动物育种学

动物育种学（共6篇）

动物育种学 篇1

动物育种学是畜牧学科的一门重要分支，是动物生产学科的专业骨干基础课程。动物育种学的前身为家畜育种学，1985年更名。中国农业大学动物育种学课程是全国开设最早的学校，始于20世纪60～70年代。课程的建设一直受到中国农业大学历任主管领导的重视，2002年该课程被批准为高等学校重点学科，并被批准为全国首批“211”工程项目建设学科。2004年动物育种学被评为中国农业大学第一批精品课程建设项目，2005年被评为第二批国家级精品课程。通过课程建设，动物育种学课程在教学内容、师资队伍、教学方法、教学条件建设等方面得到不断改进和提高。本文主要介绍了中国农业大学动物育种学精品课程建设中建立的教与学新体系，并对课程建设中开展的一系列有意义的教学改革方法做深入探讨。

一、教学内容建设

动物育种学课程从家畜的起源和驯化，畜禽主要经济性状的遗传规律，优秀种畜的评估和选择，新品种和新品系的培育，杂种优势的有效利用等方面，系统全面地阐述改良和提高畜禽遗传素质的理论、技术和方法，从而生产出数量多且质量优的畜产品。

在动物育种学课程的发展进程中，如何评定种畜个体的遗传素质，如何分析种群的遗传结构和规律，如何科学高效地制订、组织和实施育种方案，始终是学科发展的重要领域。中国农业大学动物育种学课程的开设就是以上述各相关领域为重点，系统地给学生介绍这些领域的基础理论、方法和技术。值得注意的是，近二十年来，国内外动物育种科学发展十分迅速，新的理论、技术和方法不断涌现，形成了动物分子育种等新的研究领域。为拓宽动物生产专业学生的知识面，学习到最新的动物育种技术和方法，动物育种学课程不断增添新的教学内容，包括个体育种值估计的最佳线性无偏预测（BLUP）方法、人工授精（AI）育种体系、超数排卵与胚胎移植（MOET）核心群育种体系、标记辅助选择（MAS）、数量性状基因座位（QTL）定位、全基因组关联分析（GWAS）、基因组选择（GS）、克隆技术和转基因动物在家畜育种中的应用等，较好体现了本课程的前沿性和时代性。教学内容为动物科学专业学生学习知识、掌握技能、完成学位论文提供了本学科领域的系统基础知识和最新科技成果。

二、师资队伍建设

本课程师资队伍由老、中、青三代成员有机组成，年龄结构、知识结构合理。其中张沅教授、张劳教授、张勤教授先后师承我国动物遗传育种学先驱吴仲贤教授，并先后赴德、美、加拿大等国继续在本学科领域深造，他们具有多年的教学科研和育种实践经验，对动物育种学课程的内涵和发展动向有较全面深入的了解。随着新老成员的交替和学科建设的深入，年轻教师俞英、孙东晓和王雅春、张毅等先后加入动物育种学的师资队伍，主讲或参加了课程的建设，在老教授的言传身教下，教学水平迅速提高，深受学生的好评。目前本课程已建成一支由课程负责人和主讲教师组成的优秀教学骨干队伍。回顾本课程的建设可以看出，遴选和培养年轻教师、不断壮大师资队伍、建立高水平稳定结构的教学队伍一直是本课程建设的基础工作。

三、教学方法与手段的改革与建设

动物育种学课程以启发学生的科学思维方法为指导思想，采用互动式与案例教学相结合的教学方法，形成了独具特色的教学体系和“深入浅出”的教学风格。

1.“以学生为主体、教师为主导”的教学方法。

动物育种学是人们应用遗传理论指导畜禽育种实践的学科，是理论与实践紧密结合的专业课程。我们在教学的各个环节贯彻“以学生为主体、教师为主导”的教学方法，课堂主要讲解重点和难点，以点带面，引导学生阅读教材自学基础知识，阅读相关研究文献和专著，了解学科前沿动态。积极开展课堂讨论和课下讨论，为学生开辟一个自主、生动、互助的学习空间，激发学生的学习兴趣。

2. 开展启发式、参与式、研究式教学。

课堂在讲授重点、难点和学科前沿的同时，通过设问、提问、引导和启发学生独立分析和思考问题。教学过程中，利用课外时间，以“动物育种学教与学之我见”“动物育种方法研究进展”“濒危野生动物遗传资源保护的理论与方法”等为主题，开展学习报告（撰写论文）、课堂报告等多种形式的教学方法，引导学生自主查阅、检索与收集科技文献，学习科技论文的撰写和汇报。通过这些启发式、参与式、研究式教学，使学生思想活跃、学习兴趣增强，不仅加深了对本课程基础知识的掌握，也拓宽了学科视野，提高了实际动手能力。

3. 以知识为载体，讲授解决问题的思维方式和方法。

知识点多少的讲授不一定很重要，关键是通过对本课程的学习，使学生学到高于知识本身的解决问题的思维方式方法。授课的间隙，与学生探讨如何通过自己的思考，将基础学科（如统计学、数量遗传学、动物遗传学）和相关专业（如动物营养与饲料学、兽医学）的学习所得加以灵活运用，从而找到解决各类问题的方法。由此培养学生善于学习、善于思考问题、善于解决问题的能力。

4. 博士生参与教学辅导。

本课程授课对象为中国农业大学动物科学专业大学三年级学生，除课程负责人及主讲教师外，每年授课期间均有3～4名动物遗传育种专业的博士研究生担任助教，每人负责30人（一个小班）的作业批改、答疑、实验课具体指导、反馈学生意见问题等工作，为学生与教师之间建立联系桥梁起了重要作用。教学实践表明，学生对博士研究生参与辅助教学反响良好。

5. 多媒体教学与传统粉笔黑板教学相辅相成。

现代多媒体教学具有快捷、真实、高效、生动、便于课件修改和维护等优点。本课程自制了具有学科特点的多媒体课件，课件经过反复讨论和多次使用逐渐完善，具有图文并茂、提纲携领、引导思维的特点，并在学校教务网上实现了网上教学，现已成为师生共同认同的现代教学手段。值得提出的是，针对本课程在育种值估计、近交系数计算等重要理论学习中涉及大量复杂的计算公式，因此，我们充分利用黑板、粉笔在这方面的优势，将多媒体教学与传统黑板粉笔有机结合起来，二者相辅相成，教学效果良好。

