第十章 分子遗传标记在 家畜育种中的应用
分子遗传标记及其在畜牧业中应用
分子遗传标记及其在畜牧业中应用杨永栋，张璞，王子雄，王彦贵，李志刚，潘从寿甘肃农业大学动物科学技术学院甘肃兰州 730070E-mail: yyd88@摘要：近年来, 随着生物技术发展, 分子遗传标记技术获得了迅速发展, 文章系统介绍了分子遗传标记技术和概述了分子遗传标记在畜牧中的应用远景。
关键词：遗传标记多态性动物育种1. 分子遗传标记技术概述20世纪70年代,科学家发展了DNA重组技术,而已在试管内操作基因,改造基因,甚至再分子水平上创造新的生命个体和物种,这些技术为改造作物和家畜品种的改良提供了新的有效手段.80年代以来.随着PCR技术和新的电泳技术的产生，各种分子标记业随之发展起来，给动物育种方面带来了更新的生机和革命性的变化。
2. 常见分子标记的介绍目前常用的有：限制性片段长度多态性(ＲｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎＦｒａｇｍｅｎｔＬｅｎｇｔｈＰｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍｓ,ＲＦＬＰｓ)[1]、随机引物扩增多态性ＤＮＡ(ＲａｎｄｏｍＡｍｐｌｉｆｉｅｄＰｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃＤＮＡ,ＲＡＰＤ)[2]、微卫星ＤＮＡ(ＭｉｃｒｏｓａｔｅｌｌｉｔｅＤＮＡ)[3]、扩增片段长度多态性(ＡｍｐｌｉｆｉｅｄＦｒａｇｍｅｎｔＬｅｎｇｔｈＰｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ,ＡＦＬＰ)[4]和单核苷酸多态性(ＳｉｎｇｌｅＮｕｃｌｅｏｔｉｄｅＰｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ,ＳＮＰ)[5]标记等。
2.1 RFLP标记20世纪70年代中期，遗传学家发现了现象，至今仍被广泛应用。
其基本原理是利用限制性内切酶酶切不同个体基因组DNA后，与同位素或非同位素探针标记杂交，从而显示于探针含同源顺序的酶切片片段在长度上的差异[6].RFLP探针的来源主要是RG克隆和cDNA 克隆，其中cDNA探针保守性很强，许多同科物种cDNA探针都可以通用探针。
2.1.1 RFLP在绵羊，山羊育种上的应用RFLP在绵，山羊育种上的应用报道比较多。
S.Hiendleder等利用RFLP技术对绵羊线粒体DNA(mtDNA)进行研究。
分子遗传技术在育种中的应用
分子遗传技术在育种中的应用育种是农业发展的基础，也是解决人类粮食问题的必要手段。
通过选育高产、抗病、适应性强的优良品种，可以提高粮食生产效率，保障粮食安全和人民生活质量。
然而，传统的育种方法繁琐、效率低下，时间成本高。
近年来，分子遗传技术的发展为育种带来了新的机遇。
本文将介绍分子遗传技术在育种中的应用及其优势。
一、基因组学与育种基因组学是指研究生物基因组的学科。
它的发展为育种提供了强有力的技术支持。
通过对目标物种（例如作物或家禽）的基因组进行测序和分析，研究者可以获得大量有用信息，例如：转录因子、启动子、功能区等，使得我们能够更全面的了解目标物种的基因组结构与性质，挖掘出跟目标性状相关的基因及调控元件。
利用这些分子遗传信息，育种者能够更加精准地进行杂交选择，从而开发出更加优异、适应性更强的品种。
二、分子标记辅助选择分子标记（Marker）是指基因序列特征的变异，可以通过PCR等方法进行快速检测。
分子标记辅助选择（MAB）就是利用分子标记来代替传统育种方法中的自交后代选择等繁琐操作，从而大大降低育种周期和成本。
MAB的核心是将分子标记与目标性状（例如抗病性、耐旱性等）联系起来，形成“标记-基因”连锁体系，辅助育种者进行快速选择。
三、转基因技术转基因技术是指向植物细胞或胚胎中导入外源基因、使其表达的一种技术手段，也是分子遗传育种的一种手段。
转基因技术的应用可以使作物获得免疫力、抗旱、耐盐等性状。
常见的转基因作物有转基因玉米、转基因大豆等。
然而，转基因技术在实践中也引起了一些潜在风险和争议，例如：可能导致生态不平衡、对人体健康的潜在影响等。
因此，在实践中，育种者应该根据实际情况权衡利弊，科学合理选择技术手段。
