我们来解析一下马匹毛色从常见的骝色到罕见的银河色的遗传机制。马匹毛色的多样性源于多个基因座的相互作用,这些基因控制着色素(主要是真黑素和褐黑素)的产生、分布、稀释和模式。
马匹毛色的基础主要由两个基因座决定:
扩展基因座:控制黑色素(主要是真黑素)的产生。
- E (Extension):显性等位基因。促进黑色素的产生。马至少需要一份 E 才能有潜力表现出黑色素相关的毛色(如骝色、黑色、青毛等)。
- e (extension):隐性等位基因。抑制黑色素的产生。纯合子 (ee) 的马匹无法产生黑色素,表现为栗色,无论其他基因如何。
黑色素皮质素受体1基因座:决定真黑素是均匀分布(黑色)还是局限于特定区域(骝色)。
- A (Agouti):显性等位基因。限制黑色素分布在马的躯干末端(四肢、鬃毛、尾巴、耳朵边缘),形成骝色。这是最常见的马匹毛色之一。只有当马匹拥有产生黑色素的能力时(即至少有一个 E),A 才能发挥作用。
- a (agouti):隐性等位基因。允许黑色素均匀分布在整个身体。如果马匹有产生黑色素的能力(E_),且是 aa,则表现为黑色。
总结基础色形成:
- ee (任何 A/a 组合):栗色
- E_ + A_:骝色
- E_ + aa:黑色
二、稀释基因:改变基础色
稀释基因作用于基础色,改变色素的浓度或类型,产生更浅的毛色。多种稀释基因可以叠加,产生更复杂的效果。
奶油稀释基因:
- 基因座:MATP基因 (SLC45A2)。
- 等位基因:
- C:正常(无稀释)。
- Cr:显性等位基因。产生奶油稀释效果。
- 作用机制:Cr 基因干扰黑素细胞中色素体的成熟,导致色素颗粒变大、分布不均,从而稀释毛色。
- 效果:
- 单稀释 (nCr):
- 作用于栗色基础 (ee):产生帕洛米诺。
- 作用于骝色基础 (E_ A_):产生沙色骝。
- 作用于黑色基础 (E_ aa):产生沙色黑。
- 双稀释 (CrCr):纯合子时稀释效果更强。
- 作用于栗色基础 (ee):产生乳白色。
- 作用于骝色基础 (E_ A_):产生奶油色。
- 作用于黑色基础 (E_ aa):产生奶油色(外观与作用于骝色相似)。双稀释马通常有粉红色皮肤和蓝色眼睛。
珍珠稀释基因:
- 基因座:PMEL17基因 (SILV)。
- 等位基因:
- prl:隐性稀释等位基因。
- Prl:正常等位基因。
- 作用机制:影响黑素细胞中色素体的形状和结构,导致色素稀释。
- 效果:
- 通常表现为温和的稀释效果,使毛色呈金色、杏色或巧克力色调。皮肤可能呈琥珀色。
- 与其他稀释基因(尤其是奶油基因)结合时,效果显著增强。
香槟稀释基因:
- 基因座:SLC36A1基因。
- 等位基因:
- 作用机制:影响色素体中的pH值,改变色素的沉积方式。
- 效果:
- 产生独特的金属光泽(金色、银色或琥珀色)。
- 皮肤颜色随年龄变化,成年后常呈斑驳的粉灰色。
- 眼睛颜色常为淡蓝色或淡绿色。
- 作用于不同基础色:
- 金香槟:基础色为栗色 (ee)。
- 琥珀香槟:基础色为骝色 (E_ A_)。
- 银香槟:基础色为黑色 (E_ aa)。
- 香槟基因可以与其他稀释基因叠加。
银稀释基因:
- 基因座:PMEL17基因 (SILV),与珍珠基因是同一个基因的不同突变。
- 等位基因:
- 作用机制:主要影响真黑素(黑色素),将其稀释成棕色、巧克力色或银色。
- 效果:
- 作用于黑色素区域:
- 在骝色马 (E_ A_) 上,稀释四肢、鬃毛、尾巴的黑色,使其变成浅棕色、巧克力色或银色。身体颜色不变或轻微变浅。
- 在黑色马 (E_ aa) 上,将整个身体的黑色稀释成巧克力色或银色,产生青毛(银鬃尾)或巧克力色。
- 不影响栗色马 (ee),因为栗色马没有黑色素。
三、白斑基因:增加白色区域
白斑基因控制着白色斑块的形成和分布模式。