6. 改革考试方法。

本课程不再采用期末考试一锤定音的考试方式。考试成绩由平时、期中、期末三部分组成，分别占总分的30%、30%和40%，其中平时成绩由作业、思考题、实验报告、课堂随机小测验、结课报告等组成，期中、期末考试题目各有30%～50%无标准答案，目的是考核学生分析问题、综合运用知识以及创新的能力。另外，设立奖励分制度，对于学习有进步的同学，勤思考善于提问题的同学以及积极参与课堂报告的同学给予奖励分，以促进学生的学习动力，提高学习效果。刚采取这种考试方式时学生不太适应，现在已不断得到学生反馈喜欢这种考试方法。

四、教材建设

中国农业大学动物育种学课程在2001年之前一直以《动物育种学总论》为教材，各兄弟院校则多以1987年内蒙古农牧学院主编的第二版《家畜育种学》为教材。由于教材内容主要是20世纪80年代以前的动物育种学的传统理论与方法，已不能适应动物育种学科的发展和动物生产的需要。2001年，张沅教授组织全国知名大学的优秀中青年教授主编的新版《家畜育种学》出版，该教材属首批“面向21世纪高等农林教育教学内容和课程体系改革计划”项目，目前已印刷2次。《家系育种学》教材具有全面性、新颖性、前瞻性、综合性、可读性强等特点，出版后的两年时间内，该教材已为国内高等农业院校普遍采用，并受到同行专家和一线授课教师的一致好评。近十年来，动物育种领域又出现了不少新理论和新技术，为促进学科的发展，目前教研组正在筹备该教材的第二版。值得一提的是，欧美国家广泛使用的动物育种学教材《Understaning Animal Breeding》也引入到本课程部分章节的学习，例如在选择这一部分引入了该教材的具体实例，学生们积极参与选择实例的分析和探讨，学习效果提高明显。

五、开展教学改革研究

结合本课程的教学工作实际，开展各种形式的教学研究。2004年，动物育种学课程被立为中国农业大学校级精品课程建设项目，2005年又被评为国家级精品课程，同年，动物育种学课程建设与改革项目获北京市教改项目资助。近10年来，课程组教师发表和编著与动物育种学课程相关的教材、教学参考书8部，其中4部被全国各高等农业院校广泛使用。但是，在教学改革方面，尤其是实验教学改革方面，本课程还存在实验场所以及实验动物难以大量满足等具体问题，需要在今后的教学实践过程中不断改进。

综上，通过在教学内容、师资队伍、教学方法、教学条件建设等方面的不断改革与探索，中国农业大学已初步建立了系统全面、反映学科前沿的动物育种学教学新体系，不仅为我国畜禽育种输送高质量专门性人才，也为培养“厚基础、个性化、研究型”的综合性人才提供了良好平台。

参考文献

[1]张沅.家畜育种学[M].北京:中国农业出版社, 2001.

[2]Richard M Bourdon.Understanding Animal Breeding, Sec-ond Edition.Prentice Hall, 1999.

动物育种学 篇2

动物遗传育种与繁殖学科是第一批在国内本专业领域被批准设有博士点的国家重点学科，并被批准为全国首批“211”工程项目建设学科。本学科设有国家家禽测定中心、农业部畜禽遗传育种重点开放实验室、动物胚胎生物技术重点实验室─“211”工程建设项目、分子及生化遗传实验室、计算机室、细胞遗传实验室、果蝇与赤拟谷稻实验室、动物繁殖实验室。农业部畜禽遗传育种重点开放实验室：实验室总面积约1000平方米，拥有仪器设备固定资产值人民币约1000万元，其中包括DNA自动测序仪、显微操作仪、脉冲场电泳系统、图像分析系统、工作站计算机等大中型设备。动物胚胎生物技术重点实验室：其中包括低温生物学实验室、显微操作实验室及细胞和分子生物学实验室，拥有显微操作仪系统、PCR

仪、自动冷冻仪、荧光显微镜、腹腔内窥镜、体视镜、CO2培养箱和超净工作台、低温离心机、超低温离心机、Milli-Q超纯水仪等大型进口仪器设备。具备从事数量遗传学、分子遗传学、细胞遗传学、免疫和生化遗传学、家畜繁殖学等领域科学研究所必需的实验条件。可承担所有国家级重点科研项目。主要研究方向有：动物分子数量遗传学；畜禽育种的理论与技术；畜禽遗传资源保存的理论和技术；动物繁殖生物技术。本系现有教职工37人,其中中科院院士1人，教授10人（均为博士生导师，其中1人为长江学者奖励计划特聘教授，3人为国家杰出青年基金获得者），副教授10人。在国际学术团体任职者4人，在国内一级学会任副

理事长以上者2人，在国内二级学会任副理事长以上者7人。近5年本学科共承担国家“973”、“863”、“跨越计划”、自然科学基金、国际合作等各类科研项目60余项，总经费达4100余万元。发表论文400余篇，出版专著和教材15部。获国家科技进步二等奖、国家技术发明二等奖等奖项共15项、国际专利1项、国家专利2项。培养博士45人，硕士50人。设有博士后流动站1个，培养博士后7名。

教改项目：

《家畜繁殖学》校一类课程教改项目建设（2001～2003）

《家畜繁殖学》北京市教育精品教材建设项目（2002～2003）

《动物生殖生理》校研究生重点课程建设项目（2003～2005）

获得美国专利 1项：

DNA markers for pig litter size

获得国家发明专利 2项：

（1）简单高效胚胎玻璃化冷冻解冻方法

（2）一步法胚胎玻璃化冷冻保存 国际合作与交流：

近年来本系人员出国合作研究、进修和参加国际会议50余人次，应邀到国内其他院校和单位作学术报告或讲学或技术指导共40余人次。1997年与国家农业生物技术重点实验室合作成功地举办了动物生物技术国际会议，有近20个 国家的约300名从事动物生物技术的科学家参加了会议。2000年再次与国家农业生物技术重点实验室合作举办了中欧动物生物技术研讨会，有来自10余个国家的约80人参加了会议。2003年12月又与华南农业大学动物科学学院合作成功地举办了动物功能基因组学与体细胞克隆国际会议。来自10余个国家的约30人参加了会议。这些合作研究和学术交流对本系学术水平的提高起到了很大的促进作用，同时也大大提高了本系在国内外的知名度。特聘教授岗位：

