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1、第十四章第十四章 家畜育种新技术家畜育种新技术（生物技术在动物育种中的应用）（生物技术在动物育种中的应用）第一节第一节 概述概述第二节第二节 细胞工程细胞工程技术的应用技术的应用第三节第三节 基因工程基因工程技术的应用技术的应用http:/ 生物技术概述生物技术概述http:/ v酶工程技术v发酵工程技术http:/ molecular quantitative quantitative geneticsgenetics）学学。将将分分子子生生物物技技术术和和方方法法与与数数量量遗遗传传学学相相结结合合，研研究究数数量量性性状状基基因因座座（Quantitative Quantitative
2、Traits Traits LociLoci，QTLQTL）定定位位与与分分子子标标记记辅辅助助选选择择（Molecular Molecular Assistant Assistant SelectionSelection，MASMAS）的的理理论论和和方方法法。这这一一学学科科领领域域的的发发展展，将将给给家家畜畜育育种带来一次新的飞跃。种带来一次新的飞跃。分子遗传学技术基因结构与功能的分析基因组分析基因诊断基因克隆与基因组文库的建立转基因技术基因在微生物中的表达转基因动物的制备生物反应器http:/ 细胞工程技术的应用细胞工程技术的应用v人工授精人工授精技术技术v配子低温冷冻保存配子低温冷
3、冻保存技术技术v同期发情同期发情、超数排卵技术、超数排卵技术v体外受精体外受精技术技术v性别控制性别控制与胚胎性别鉴定技术与胚胎性别鉴定技术v克隆克隆技术技术http:/ 立立 了了 AIAI育育 种种 体体 系系 （ Aggregative Aggregative Index Index Breeding SystemBreeding System）在畜群中广泛应用人工授精技术，精液全部来自经遗传评定验证的种公畜；在育种群中实施大规模的、规范化的生产性能测定；通过“定向选配”，有计划地培育后备公畜；组织科学、严格的公畜后裔测定，并应用先进的数据统计分析方法估计育种值，提高选种的精确性。一、人
4、工授精技术给家畜育种带来的效应一、人工授精技术给家畜育种带来的效应http:/ 一、人工授精技术给家畜育种带来的效应一、人工授精技术给家畜育种带来的效应http:/ Multiple OvulationOvulation）与与胚胚胎胎移移植植（Embryo Embryo TransferTransfer）是是两两项项相相互互联联系系的的生生物物技技术术的的缩缩写写。超超排排是是基基础础，胚胚移移是是手手段段。人人们们习习惯惯将将两两项项技技术术统统称称为为胚胚胎胎移植，用移植，用“MOETMOET”表示。表示。vMOETMOET在家畜育种中可实现的一般效应在家畜育种中可实现的一般效应扩大优秀母
5、畜在畜群遗传改良中的作用。利用胚胎冷冻保存技术，有效地保存家畜品种资源。冷冻胚胎的进出口，消除了家畜品种之间的地理隔离，促进优良种畜的基因交流，加速育种进程。冷冻胚胎的传递，可获得正常情况下难以得到的育种材料。MOET可使一些遗传素质十分优秀，但因繁殖障碍而无法妊娠的母畜延续其在育种中的作用；甚至克服种间隔离，挽救濒危动物。http:/ 胎母 畜核心群ET幼畜 青年家畜性能测定站（测定生长发育性状）生 产 群MOET育 成生产群核 心 群http:/ （二）体外受精技术的应用前景（二）体外受精技术的应用前景http:/ 。l体细胞克隆潜在的应用领域体细胞克隆潜在的应用领域http:/ 基因工程
6、技术的应用基因工程技术的应用v生产生产转基因转基因动物动物v进行进行基因诊断基因诊断v研制研制基因疫苗基因疫苗v分子遗传分子遗传标记标记v应用应用前景前景http:/ （二）转基因动物的价值（二）转基因动物的价值http:/ Polymerase Chain Chain ReactionReaction）、RFLP RFLP （Restriction Restriction Fragment Fragment Length Length PolymorphismsPolymorphisms）、SSCPSSCP（Single Single Strand Strand Conformation P