显性白基因:
- 基因座:KIT基因。
- 等位基因:存在多个显性等位基因 (W1 到 Wn),每个等位基因对应不同的白斑模式(从少量白斑到几乎全身白)。
- 作用机制:干扰黑素细胞迁移和存活,导致皮肤和毛发缺乏色素。
- 效果:产生从少量白斑(星、白蹄)到几乎全身纯白的各种白马。纯合子 (WW) 通常致死。
花斑基因:
- 基因座:PAX3基因。
- 等位基因:
- To:显性等位基因。产生花斑模式。
- to:正常等位基因。
- 作用机制:影响胚胎发育过程中的黑素细胞分布。
- 效果:产生身体两侧对称分布的大型、不规则白色斑块(花斑),边缘清晰。通常伴随蓝色眼睛(在白斑区域下方)。
沙宾诺基因:
- 基因座:未知(可能与KIT相关)。
- 等位基因:
- Sb1:显性等位基因。产生沙宾诺特有的白斑模式。
- sb1:正常等位基因。
- 作用机制:导致出生时色素逐渐褪色(进行性变灰)。
- 效果:出生时可能有少量白色标记(通常包括头部白斑,如火焰或白脸),随着年龄增长,白色毛发逐渐增多,最终可能变得非常白(但皮肤通常保持深色)。常伴随粉色皮肤和蓝色眼睛。
框架花斑基因:
- 基因座:EDNRB基因。
- 等位基因:
- O:隐性等位基因。产生框架花斑模式(纯合子 OO 时表达)。
- o:正常等位基因。
- 作用机制:影响神经嵴细胞(包括黑素细胞前体)的发育和迁移。
- 效果:主要白色斑块集中在躯干,形成“框架”,头部和四肢颜色保留较多。常伴随蓝色眼睛。纯合子 (OO) 易患巨结肠症。
花斑基因:
- 基因座:未知。
- 等位基因:
- Spl:显性等位基因。产生花斑模式。
- spl:正常等位基因。
- 效果:白色区域呈破碎状、斑点状分布,边缘参差不齐。身体上常见大量小斑点(“雪花”)。眼睛颜色通常正常。
四、青毛基因:使毛发变灰
- 基因座:STX17基因。
- 等位基因:
- G:显性等位基因。导致进行性变灰。
- g:正常等位基因。
- 作用机制:影响毛囊黑素细胞的色素产生和维持,导致色素过早枯竭。
- 效果:马出生时带有基础毛色(骝色、黑色、栗色等),随着年龄增长,白色毛发逐渐取代有色毛发。最终可能变得几乎全白(但皮肤仍保持深色)。变灰的速度和模式因个体而异。不影响皮肤颜色。
五、银河色:多重稀释基因叠加的产物
银河色并非由单一基因决定,而是多个稀释基因共同作用的结果,通常涉及:
基础色:通常是栗色 (ee) 或带有黑色素稀释潜力的基础色。
关键稀释基因:
- 珍珠稀释基因 (prlprl):提供基础的金色/杏色色调。
- 奶油稀释基因 (nCr 或 CrCr):提供主要的稀释效果,使毛色变浅。双稀释 (CrCr) 效果更强。
其他修饰基因:
- 香槟稀释基因 (nCh):增加金属光泽,进一步改变色调。
- 隐性银基因 (zz):可能轻微影响黑色素(如果存在)。
- 其他尚未完全明确的修饰因子:可能影响光泽度、斑纹、皮肤颜色等。
效果:银河色马通常表现为非常浅的奶油色、金色、淡银色或珍珠色,具有独特的虹彩光泽(“银河”效果由此得名)。皮肤常呈粉红色或带斑点的粉红色,眼睛颜色多为蓝色或淡色。鬃毛和尾巴颜色非常浅。
总结
马匹毛色是一个复杂的多基因遗传系统:
基础色:由扩展基因 (E/e) 和黑色素皮质素受体基因 (A/a) 决定(栗色、骝色、黑色)。
稀释基因:改变基础色的浓度和色调(奶油、珍珠、香槟、银),可叠加产生更浅的毛色(如帕洛米诺、乳白色、银河色)。
白斑基因:增加白色区域(显性白、花斑、沙宾诺、框架花斑、花斑)。
青毛基因:使毛发随年龄增长而变灰。
银河色:是多重稀释基因(特别是珍珠和奶油)叠加在特定基础色上,并可能受其他修饰基因影响形成的罕见且独特的外观。
理解这些基因及其相互作用对于预测后代毛色、识别特定毛色以及欣赏马匹毛色的多样性至关重要。银河色是这种复杂遗传系统协同作用的美丽体现。