本学科在“数量遗传学与动物育种方向”与“分子遗传学与动物育种方向”均设有特聘教授岗位，拟招聘年龄在45周岁以下，能从事科研教学第一线工作；具有博士学位；国内应聘人员应是国家杰出青年基金获得者;国外应聘人员应具有相当于assistant professor职称(需有证书)；能胜任本学科核心课程“数量遗传学与

动物育种”或“分子遗传学与动物育种”之一讲授任务的科研工作人员。受聘者将主要从事“数量”或“分子”方向之一领域的科研工作。受聘者的工作目标是：至少在上述的一个研究领域或分支领域中取得世界领先的研究成果。李宁教授作为第一批授聘人员成为我系的特聘教授。动物繁殖研究方向：

动物育种学 篇3

1 主效QTL育种

主效QTL育种除具有常规育种技术的优点 (能有效利用具有加性效应的基因座) 外, 还能利用具有互作效应和上位效应的基因座来改良动物重要生产性状。从理论上讲, 任何一个可观察的QTL在连锁图谱中都可找到一个与之连锁的DNA标记。对主效基因或标记的连锁基因, 结合传统育种技术和物种生物学特性, 通过候选基因法或基因扫描法检测个体与群体的遗传组成, 将上述遗传与表型数据经现代生物统计方法进行处理可以建立选择强度大、效果好的综合的动物育种技术。

1.1利用QTL育种理论的核心要素

(1) 记录数量性状的表型值, 基因型选择结合表型选择是建立优良基础群体和选择优良亲本的核心技术。

(2) 测定已知位置的多态遗传基因型, 依据群体或家系QTL等分析结果。

(3) 避免近亲繁殖是建立优良品种和进一步保护品种优良性状的关键环节, 利用共显性分子标记可以准确检测群体或家系的基因和基因型频率。

(4) 如发现了连锁关系, 则通过统计手段推测与标记临近的QTL位置, 效应值大小及QTL等位基因间的频率, 一旦在标记区间内发现存在QTL, 下一步就是分离和鉴定QTL本身, 即通过比较图谱研究法和组织特异性DNA文库来筛选侯选基因。

2 MAS育种

MAS是指由于某些容易识别的DNA标记与某一数量性状基因座存在相关性或连锁关系, 通过判断标记的基因型对种畜进行选择的方法, 对数量性状进行直接选择或与之相连锁的DNA进行标记辅助选择来改良动物生产性状, 从而提高动物生产效率和经济效益。无论是标记距离较远的连锁平衡选择, 标记距离较近的连锁不平衡选择, 还是基因辅助选择都有很多优点, 可以做出早期选种, 减少了繁琐的性能测定;缩短世代间隔, 提高选择的准确性、提高选择强度, 降低育种成本, 加快遗传进展, 特别对于遗传力低的性状、晚期表现性状, 以及活体难于度量的性状更具有价值。

3 动物分子育种进程

1974年首次提出用限制性片段长度多态性 (RFLP) 作为遗传标记, 开创了直接用DNA作为遗传标记的先河;1970s发现了与肉牛产肉性能有关的双肌 (Doppellender) 基因, 影响家禽体型大小的矮小 (Dwarf) 基因与猪应激敏感性和瘦肉率有关的 (Weawer) 基因;1980s发现了与澳洲美利奴羊高繁殖力有关的 (Brooroola Fecb) 基因;1990s发现了与奶牛产奶性能有关的 (Weawer) 基因, 与猪繁殖力有关的雌激素受体ESR基因;1994美国PIC公司将ESR基因型加入核心群母系的选择指数中, 使产仔数的遗传进展提高了30%, 其后代杂种母猪的平均窝产仔数也有明显提高;1999美国ARS公司将猪主要组织相容性复合体MHC基因作为分子标记进行辅助选择在大约克猪中育成了仔猪腹泻和水肿病的抗性猪;2001我国第一个关于猪产仔数的DNA标记, 使整个种群产仔数提高了0.8头, 利用传统选择方法则需至少20年以上;2003年在鸡分子标记技术发展与育种应用方面, 鸡性连锁矮小基因突变体的发现为农大3号小型节粮蛋鸡培育提供了分子基础, 节约饲料20%, 每只平均可增收9元;2006年基因组选择技术分别在鸡群 (荷兰) , 牛群 (澳大利亚) 中大规模商业应用;2008年Avoncrof计划将基因组选择应用于奶牛的选育。

在动物育种上近交的科学利用 篇4

1 近交的遗传学效应

1.1 近交可促使等位基因纯合

近交可增大同基因型交配的概率, 属于不完全的同型交配, 其后果必然使动物群体纯合基因型频率升高, 杂合基因型频率降低。在高等动物中这种效应最强烈的近交形式为亲子交配和全同胞交配。因为近交是按亲缘程度进行的, 所以近交对机体各对基因具有相同的效应, 既能使显性基因纯合, 也能使隐性基因纯合;既能使优良基因纯合, 也能使有害基因纯合[1]。

1.2 近交能降低群体平均值

数量性状的群体平均值本质是基因型值的平均数。数量性状的基因型值包括基因的加性效应和非加性效应两部分, 加性效应是贡献基因积加作用引起的;非加性效应是由显性效应和互作效应构成, 显性效应和大部分的互作效应都存在于杂合子中, 因此, 非加性效应值也可以大致地称为杂合效应值。随着群体中杂合子频率的降低, 群体的平均非加性效应值也减小, 因此, 数量性状的群体表型平均值也就降低, 这是近交衰退的主要原因。近交降低群体均值的大小与近交程度、基因互作效应及基因频率等因素有关[2]。

