程中起着重要作用，甚至人们相互不同性格特征的部分原因就是携带的基因序列存在差异［1］。 性状表现受遗传和环境因素影响，行为表现也受这两种因素制约。例如，不同品种狗在胆量和衔取行为上存在较大差异，这是由遗传因素所致，但通过训练也可对该行为产生较大影响［2］。 根据诸多文献在动物性格行为的研究上可以采用问卷调查、旷场测试、新奇测试等测试方法评估动物的性格行为，进一步与遗传因素结合揭示动物行为与基因的关联。 笔者结合前人研究叙述了马性格行为遗传研究概况及常用候选基因，希望在以后的工作及研究当中探索更多与马性格行为有关的基因并与实践结合，推进现代马业蓬勃发展。

1 行为测试方法

行为测试方法虽然多样， 但都是依据环境因素影响来实施。首先制定需要观察的项目，然后对研究动物施加外界影响， 通过观察动物表现的反应特征，对观察项目进行统计和差异分析。

1.1 问卷调查

许多研究者通过调查访问对动物行为进行评估。Yukihide 等［3］采用问卷调查评估马四种性格行为，即“忧虑”“可训练性”“温顺”“大门入口”，在两个隔离的马群中这些因素被保留下来。 Yukihide等对86 匹赛马性格行为进行了问卷调查，通过五点规模问卷获得的性格打分的因子分析显示了3个相互独立的因子，即焦虑、好奇性和理解性。 进一步进行气球反应测试记录了马匹行为变化和心率。通过问卷调查和新奇测试方法的比较显示，问卷调查是评估马匹性格性状的有效方法， 尤其对于与焦虑性状有关的行为。Hausberger 等［4］为了调查成年马对人的关系， 观察224 匹成年马的反应并对其进行简单评估，发现不同品种马对待人的反应有差异。 这些结果表明，在该项研究中改进后的问卷调查对实际应用是有益的。 这一调查将成为今后对马性格研究的良好工具。

1.2 旷场行为测试

旷场行为测试（open-field test）是研究动物的行为遗传和焦虑等情感变化行为的测试方法，多用于啮齿类动物，还可用于分析家禽、马和猪等动物的行为研究［5］。 旷场行为测试通过所研究动物在陌生环境中自主行为、 探究行为和伴随的情感变化表现，评价动物在新环境下的探索、焦虑度和适应性等行为。

1.3 性情测试

性情与行为有密切的关联， 性情是行为表现的基础，它的多样化导致了行为的表现差异。有些研究者对狗进行了性情测试， 他们在测试当中由有经验的人以拟定好的标准评估狗的行为并打分，或是测试完成后对狗行为进行打分。日本的研究者们在马上也进行过性情测试， 比如把马单独放在一个它们熟悉的马舍或在一个新的环境如有挂气球、伞、有色条幅的房间里，然后记录心率或是观察它们的行为。 Wolff 等［6］对1～3 岁马匹的性格进行了不同的测试，如隔离测试（arena test）、新奇测试（novel object）和处理测试（handling test），结果发现不同年龄和性别的马在行为模式上没有差异，但是在这些测试之间有个体差异。 隔离测试主要表示动物的合群性程度，而其他两个测试主要反映马恐惧的固有程度。 这些个体特性可能有遗传基础，在测试当中大部分情况下半同胞比无关个体表现出相似的行为模式。

2 性格行为候选基因及相关研究

行为属于数量性状， 参与行为形成的基因被称为数量性状基因座， 基于数量性状基因座的分析方法常用于行为遗传学研究， 并多采用候选基因法。 这些候选基因大部分是如神经递质受体基因和与其代谢有关的酶和基因等。 前人的研究结果均表明动物的性格行为性状与候选基因的多态性有一定的关联。

2.1 多巴胺能系统相关基因

在中枢神经系统中存在特殊的多巴胺能系统，其神经介质是多巴胺。多巴胺作为神经传导物质， 传递兴奋及情感信息， 经研究发现与人的情欲、感觉、各种上瘾行为有关。 有关研究提出人的性格包含探求新奇、避免伤害、奖励和毅力等4 个组分，并且每个组分有不同的神经化学物质和遗传途径，探求新奇性格是由多巴胺能系统决定的［7］。多巴胺通过与多巴胺受体靶向结合而发挥作用，不同受体组合形式起着不同的作用。

2.1.1 多巴胺D4 受体基因目前对多巴胺D4受体的研究较多，DRD4 作为G 蛋白偶联受体家族中的5 个多巴胺受体之一， 能够与人脑神经传导物质多巴胺结合， 产生新奇探求的行为表现。DRD4 基因主要表达在神经细胞里， 影响认知和情感行为。研究发现，富于冒险精神人的大脑中某种基因较奇特。从心理学角度来说，勇于冒险和容易激动是“探求新异刺激”的主要表现，相关研究表明这类人的DRD4 基因相比较为冷漠和冷静的人，其DRD4 基因结构更长［8-9］。 已有报道DRD4基因可变数串联重复多态与人的新奇探求有关。在马属动物上有18 bp 重复单位而且在种内和种间有重复次数的差异。 Hasegawa 等［10］的研究表明马DRD4 基因第三外显子也存在1 个18 bp 端串联重复多态性。Momozawa 等［11］结合问卷调查研究马多巴胺D4 受体基因多态性与性格关联发现，其第三外显子上的1 个A-G 转换影响马的新奇探求和避免伤害行为。 Hori 等［12］对马性格行为候选基因DRD4 基因进行了研究， 他们比对7 个不同品种的DRD4 基因第三外显子区序列， 在第三外显子区发现了两种多态，即VNTR 和SNPs，而且有些多态是品种特有的。日本马G292A 的A 等位基因频率远低于纯血马， 这与弱好奇心和高警戒性有关系， 表示日本马应该比纯血马好奇心强和警惕性弱些。 这个结论与Momozawa 的研究结果一致。 范彩云等［13］研究发现马DRD4 基因含有4个外显子和3 个内含子，其序列与人、狗和鼠的同源性达75%以上。 不同品种之间DRD4 基因序列比对发现， 第一内含子和第三外显子存在一定的变异。