7、olymorphismConformation Polymorphism）等技术。）等技术。v基因诊断的目的基因诊断的目的为育种提供配种方案。实现对种畜的基因型选择，在选育群中淘汰有害或不利基因。二、基因诊断二、基因诊断http:/ Muscling）基因；羊的产羔数（Booroola）基因等。v现现以以猪猪的的HalHal基基因因为为例例来来介介绍绍基基因因诊诊断断的的技技术术要要点点及其在育种中的应用。及其在育种中的应用。v基因诊断技术应用情况基因诊断技术应用情况http:/ 行 PCR-RFLP分析，判定基因型制定育种方案分析基因型与表型的关系在一定条件下，体外扩增目的基因。这是基因诊断
8、的关键技术。从动物任何组织中均可获得基因组DNA用特定内切酶消化PCR产物后，电泳分离酶切片段，根据酶切片段多态性判定基因型。v基因诊断的技术环节基因诊断的技术环节http:/ -+ +从组织中获得的动物基因组DNA电泳图谱（琼脂糖凝胶）http:/ bp-+659 bp猪Hal基因PCR产物电泳图谱（琼脂糖凝胶）http:/ 细胞学标记细胞学标记 生化标记生化标记 DNADNA分子标记。分子标记。 四、分子遗传标记四、分子遗传标记http:/ Restriction Fragment Fragment Length Length PolymorphismsPolymorphisms）：指指用
9、用同同一一限限制制性性内内切切酶酶酶酶切切不不同同个个体体的的基基因因组组DNADNA后后，所所获获得得的的含含有有同同源源序序列列的的酶酶切切片片段段在在长长度度上上存存在在的的差差异异。这这是是最最早早开开发发的的DNADNA标标记记，在在同同一一基基因因座座上上只只有有两两个个等等位位基基因因，多多态态性性不不够够高高，且测定方法比较复杂，近年已很少使用。且测定方法比较复杂，近年已很少使用。vAFLPAFLP（Amplified Amplified Fragment Fragment Length Length PolymorphismsPolymorphisms）：用用特特定定引引物物
10、，通通过过PCRPCR反反应应，复复制制并并扩扩增增不不同同个个体体基基因因组组DNADNA模模板板，所所得得DNADNA片片段段在在长长度度上上的的差差异异。该该方方法法较较RFLPRFLP简简单单，但但需需要要设设计计和和合合成成特特定定引引物物，且且AFLPAFLP标标记记可可能能是是显显性性的的，无无法法区区分分纯纯合合子子与杂合子。与杂合子。（二）（二）DNADNA分子标记的类型分子标记的类型http:/ Randomly Amplified Amplified Polymorphic Polymorphic DNADNA）：这这也也是是基基于于PCRPCR的的分分子子标标记记，用用
11、随随机机序序列列组组成成的的寡寡核核苷苷酸酸作作为为引引物物通通过过PCRPCR反反应应获获得得的的长长度度不不同同的的多多态态性性DNADNA片片段段。该该方方法法的的重重复复性性性性较较差差，且且多多数数RAPDRAPD标标记记为为显显性性标记。标记。vSNPsSNPs（Single Single Nucleotide Nucleotide PolymorphismsPolymorphisms）：指指单单个个核核苷苷酸酸突突变变而而产产生生的的多多态态，只只有有两两个个等等位位基基因因。虽虽其其多多态态性性不不高高，但但在在基基因因组组中中SNPSNP的的数数量量很很大大。如如人人类类基基
12、因因组组中中，单单核核苷苷酸酸突突变变的的概概率率为为1010-6-6左左右右，人人类类基基因因组组约约含含3030亿亿个个碱碱基基，因因而而平平均均每每10001000个个碱碱基基就就有有1 1个个以以上上的的SNPSNP标标记记。测测定定SNPSNP最最快快速速准准确确的的方方法法是是用用DNADNA芯芯片片技技术。术。（二）DNA分子标记的类型http:/ Variable Number Number Tandem Tandem RepeatRepeat）：在在真真核核生生物物基基因因组组中中存存在在许许多多串串状状重重复复序序列列，如如CACACACACACA 或或GTGTGT GTG