1.3 近交使群体分化

近交使个体基因型趋向纯合的同时, 使群体发生分化。经过近交, 群体中杂合子频率逐代减小, 纯合子频率逐代增加, 最终使群体分化为几个不同的纯系。对1对基因来说, 可分化为2个纯系;n对基因可分化出2n个纯系。在群体分化的基础上加强选择, 可以达到固定某种基因型的目的[1,2]。

2 近交的育种学作用

2.1 固定优良性状

在动物育种过程中, 若出现了符合要求的理想性状, 无论这个性状是显性的还是隐性的, 都可以采用同质选配加近交的方法, 使优良性状的基因型迅速纯合, 稳定其遗传性, 使得优良性状能够确实地遗传给后代[2]。

2.2 揭露有害基因

由于有害性状大多受隐性基因控制, 在远交情况下有害基因常处于杂合状态, 隐藏而很少表现。近交促使等位基因纯合, 隐性有害基因暴露的机会就增多了, 因而也就可以及早地把表现隐性有害性状的个体淘汰, 使群体中有害基因的频率大大降低[3]。

2.3 保持优良个体的血统

在动物育种过程中, 当畜群中出现个别特别优秀的个体时, 为了尽量保持这些优秀个体的特性并扩大其影响, 可以围绕这些优秀个体开展近交, 逐步壮大优秀后代群体规模, 使优良基因得以较好地传承并扩散[1,2]。

2.4 提高畜群同质性

近交使基因纯合的另一结果是造成畜群的分化, 使群体逐渐分化为若干基因型纯合的类型, 通过选择、分群, 可以得到几个比较同质的畜群, 达到畜群提纯的目的[1,3]。

3 近交程度的衡量

近交程度的大小取决于交配双方的亲缘关系, 亲缘关系愈近的个体之间交配, 近交程度也愈高。双亲个体间的亲缘程度取决于共同祖先的多少及到共同祖先代数的远近。衡量近交程度的方法主要有3种。

3.1 罗马数字表示法

这种方法是用罗马数字表示共同祖先在个体系谱中所处的代数, 代数越高则说明亲缘程度越小, 如“AⅠ-Ⅱ”则表示共同祖先A在母系出现在Ⅰ祖代, 在父系出现在Ⅱ祖代, 为母子交配;“BⅡ-Ⅲ”则表示共同祖先B在母系出现在Ⅱ祖代, 在父系出现在Ⅲ祖代, 为姑侄交配[3]。

3.2 近交系数计算法

近交系数是近交所产生的后代个体的遗传指标, 也可理解为一个个体的两个相同等位基因来自同一祖先的概率, 利用通径系数原理可以计算个体的近交系数, 公式为:FX=∑[ (12) n1+n2+1 (1+FA) ]。当个体的近交系数在0.78152%以上时可认为是近交, 否则为非近交。近交系数的大小决定于双亲间的亲缘程度, 亲缘程度的度量是用亲缘系数, 亲缘系数是指两个体间的遗传相关, 也可以利用通径系数理论进行计算, 从另一角度反映近交程度[3]。

3.3 畜群近交程度估算

当畜群较小时, 可先计算每一个体的近交系数, 再求其平均值, 即为畜群的平均近交系数;当畜群较大时, 可采用随机抽样或分类抽样法, 计算个体近交系数, 然后再求平均值;当长期闭锁的群体, 每世代畜群近交系数增量可用公式ΔF=1/ (8Ns) +1/ (8ND) 估算, n世代的近交系数可用公式Fn=1- (1-ΔF) n求得[4]。

4 近交的应用时机

4.1 在杂交育种过程中

杂交育种是常规育种技术中使用最普遍的方法。在杂交创新阶段, 通过各种形式的杂交, 使两个或两个以上品种的优良性状组合在一起, 创造出符合育种要求的理想型杂种;接着进入自繁定型 (横交固定) 阶段, 在该阶段中应有目的、有计划地使用近交, 并与同质选配相配合, 使基因型尽快纯合化, 使理想的性状更快、更好地固定下来。

4.2 品系繁育时

品系繁育是一种重要的育种手段, 又是一种独特的育种方法, 在动物育种上具有广泛的用途。当在畜群中发现一头优秀的种畜时, 以这头优秀个体为中心进行近交, 并以该优秀种畜为理想标准选留其后代, 结果使原来仅为个体所特有的优秀品质转变为群体所共有的特征, 这样建成的具有突出优点的畜群称为单系或品族。

在建立专门化品系时, 可选择一部分具有亲缘关系的优秀个体, 集中起来, 采用同胞选配等高度的近交形式, 使群体近交系数保持在37.5%以上, 进行继代选育, 这样可以建成纯合程度较高的近交系。

4.3 在杂种优势利用时

杂种优势利用是一整套系统工作, 而杂交亲本种群的“选优、提纯”是一项最基本的环节。通过选择使亲本种群原有的优良高产基因频率尽可能增大, 利用近交可使亲本种群在主要性状上纯合基因型频率尽可能增加, 个体间的差异尽可能减少。在纯合基因型频率增加的同时, 优良基因的频率也相应提高, 因此, “提纯”也促进了“选优”。只有对亲本种群选优提纯, 配合力测定才更准确, 才能造成杂交双方基因频率的较大差异, 杂种优势才会更强, 杂种群体才更整齐、更规格化。

4.4 在本品种选育时

本品种选育的目的既要保持品种纯度, 又要提高整个品种质量, 为此应建立完整的良种繁育体系。在地方良种场育种核心群内, 为了建立品系或迅速提高纯度, 可采用适当程度的近交, 但在良种产区或一般繁殖场和饲养场, 则应避免使用近交。

5 利用近交时应注意的问题

5.1 必须有明确的近交目的

近交只能在动物育种工作需要时才使用, 只宜在培育新品种、建立新品系、种群提纯与保纯的过程中采用之。选作近交的公母双方, 只能是那些通过鉴定认为品质优良、体格健壮的优秀个体, 而质量不高的家畜是不允许近交的;要强调亲缘程度与生产性能的统一, 离开生产性能的亲缘程度毫无育种上的意义;要及时分析近交效果, 做到适可而止, 原则上要求达到尽可能的基因纯合, 但同时又不要超越可能出现衰退的界限。在无目的或目的性不明确的情况下, 一般应避免近交[3]。