四、基因编辑技术基因编辑技术是指以某种方式精准地改变细胞某个指定的基因的方法。
“CRISPR/Cas9”技术是目前最为常用的基因编辑技术之一。
该技术通过在靶点上固定“导航RNA”，招引“CRISPR/Cas9”自发寻找该标靶并将其钳断。
基于分子标记的家畜育种技术研究
基于分子标记的家畜育种技术研究近年来，分子标记技术得到了广泛应用，特别是在家畜育种方面，其应用也越来越普遍。
这种技术能够精准地鉴定种群中的遗传变异，并能够更好地指导家畜的育种。
本文将会对基于分子标记的家畜育种技术进行深入探究。
一、分子标记技术的基本原理分子标记技术是一种基因分析的方法，是一种可以识别基因的突变和表达的分析方法。
它的基本原理是利用特定的序列标记基因组中的遗传元素，然后利用多种技术手段来检测该标记。
家畜育种过程中，利用分子标记技术，可以通过对基因组中标记的分析，更方便地选出具有良好育种性格的个体，避免传统育种方法需要长时间观察的弊端。
这种技术的发展，为家畜育种施加了更高效的工具。
二、基于分子标记的家畜育种技术的应用2.1 鉴定家畜的基因型与品系在家畜育种方面，分子标记技术的应用体现在基因型的鉴定上。
通过对家畜基因组中标记的DNA序列进行PCR扩增、测序、电泳等方法，可以更精确地鉴定家畜的基因型，同时可以用来推断家畜的品系和祖先种群。
这样，便可以更准确地了解家畜品系，高效地选育出顶尖基因型的个体。
2.2 遗传距离研究利用分子标记技术，可以测定家畜种群内、种群之间的遗传距离。
通过分析遗传距离，可以更好地了解家畜品种之间的相似性和差异性，进而判断家畜的育种潜力。
家畜育种中的遗传迭代过程，通常涉及许多复杂的生物学特征，例如生长，繁殖等方面。
因此，一个准确的遗传距离测定，能够使家畜育种变得更加可持续和高效。
2.3 家畜优异性状的筛选家畜育种中，利用分子标记技术，可以更为精准的进行优异性状的筛选。
这种优异性状，一般是指一些可以影响家畜生产力和经济效益的标志性特征，例如肉质、产奶量等。
通过对这些特征的检测，能够更好地筛选出具有良好生产潜力的家畜，从而促进家畜育种的效率和品质。
三、基于分子标记的家畜育种技术的未来发展方向分子标记技术作为一个快速和精准的检测工具，具有巨大的潜力和应用前景。
未来，在家畜育种方面，分子标记技术的发展可能会出现以下几个方向：3.1 多元侧写技术的发展和完善目前，我们已经可以利用分子标记技术进行DNA磺基化、合成等研究。
分子标记技术在家禽育种中的应用
GE<,。其中鸡的羽色具有多样性，色素 皮组织增生症!EU,等的基因片段，为鸡
原基因 LL 和氧化酶基因 77 互相作用 的抗病育种提供了试验材料。
产生的不同的羽色，鸡的羽色性状涉及
（作者单位：4BVV77 山东省滨州市
到 2B 个基因位点。利用羽色伴性基因 星火计划管理办公室）
培育能自别雌雄的家鸡品系，鉴别准确 率可达 277A。现在根据市场对不同羽
Xumushouyi 畜牧兽医
分子标记技术在家禽育种中的应用
魏倩倩
分子标记!"#$%&'$() "()*%)+,，是以 用
4343434 在改良家禽快慢羽中的应
个体间遗传物质内核苷酸序列变异为
矮小型鸡与普通鸡相比，体重减少
基础的遗传标记，是 -./ 水平遗传多 2@，单位空间饲养量可增加 47A、节省
家禽品种资源的遗传多样性可以 色鸡的需求，对特定的羽色或羽色基因
为研究其品种起源和分化作重要参考。 进行选择和剔除，培育出了特定羽色基
分子生物技术能够准确地揭示家禽品 因的纯系。
种间及品种内差异和品种的遗传结构，
家鸭的羽色遗传主要由 5 个基因
为家禽品种的保护和合理利用提出重
要依据。 434 在改良家禽重要经济性状中的
全面评估研究对象的多样性，并揭示其 遗传本质。利用遗传多样性的结果可以 对物种进行聚类分析，进而了解其系统 发育与亲缘关系。分子标记的发展为研
在垂体和下丘脑中表达，在心脏、肺、肝
脏等部位都不表达，朗德鹅垂体中 GH IE./ 表达显著高于皖西白鹅。
43434 在改良家禽羽色和快慢羽中
性状的提高，却忽略了家禽的抗病能 力，导致家禽的疾病抵抗能力下降，引 发大量疾病，用常规的防疫措施已无法 抵挡疾病的发生，给家禽业带来巨大的
家畜育种中的分子遗传学
家畜育种中的分子遗传学家畜是人类生活中不可或缺的存在，我们从猎户时代开始就驯化了家养动物，使它们适应人类的需求，如今的家畜育种中，分子遗传学的应用显得越来越重要。