13、TGT ，由由于于重重复复单单位位在在个个体体间间有有很很大大差差异异，因因而而可可作作为为一一种种遗遗传传标标记记，不不同同的的重重复复次次数数就就构构成成不不同同的的等等位位基基因因。按按重重复复单单位位大大小小可可分分为为微微卫卫星星标标记记和和小小卫卫星星标标记记。微微卫卫星星标标记记（Microsatelite Microsatelite MarkerMarker）的的重重复复单单位位在在6 6个个碱碱基基对对以以内内，或或称称简简单单序序列列重重复复（Simple Simple Sequence Sequence RepeatRepeat，SSRSSR）。小小卫卫星星标标记记（Mi
14、nisatelite Minisatelite MarkerMarker）的的重重复复单单位位大大于于6 6个个碱碱基基对对 。对对DNADNA的的微微卫卫星星多多态态性性，可可设设计计特特定定引引物物通通过过PCRPCR加加以以鉴鉴别别。对对小小卫卫星星多多态态性性，可可用用重重复复单单位位的的同同源源序序列列作作为为探探针针进行进行RFLPRFLP分析。分析。（二）（二）DNADNA分子标记的类型分子标记的类型http:/ PCR扩增及电泳结果-+http:/ PCR扩增及电泳结果-+http:/ 扩增产物变性聚丙烯酰胺电泳检测-+http:/ 7个个微微卫卫星星标标记记，获获得得PCRP
15、CR产产品品后后，用用ABIABI遗遗传传分分析析技技术术2020分分钟钟获获得得的的结结果果。该该图图谱谱还还可可进进行行群群体体的的精精确确系系谱谱鉴鉴定定，即即通通常常讲讲的的亲亲子子鉴鉴定定。该该技技术术还还可可以以用用以以进行遗传病的基因诊断。进行遗传病的基因诊断。 目目前前正正在在研研究究一一次次获获得得2020个个以以上上标标记记的的程程序序，已经通过初步实验。已经通过初步实验。http:/ 其中前其中前3 3项是目前家畜遗传育种中研究得最多的内项是目前家畜遗传育种中研究得最多的内容，可望在家畜育种中得到广泛应用。容，可望在家畜育种中得到广泛应用。（三）DNA分子标记的作用htt
16、p:/ Quantitative Trait Trait LociLoci）理理论论上上是是指指所所有有影影响响数数量量性性状状的的基基因因位位点点。实实际际上上，通通常常是是将将那那些些有有较较大大效效应应的的、可可被被检检测测出出的的基基因因或或染染色色体体片片段段称称为为QTLQTL。当当一一个个QTLQTL就就是是一一个个基基因因时时，该该基基因因就就是是主主效效基基因因。若若对对影影响响数数量量性性状状的的各各个个单单基基因因都都有有清清楚楚的的了了解解，将将大大大大提提高高对对数数量量性性状状选选择择的的有有效效性性的的准准确确性性，同同时时还还可可利利用用克克隆隆、转转基基因技术
17、等对群体进行遗传改良。因技术等对群体进行遗传改良。uQTLQTL检检测测的的方方法法：主主要要有有标标记记-QTL-QTL连连锁锁分分析析法法（Marker-Marker-QTL QTL Linkage Linkage AnalysisAnalysis，又又称称基基因因组组扫扫描描法法）和和候候选选基基因因分析法（分析法（Candidate Gene ApproachCandidate Gene Approach）两种。）两种。1、QTL检测http:/ F1M1 Q1M2 Q2M2 Q2M2 Q2M2 Q2M2 Q2回交一代M1 Q1M1 Q1 M1 Q1M2 Q2M2 Q2M2 Q2M1
18、Q2M2 Q2M2 Q1M2 Q2亲本型个体重组型个体http:/ F2 分离群体，构建了鸡RAPD连锁图谱，用区间作图分析法，对鸡19种产肉性状基因位点（QTL）进行定位和效应分析。 连锁图谱包含32个RAPD标记，分布于5个连锁群；检测到控制17种产肉性状的QTL 35个，控制鸡胫长的主效基因2个。该论文在畜牧兽医学报发表，全国家禽研究会交流，引起同行专家高度重视。 鸡产肉性状与分子标记的连锁分析鸡产肉性状与分子标记的连锁分析http:/ :成本高，耗时长。因测定标记基因型及个体数多。统计分析难度大。方法及计算复杂，统计量的分布不确定，对多性状、多染色体分析时犯型错误的概率大。很难精确定位
19、。只能给出QTL位点的一个估计值或一个置信区间。不便应用。实际育种群多为远交群体，标记与QTL间的关系因家系而异，用标记-QTL连锁分析找到的QTL很难直接用于这些群体。http:/ 9 个微卫星分析研究，初步确立了三个新的猪产仔数分子标记：雌激素受体基因（ESR）第八外显子内的ESRB酶切位点。促卵泡生长激素受体基因（FSHR）第七外显子的FSHRB酶切位点。猪第八号染色体上的SWR1101微卫星。http:/ 5个个http:/ ESR基因 RN基因、羊的Booroola基因、肉牛的Double Muscling基因等。标记辅助选择（Marker Assistant Selection）：