5.2 灵活运用各种近交形式

近交的形式很多, 不同的近交形式其效果也不同, 在动物育种上可根据需要灵活运用。如为了使优良公畜的遗传性尽快固定下来并使之在后代中占绝对优势, 可使用“父女、祖父与孙女”这样连续与一个优良公畜回交的形式;若为了使优良母畜的遗传性占优势, 则可用“母子、祖母与孙子”交配的形式;若为了使公母双方的优良品质在后代中均得到表现, 或为了更大范围地扩大某一优良祖先的影响, 则可用同胞、半同胞或堂 (表) 兄妹等同代近交[4]。

5.3 控制近交的速度和时间

近交的速度是快些好还是慢些好, 不能一概而论, 这取决于育种群的质量以及种畜的遗传品质。若采用高度的近交, 所有基因全面急速纯合, 整个有机体变化过大, 各部分一时来不及重新协调, 会出现体质衰弱现象, 为慎重起见, 可采用先慢后快的办法, 先用半同胞交配的形式进行探索, 当发现效果良好时, 再加快近交的速度, 加大近交程度。然而在杂交育种的横交固定阶段初期, 当畜群素质较好时, 也可采用先快后慢的方式, 因为此时杂种优势明显, 对近交的耐受力较强, 先采用全同胞或亲子交配使优良基因迅速纯化固定, 使不良隐性基因急速纯合暴露以便清除, 然后再转为程度较轻的近交, 以避免近交衰退的过度积累。

关于近交使用时间的长短, 原则上达到目的后尽快停止, 及时转为程度较轻的中亲交配或远交[4]。

5.4 严格选择

近交必须与选择密切配合才能有所成效, 单纯的近交不但达不到预期的效果, 而且往往是危险的。首先必须选择优秀的个体进行近交, 那些品质低劣、缺点很多、生产性能不高的个体相互近交, 只能使缺点在后代中更为加深而严重, 生产性能也更为低劣, 只有在公畜与母畜的优良性状基本同质的情况下, 近交才能发挥应有的作用。对近交产生的后代更应该严格选择, 近交本身不能改变基因频率, 只有通过选择, 淘汰不良的隐性个体, 才能使有害或不良的基因频率下降。所以对近交后代要密切注意有害或不良性状的出现, 只有将纯合暴露的有害性状全部清除, 才能使近交的有益效果得以充分实现。另外, 不同的畜种、不同的个体对近交的耐受能力差异很大, 有的个体当近交系数为10%时已出现明显衰退, 而有的个体虽高达25%却并无任何性状表现恶化。因此, 在近交时一定要进行严格的个体选择, 只有那些体质结实、外形良好、健康正常的个体才能继续用来近交[3]。

6 近交衰退的防止

6.1 淘汰衰退个体

近交时的淘汰率应比非近交时大得多, 也就是坚决将那些不合理想要求、生产力低、体质衰弱、繁殖力差、表现有衰退迹象的个体, 毫不犹豫地从近交群中清除出去, 供作其他用途[3,4]。

6.2 加强饲养管理

近交所生的个体, 遗传性较稳定, 种用价值较高, 但生活力差, 对饲养管理条件要求较高, 如果能满足它们的要求, 就可暂时不表现或少表现近交带来的不良影响, 如果饲养管理条件不能满足它们的要求, 则遗传和环境的双重不良影响将导致更严重的衰退。

6.3 进行血缘更新

在进行一、二代近交之后, 为防止不良影响的过多积累, 可以从外地或外场引进一些同品种同类型但无亲缘关系的种公畜或冷冻精液进行血缘更新, 为此目的的血缘更新要注意同质性, 即应引入有类似特征、特性的种畜, 否则就会使近交的作用完全被抵消, 造成前功尽弃的局面[3]。

6.4 做好选配工作

群体中要留足够多的种公畜, 制定周密的配种计划, 严格掌握近交的程度, 避免被迫近交, 使群体中近交系数的增量控制在较低水平[4]。

7 结语

综上所述, 近交确是获得稳定遗传性的一种高效方法, 只要根据不同情况灵活运用各种近交方法, 科学利用, 就可以加快育种进程, 提高畜群同质性, 尽快实现育种目标。但是衰退这一近交的副作用, 需要切实地防范。只要做到有目的地、正确地应用各种近交形式, 并采取得力措施防止衰退现象的产生, 就能够使近交的有利作用充分发挥出来[5,6]。

摘要：近交具有促使等位基因纯合、降低群体均值的效应, 具有固定优良性状、揭露有害基因、保持优良个体的血统、提高群体同质性的作用;在动物育种上, 应很好把握近交的应用时机, 准确衡量近交的程度, 灵活运用近交的方法, 严格控制近交的速度和时间, 并采取多种措施防止近交衰退的发生, 使近交的有利功能充分发挥出来。

关键词：近交,遗传效应,应用时机,动物育种

参考文献

[1]北京农业大学.动物遗传学[M].北京:农业出版社, 1980, 144-148.

[2]锦州畜牧兽医学校.家畜遗传育种学[M].北京:中国农业出版社, 1990, 174-192.

[3]内蒙古农牧学院.家畜育种学[M].北京:农业出版社, 1980, 124-215.

[4]李婉涛.动物遗传育种学[M].北京:中国农业大学出版社, 2000, 221-282.