2.1.2 脑源性神经营养因子基因（BDNF）脑源性神经营养因子基因（BDNF）是G 蛋白偶联受体家族中的一个类型，在神经系统中广泛表达，与动物应激、社会行为、记忆以及母性缺失有关［14］。 实验表明， 外界刺激、 训练方式和所处环境因素对BDNF 的mRNA 表达有一定的影响［15］。 切除鼠该基因会导致出生后很快死亡， 而且在中枢神经和周边神经系统上发现异常。 BDNF 基因的不同基因型在实验动物情绪表现、 攻击行为以及摄食方面存在显著差异［16］。 还有研究表明，BDNF 突变基因型和动物紧张行为存在显著相关［17］，这种遗传突变大多数情况下是由环境引起的［18］。 杨虹［19］研究发现BDNF 基因C222T 和G261C 多态位点与蒙古马的咬人行为显著关联。

2.1.3 多巴胺-β-羟化酶基因（DBH） 多巴胺β羟化酶（DBH）在多巴胺转变成去甲肾上腺素代谢过程中起到关键作用［20］。 赵晓萍等［21］的研究表明DBH 基因TaqⅠ多态性与帕金森病的遗传易感性有关。 研究表明，杨虹［19］研究发现DBH（1）基因G758A 多态位点与蒙古马的忍耐力和对其他马友好行为有一定的相关性。

2.2 神经递质一元胺代谢系统相关基因

与其他神经递质一样， 一元胺的分解代谢通过MAO 完成去甲基、经COMT 催化完成儿茶酚胺的甲基化， 这两个酶在行为遗传调控中都有一定的作用。

2.2.1 儿茶酚-O-甲基转移酶基因（COMT）COM 基因存在两种形式，即水溶性（S-COMT）和膜结合（MB-COMT）。 儿茶酚胺转移酶（COMT）主要通过降解多巴胺、肾上腺素、去甲肾上腺素等儿茶酚胺类神经递质发挥作用， 而在多巴胺表达的调控作用， 影响人的认知和大脑额叶功能。 Kang等［22］研究表明在健康受试者中COMT 多态性与易怒和宽容性特征有关。 Stein 等［23］发现COMT 基因变异体会影响焦虑性状。 在敲除小鼠COMT 基因的实验中，雄性攻击性增加，而雌性情绪受到损伤［24］。杨虹［19］对蒙古马的研究中发现COMT 基因G217A位点显著影响蒙古马的竞争性行为。 查干其其格［25］对马COMT 基因多态性研究发现马COMT 基因第二外显子多态性与马竞争性有显著关联，AB 型马竞争性更强。

2.2.2 单胺氧化酶基因单胺氧化酶（MAO）是一种膜结合蛋白， 在多巴胺氧化代谢中发挥重要作用。 Popova 等［26］报道，敲除鼠MAO-A 基因后，成年鼠进攻行为表现更高， 雄性鼠性欲增强。 人类MAO-A 基因上发现多个多态位点，在一个荷兰家庭中，MAO-A 基因上的一个单碱基突变导致所有男性成员的极端暴力行为［27］。Hashizume 等［28］在犬单胺氧化酶B 基因 （MAO-B） 上的遗传变异分析， 认为MAO-B 可能与犬的攻击行为有关。 这些研究说明MAO 基因多态性与冲动及攻击行为有关。

2.3 血清素能系统相关基因

血清素能系统在性格行为抑制系统中发挥作用，又称为5-羟色胺能（5-HT）系统。 大量研究表明，5-HT 受体与焦虑、冲动和攻击行为有关。斯钦高娃等［29］研究中得出HTR1b（A1316G）基因BB 型马在对人友好、配合性、和谐性、忍耐性、合群性方面表现突出，而AB 型马好奇性、警惕性、易激动性等性格较强。 SLC6A4 基因是5-HT 转运体基因的一种。 Momozawa 等［30］把马SLC6A4 基因作为影响马匹焦虑性状的候选基因进行多态性研究表示SLC6A4 基因编码区序列与其他哺乳动物高度同源，而且在遗传上不具有亲缘关系的10 匹纯血马序列比对当中发现4 个单核苷酸多态， 并进行了RH 图谱分析。 蒙古马SLC6A4 基因多态性研究表明，SLC6A4（1）基因T1362C 变异与神经质、警惕性、敏感性等显著相关，这一点可以从对马具的反应和捕捉行为的响应性可以看出。 SLC6A4（3）基因AT1615-1616GC 变异与蒙古马的情绪性行为有关［19］。

3 结束语

现代马业急速发展的今天， 人们对马不仅要求力速兼备、体质健壮，而且更注重马性格气质的稳重可靠性。 对于运动马、竞技马、娱乐用马而言，性格温顺、易于调训、易于驾驭、便于饲养管理等性状是现代马培育和发展的基础和重点。 充分认识和了解马性格行为与遗传信息的相关性，对马的调教、饲养，尤其对现代马的选育具有重大意义。