20、当QTL的基因型不能直接测定，只能根据标记信息推测时，就可根据与QTL紧密连锁的Marker进行选择。 2 2 标记辅助选择（标记辅助选择（MASMAS）http:/ 若若M M与与QTLQTL在在传传代代过过程程中中有有可可能能发发生生重重组组，就就会会导导致致选择错误。因此，进行标记辅助选择的前提条件是：选择错误。因此，进行标记辅助选择的前提条件是：父亲在父亲在MarkerMarker和和QTLQTL上都必须是上都必须是杂合子杂合子；父亲的父亲的MarkerMarker和和QTLQTL的的连锁相已知连锁相已知；能能准准确确判判断断后后代代从从父父亲亲处处获获得得了了哪哪个个MarkerMa
21、rker等等位位基基因（母亲的因（母亲的MarkerMarker基因型是纯合子）。基因型是纯合子）。http:/ 2）标记辅助选择的策略）标记辅助选择的策略http:/ Bv两阶段选择两阶段选择降低育种成本！基因型选择EBV选择第一阶段：(生产性能测定之前)第二阶段：(生产性能测定之后)利用标记或主基因信息利用表型和系谱信息性能测定2 2）标记辅助选择的策略）标记辅助选择的策略http:/ Cv早期选择早期选择缩短世代间隔！选 择基因型信息亲代信息同胞信息繁殖生物技术+2 2）标记辅助选择的策略）标记辅助选择的策略http:/ 3）影响标记辅助选择的效率的因素）影响标记辅助选择的效率的因素ht
22、tp:/ 利用微卫星DNA标记分析四川乌骨鸡种群的遗传多样性 利用家禽基因组中的10个微卫星标记，对四川6个乌骨鸡种群的等位基因频率、各群体的遗传杂合度、群体间的遗传距离等进行了分析。表明各乌骨鸡群体的遗传多样性较为丰富，并具有较高的选择潜力，各乌骨鸡种群间有一定的遗传距离。研究结果对开发利用我国优良地方鸡种的遗传资源具有重要的参考价值。http:/ 1 1 1）利利利利用用用用核核核核基基基基因因因因组组组组DNADNADNADNA上上上上的的的的高高高高度度度度保保保保守守守守序序序序列列列列作作作作为为为为遗遗遗遗传传传传标标标标记记记记，研研研研究家畜品种的起源与进化。究家畜品种的起源
23、与进化。究家畜品种的起源与进化。究家畜品种的起源与进化。2 2 2 2）利利利利用用用用细细细细胞胞胞胞质质质质内内内内的的的的线线线线粒粒粒粒体体体体DNADNADNADNA（mtDNAmtDNAmtDNAmtDNA），研研研研究究究究家家家家畜畜畜畜的的的的起起起起源与进化。源与进化。源与进化。源与进化。http:/ 限制性酶切片段长度多态性（mtDNA RFLP）进行分析研究，结果表明：中国地方猪种有四种mtDNA RFLP类型；长白猪有三种mtDNA RFLP类型，其中一种与中国地方猪种相同。根据mtDNA RFLP多态性聚类，中国地方猪种与四川野猪的亲缘关系较近，与越南野猪和长白猪的
24、亲缘关系较远。中地方猪种mtDNA的变异程度较低，说明其遗传多样性比较贫乏，提示中国家猪可能起源于一个共同的祖先。猪遗传多样性及起源与进化研究http:/ 采用mtDNA RFLP 和 RAPD 技术分析了16个中国家鹅品种和2个欧洲家鹅品种及2个杂交种共220只个体的核内基因组和核外基因组的多态性。是我国首次对鹅在分子水平的研究报道，获得了一系列重要研究成果，其研究水平得到较高评价，论文在畜牧兽医学报发表，并得到多次引用和检索。中国主要家鹅品种的遗传多样性及起源分化研究http:/ /低低耗耗/ /优优质质/ /抗抗逆逆的的新新品品种种（系系）、研研究究基基因因功功能能和和发发育育调调控控等等基基础础生生物物学学问问题题、人人/ /兽兽疾疾病病的的实实验验模模型型、研研究究医医学学及及兽兽医医学学问问题题方方面面取取得得了了令令人人瞩瞩目目的的成成就就；目目前前正正在在把把转转基基因因动动物物改改造造成成为为医医用用器器官官移移植植的的供供体体，取取代代人人体体器器官官直直接接移移植植；将将转转基基因因动动物物开开发发成成活活体体发发酵酵罐罐，使蛋白药物等高附加值物质的生产实现工厂化。使蛋白药物等高附加值物质的生产实现工厂化。http:/