[5]苏国生, 蒋树威.亲缘系数和近交系数通用程序设计[j].畜牧与饲料科学.1992, (01) :12-14

动物育种学 篇5

1畜禽分子育种技术的内涵

1.1 畜禽分析育种技术的发展历程

在动物育种中, 为了提高畜禽生产性能, 人们对畜禽的表型进行了选择, 如:孟德尔开创了动物育种学的新时代, 发现了遗传规律。20 世纪20 年代, 美国遗传学家赖特、英国遗传学家费希尔以及霍尔丹等奠定了数量遗传学的理论基础。1937 年, 美国学者拉什初步奠定了现代动物育种的理论基础, 出版了《动物育种方案》。从1950 以来, 畜禽育种工作取得了巨大的进展, 数量遗传理论逐步成了主要育种手段, 被应用到了动物育种实践中, 畜牧生产水平也得到了极大的提高。进入20 世纪80 年代以来, 畜禽遗传改良的速度呈现了变慢的趋势, 虽然经历了相对长期的选择, 但是急需寻求一种剧透突破性的育种方法。在这一时期中, 以分子数量遗传学为理论基础的分析育种随着分子生物学等发展, 逐渐产生了DNA分析标记, 使畜禽数量性状图谱越来越系统化和完善, 即:分子遗传标记技术的成熟。一些数量性状位点被确定, 为畜禽改良提供了新的有效手段, 发现和鉴定了一批经济性状关联的DNA分子标记和功能基因, 其中最重要的是如何利用分子遗传标记对数量性状基因型进行辅助选择。从基因型水平上, 分子标记辅助育种通过寻找与重要性状紧密连锁的DNA分子标记, 加快了育种进程, 实现了对目标性状的直接选择, 提高了育种效率。

1.2 畜禽分析育种技术的现状

畜禽遗传改良的多数目标性状都是数量性状, 标记信息所能带来的准确性主要取决于他能够解释遗传变异, 但是标记辅助选择可以提高畜禽育种效率。受多个基因控制, 畜禽遗传改良的每个基因智能结束很小比例的遗传变异。因此, 发现的基因或标记也只能解释较小比例的遗传变异。通过候选基因、数量性状基因作定位等策略限制了标记辅助选择在畜禽育种中的应用, 都难以显著提高育种值估计的准确性。

人类基因测序的完成推动了农业动物基因组研究工作, 而动物基因组测序的完成和高通量基因分型技术的快速发展, 产生了海量数据, 出现了高密度的SNP芯片, 极大地促进了数量遗传学的发展。为了将高密度全基因组标记信息更有效的用于遗传改良, 随着大多数畜禽物种高密度全基因组SNP分型芯片的开发和成本降低, 2001 年Meuwissen等利用基因组水平的遗传信息, 通过检测覆盖全基因组的分子标记, 对个体进行遗传评估, 首次提出了全基因组选择方法, 以期获得更高的育种值估计的准确度。近年来, 全基因组选择方法已经成了世界畜禽遗传育种领域新的研究热点, 极大地促进了动物育种与生产的发展。

为了达到多性状选育的育种模式, 在全基因组层面上, 全基因组选择是分析目标性状表型的所有遗传变异, 具有无可比拟的优势, 能够同时选择多种经济性状。

2 分子育种技术在动物性状改造方面的应用

标记辅助选择的应用在动物遗传育种中, 可以使遗传进展从15% 增加到30%, 模拟研究表明, 根据这种趋势, Edwards and Page等采用标记辅助选择比传统指数选择的理论相对效率可提高24 倍, MAS的总遗传进展可以达到44.7%~99.5%。这说明与只利用表型和系谱信息的常规选种方法相比, 由于充分利用表型系谱和遗传标记的信息, 标记辅助选择具有更大的信息量。目前, 在动物选育中, MAS已经得到了广泛的应用, 已经检测出了很多由分子标记定位的控制动物重要经济性状的主基因。如:1996 年, 为了清除育种群中的氟烷敏感基因, 全球最大的猪育种集团PIC公司利用DNA标记技术, 使商品猪的肉质得到了明显的改进, 猪死亡率由过去的4%~6% 降至0;而在皮特兰猪中, 1995 年Hanset等在3次回交后, 获得氟烷阴性的皮特兰品系, 并已经将大白猪的正常等位基因固定。另一个成功的例子是在商业化瘦肉型猪繁育体系中, PIC公司导入中国梅山猪的高繁殖性能基因, 使产仔数的遗传进展提高了30%, 将ESR基因型作为参数加入核心群木系选择指数中, 使核心群母猪后代杂种母猪平均窝产仔数也有了明显的增加。国际上其他猪育种公司也取得明显的效果, 在应用DNA标记技术改良肉质性状等方面做了大量工作。如:法国、新西兰等发现了很多与肉质生长和繁殖性状有关的基因, 将一些信息用于了畜禽育种中。如:基因猪热激蛋白70.2 基因与生产性状有关的生产激素基因类胰岛素因子基因等。同时也发现了一些与FecB基因相连锁的分子遗传标记等。另外根据国际牛协的统计, 目前, 全世界超过50000 头奶牛进行了50000 个标记的基因分型, 许多国家用基因分型方法对奶牛的表型和家系进行了选择, 奶牛的选择育种已从遗传学向全基因选择转变。

我国前期的大量工作已经为主要畜禽基因组选择的实施铺平了道路, 如:随着近年来奶牛生产性能测定体系的建立和完善, 在我国的奶牛育种中, 已经为估计SNP标记效应奠定了基础, 积累了大量可靠的生产性能测定数据;同时, 已经为定制鸡、猪等SNP芯片提供了条件, 检测出大量针对我国鸡、猪特有品种的SNP标记。同时我国已经开展了很多单倍性推断和育种值估计方面的研究工作, 为我国畜禽基因组的选择开展提供了不可多得技术支持和资源优势。

在国际上, 新西兰增加了基于基因组信息选择种公牛数目, 减少了后裔测定公牛数目。并且为了能够降低未来基因分型的费用, 如果确定参考群体后, 和基于系谱信息估计的育种值相比, 低密度的基因分型就会获得基因结果, 母牛和公牛会的育种值具有更高的准确性。2010 年, 在美国安格斯牛上, Macciotta等借助50K芯片对屠宰性状进行了基因组育种估计, 得到0.50-0.65 准确性。2012 年, 为了分析多个重要的经济性状, 在美国利木赞和西门塔尔肉牛山, Saatchi等参考2239 头利木赞和2703 头西门塔尔牛群体, 实施了基因组选择, 基因分型使用的是Illu-mina的50K芯片, 结果表明基因组育种值较高的准确性。另外, 为了降低后裔测定和公牛选种在现有育种体系中的重要性, 美国等正在研究将全基因组选择等新技术引入到奶牛育种体系中, 进而合理利用杂交育种带来的杂种优势, 消除杂交育种带来的品种不纯等负面影响。在猪的育种中, 使用杂种猪作为参考群体进行基因组选择来进行选择纯种猪, 可以充分利用杂种优势和品种互补, 能够允许进行一个更有效的选择。2011 年, 在蛋鸡上, Wolc等使用了基因组选择, 结果表明在蛋鸡早晚期选择中能够显著的提高准确性。而在肉鸡群体中, Gonzalez等也实施了基因组选择, 为了对肉鸡饲料转化率进行研究, 他们选用了333 只测定的公鸡作为参考群体, 并且选用了61 只后裔测定的公鸡作为验证群体。而在水产动物中, 为了开展大西洋鲑鱼抗病和寄生虫等经济性状的分子育种研究, 挪威大西洋鲑鱼育种公司联合Affymetrix公司设计了包含923, 627SNPs的高密度芯片。由此可见, 在猪、羊、鸡、水产动物中, 目前基因选择应用范围内不及奶牛广泛, 研究报道还比较广。

摘要：动物分子育种的内容包括转基因育种和基因组育种等方面, 是利用DNA重组技术, 根据分子遗传学和数量遗传学理论, 改良畜禽品种的新方法。本文通过分析畜禽分子育种技术的内涵, 探讨了分子育种技术在动物性状改造方面的应用, 并提出了一些对策措施和政策建议, 以期能够促进分子育种技术在动物性状改造方面的发展。

关键词：分子育种技术,动物性状,改造,应用

参考文献

[1]张哲, 张勤, 丁向东.畜禽基因组选择研究进展[J].科学通报, 2011 (26) .

[2]鲁绍雄, 吴常信.动物遗传标记辅助选择研究及其应用[J].遗传, 2002 (03) .

动物育种学 篇6

一、FQ-PCR技术的原理

FQ-PCR技术是一种在PCR体系中加入荧光基团, 利用荧光信号的积累实时监测整个PCR进程, 最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。在PCR反应中加入非特异性的荧光染料或特异性荧光探针, 根据荧光信号的增加和PCR产物的增加完全同步的原理, 实现对目标物质量变的实时监测。

1. FQ-PCR技术的反应原理

FQ-PCR所使用的荧光物质主要有两种:荧光染料和荧光探针。

(1) 荧光染料 (SYBR GreenⅠ) 1992年Higuch等在PCR反应管中加入EB, 反应进行过程中, PCR产物增加, EB与DNA双链结合发出荧光强度也逐渐增加。他们通过连续照相动态观察荧光强度的变化, 并以此定量PCR产物的多少, 成为最早的实时定量PCR。SYBR GreenⅠ是一种结合于小沟中的双链DNA结合染料。与双链DNA结合后, 其荧光增强为原来的1 000倍, 利用该染料的理化特征来指示扩增产物的增加, 在PCR反应体系中, 加入过量的SYBR荧光染料, 该染料与双链DNA结合, 发出荧光信号。而不掺入链中的染料仅有微弱的荧光信号背景, 从而保证荧光信号的增加与PCR产物的增加是同步的。此方法有许多优点:它可以与所有DNA双链结合, 不必因为模板的不同而特别制定, 设计的通用性好, 且价格较低, 但是, 由于SYBR GreenⅠ能与所有的双链DNA相结合, 因此由引物二聚体、单链二级结构以及错误的扩增物引起的假阳性会影响定量的精确性。引物二聚体、单链二级结构的片段一般很小, 其 (Tm) 通常都比目标PCR产物的Tm低, 因此可以调节读板温度, 即引物二聚体Tm<读板Tm<特异产物Tm, 这时引物二聚体已变性, 与之结合的SYBR GreenⅠ都脱离下来, 可以消除引物二聚体的影响。此外, 在一个反应管中同时检测多个目的基因的表达情况也不能用此方法。

(2) 探针1991年Holland等首次运用不可延伸的寡核苷酸杂交探针与模板结合, 然后利用DNA聚合酶的5′→3′核酸外切酶活性将探针切断, 使探针的能量传递结构被破坏发出荧光来定量PCR产物。探针类是利用靶细胞序列特异杂交的探针来指示扩增产物的增加, 常见的几种探针:Taqman探针, 分子信标, LUX Primer。现在我们分别介绍以下几种方法。

Taqman探针:该方法在一条20多bp的寡核苷酸探针的5′端标记上荧光发射基团FAM (6-羧基荧光素) 和3′端标记淬灭基团TAMRA (6-羧基四甲基丹诺明) , 根据FRET原理, 探针完整时发射基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收;当PCR扩增时Taq酶的5′→3′外切酶活性会从5′端将探针水解为单核苷酸, 使荧光发射基团和荧光淬灭基团脱离, 从而发出荧光信号, 即每扩增一条DNA链, 就形成一个游离的荧光分子, 使荧光信号累积与PCR产物形成完全同步。

分子信标:分子信标是一种呈发夹结构的茎环双标记寡核苷酸探针。对探针的要求是, (1) 探针一个臂的末端即5′端有荧光标记物, 另一个末端即3′端有淬灭基团; (2) 在没有模板时, 两端的核酸序列自身互补配对; (3) 当有特异性的单链DNA存在时, 探针也与其配对。在FQ-PCR反应体系中, 模板与探针配对, 使发夹结构变成一个开放的线性结构, 5′端荧光基团和3′端淬灭基团彼此在空间上产生足够的分离, 从而产生的荧光可被检测到。

LUX Primer:该方法是利用荧光标记引物来实现定量的一种技术。使引物同时起到探针的作用, LUX引物一般为20～30个碱基, 具有类似与分子信标的发夹结构。引物对中的一个引物5′端或3′端用荧光基团标记, 在没有单链存在的情况下引物与模板自身配对, 成发夹结构, 有模板存在的情况下, 引物与模板配对, 发夹结构打开, 发出特异的荧光信号。

2. FQ-PCR技术的定量原理

(1) 两个重要的概念 (1) 荧光域值 (Threshold) :以PCR反应的前15个循环的荧光信号作为荧光本底信号, 一般荧光域值定义为3～15个循环的荧光信号的标准偏差的10倍。 (2) Ct值:C代表Cycle, t代表threshold。其含义是:在PCR循环过程中, 荧光信号开始由本底进入指数增长阶段的拐点所对应的循环次数, 也称循环阈值。

(2) FQ-PCR定量的基本原理荧光染料不掺入DNA双链或探针的荧光基团和淬灭基团的距离足够近时, 也会有微弱的荧光信号。在FQ-PCR反应中, 对整个PCR反应扩增过程进行了实时的监测和连续地分析扩增相关的荧光信号, 随着反应时间的进行, 监测到的荧光信号的变化可以绘制成一条荧光扩增曲线。此曲线分为三段, (1) 背景信号阶段。扩增的荧光信号被荧光背景信号所掩盖, 无法判定扩增产物的变化; (2) 扩增阶段。PCR终产物的对数值与起始模板拷贝数之间存在线性关系, 可以选择此期进行模板定量分析; (3) 平台期。在此期荧光信号不再呈指数增加, PCR产物的与起始模板拷贝数之间没有线性关系。为了便于定量和比较, 在荧光扩增阶段, 设定两个概念:Ct, 荧光域值。经数学证明, Ct值与模板DNA的起始拷贝数 (dRn) 存在严格的负线性关系, 起始拷贝数越多, Ct值越小。利用已知起始拷贝数的标准品可作出标准曲线, 因此只要获得未知样品的Ct值即可从标准曲线上计算出该样品的起始拷贝数。

(3) FQ-PCR定量的方法在实时荧光定量FQ-PCR中, 模板定量有两种策略, 即相对定量和绝对定量。

绝对定量:是用外标准品定量的制备来实现绝对定量, 可以通过化学合成的目的基因;或是将PCR的扩增产物直接梯度稀释;或是将PCR产物克隆到载体上, 然后抽提质粒, 经过测量浓度和拷贝数可准确定量。它的优点是稳定、准确。缺点是标准品不容易稳定保存。

(2) 相对定量:用一系列已知外参物做标准曲线, 根据该标准曲线得到目的基因和管家基因的量, 再将目的基因同管家基因的比值作为定量的结果。管家基因作用是用于核苷酸拷贝数的比较、反映反应体系内是否存在PCR扩增的影响因素, 常用的看家基因有GAPDH, β-actin, β2微球蛋白和rRNA。该方法的缺陷是要求外参、目的基因和管家基因的扩增效率一致。

二、FQ-PCR在动物遗传育种中的应用

1. mRNA表达的研究

在动物遗传育种中, mRNA表达谱的可靠定量是很重要的, 实时荧光定量PCR以其高敏感性和准确性在m RNA定量中越来越受到青睐。

实时荧光定量PCR准确检测样品的前提条件是构建重组标准品质粒和制定标准曲线。韩彩霞、赵德明等人采用绵羊组织的m RNA经荧光定量PCR扩增后, 将扩增产物回收纯化后, 用连接酶与p GEM-T载体连接, 将连接产物转化到感受态大肠杆菌, 然后提取质粒DNA, 经质粒PCR扩增、酶切和测序鉴定证实重组质粒构建成功。成功构建的标准品质粒和标准曲线是m RNA表达水平定量的基础, 对绵羊的各组织器官中的PrP进行定量, 进而确定PrPmRNA表达的水平。

刘国庆、黄志国等对羔羊IGF-I和IGF-IR基因表达的发育性变化进行研究, 通过FQ-PCR分析发现羔羊肝脏组织中IGF-I和IGF-IR基因表达量有特定的模式, IGF-IR的基因表达水平的变化不依赖于IGF-I的基因表达水平。为羔羊的生长发育规律提供了理论依据。

张永宏、孙玉成等为阐明代谢产物非酯化脂肪酸 (NE-FA) 、β-羟丁酸 (BHBA) 和葡萄糖 (GLU) 在乳牛肝糖代谢、脂代谢中的调控作用, 运用实时荧光定PCR法观察了NEFA, BHBA和GLU对体外培养新生犊牛肝细胞胰高血糖素受体 (GLNR) mRNA丰度的影响。结果表明:随着培养液中m RNA浓度的升高, GLNRmRNA的表达量逐渐增加, 代谢产物NEFA, BHBA和GLU直接调控乳牛肝胰高血糖素受体m RNA的表达。

孙培明、鲍恩东等对适应性饲养到30日龄时的肉鸡进行热应激处理, 通过热休克蛋白70 (heat shock protein70, HSP70) m RNA荧光定量PCR方法检测热应激处理肉鸡组织中HSP70m RNA含量。实验选用3-磷酸甘油醛脱氢酶基因 (GAPDH) 作为内参照, 体外转录的RNA和阳性质粒作为两种标准品。结果显示, 实验所建立和优化的FQ-PCR反应体系是理想的。

李玉保、鲍恩东等根据HSP90, HSP70, GAPDHmRNA序列, 设计合成引物, 将FQ-PCR扩增的基因片断克隆到载体, 重组质粒经筛选、鉴定体外转录出RNA, 梯度稀释作为阳性模板, 用标准曲线制定和样品检测, 结果标明:运输应激可以影响HSPm RNA转录水平的变化, 并且对不同家族的HSPm RNA转录水平的影响不同, HSP70mRNA的转录水平有望成为猪运输应激的判定指标之一。

2. 转基因动物的检测

薛利军、王永智等运用实时荧光定量PCR对20余种细菌进行多序列比对与进化分析, 结果表明:设计的FQ-PCR引物的靶向序列, 仅对PA16SrDNA有高度同源性;FQ-PCR方法检测PA, 其灵敏度达36pgμL的基因组DNA或 (2.1×103±3.1×102) 拷贝/μL的16Sr DNA基因, 并且具有很强的特异性;从细菌DNA提取到FQ-PCR检测, 可在2h左右完成PA鉴定。较传统的培养鉴定法而言, 以16SrDNA作为FQ-PCR靶基因快速检测PA具有很好的研究价值与应用前景。

三、小结与展望