一、什么是分子遗传学分子遗传学是研究生物的基因、DNA等分子的遗传规律和突变等现象的学科。
在家畜育种中，我们常用分子遗传学技术进行繁殖体系的群体遗传参数估计、遗传多样性鉴定、性状基因的定位以及染色体基因组测序等方面的研究。
二、应用分子遗传学进行家畜育种的意义1. 提高选育效率应用分子遗传学进行选择，有助于我们更快速、更精准地筛选出理想品种或个体，提高家畜的生产性能，如提高繁殖率、母胎质量、肉质品质等方面的性状。
2. 保持遗传多样性家畜在长期的人类驯化过程中，产生了一定的遗传漂变现象，导致品种内部多样性的下降，若不及时采取措施，极易导致品种的衰败甚至灭绝。
因此，应用分子遗传学技术进行遗传多样性鉴定和保护，是维护家畜品种稳定的重要手段。
3. 推进家畜的基因组学研究通过染色体组测序，鉴定家畜基因组信息，有助于我们进一步了解遗传变异的规律，为家畜的繁殖、生产和保护提供科学支撑。
三、应用分子遗传学进行家畜遗传多样性保护的实践在1984年，联合国粮食及农业组织（FAO）提出了一项有关家畜遗传多样性保护的全球计划——世界家畜遗传资源保护计划（Global Plan of Action for AnimalGenetic Resources Conservation），旨在促进全球各地对家畜遗传多样性保护工作的开展。
该计划涉及多个阶段，其中家畜遗传资源清单的制定、遗传多样性鉴定、品种的采集、保护和繁育是其中重要的一环。
以中国的家畜遗传多样性保护为例，目前我国注册保存品种已达到87种，通过对这些品种进行分子遗传学研究，鉴定了它们的基因型和性状表现，为我们更好地进行家畜繁育的指导提供了科学依据。
四、家畜育种中存在的问题和展望家畜遗传多样性保护工作需要得到各国政府的支持和重视，同时也需要专业人才的广泛参与。
遗传标记的发展及其在家畜遗传育种中的应用研究
遗传标记的发展及其在家畜遗传育种中的应用研究作者：拉扎特·艾尼瓦尔来源：《农家致富顾问·下半月》2015年第12期摘要：遗传标记就是说和目标性状有着紧密的联系，同时与该性状分离并且可以辨识出的可遗传的等位基因变异。
遗传标记的发展对遗传学的发展有着不容忽视的作用，而遗传标记在遗传育种的中应用也更加广泛，其中遗传标记的应用给家禽遗传育种研究提供了很大的帮助。
遗传学的不断发展也使得遗传标记更加多样化，主要经历了形态标记、细胞学标记、蛋白质标记和分子标记等阶段。
本文分析遗传标记的发展，强调遗传标记在家禽遗传育种中的应用。
关键词：遗传标记；家禽；遗传育种；应用研究1 遗传标记的发展1.1形态标记形态标记就是说可以鲜明的表现出遗传多态性的外观性状，广泛意义中的形态标记就是可以借助试验识别的外观形状，例如生理特性、生殖特性和抗病性等，但是典型的形态标记主要是指可以用肉眼直接观察和识别的外观形状。
形态标记和目标性状有着紧密的联系，从表面形状上就可识别的等位基因突变体，运用形态标记就可以从表面形状上识别出和形态标记相联系的目标个体。
1.2细胞学标记细胞学标记就是能够显现遗传多态性的细胞学特征。
通过对细胞遗传学的不断研究可以发现，染色体数量和结构的变化会引起一些表型性状的变化，常见的细胞学标记主要是染色体的结构和数量特征。
染色体的变化可以测试出基因在染色体中所处的位置，这也是细胞学标记的主要应用。
1.3蛋白质标记1959年科学家提出同工酶的概念后，酶作为遗传标记得到了迅速的发展。
同工酶和其他蛋白质是相似的，不同的同工酶自身所带的电荷有一定的差异，经过与底物反应或染色，以此来测试同工酶的存在与否和分质量的大小，由酶可以作为遗传标记。
很阶段有很多种类的同工酶是研究的对象。
将蛋白质标记与形态标记和细胞学标记相比，不仅数量丰富容易获取材料，并且影响因素较少，但是同工酶表现出的遗传多态性的数量有限，同工酶作为遗传标记仍旧存在一定的缺陷，无法作为最有效的遗传标记在家畜遗传育种中进行应用。
分子标记在遗传育种中的应用
一、分子图谱的构建分子图谱为植物基因，QTL的鉴别和定位、种质资源鉴定、物种进化等研究提供了有利的研究手段。
主要包括以下步骤：根据遗传材料之间的多态性确定亲本组合，建立作图群体；群体中不同植株或品系的标记基因型分析；标记间的连锁关系。
二、品种、品系鉴定和杂交种纯度分析指纹图谱是鉴别品种、品系的有利工具，具有快速、准确等优点。
在市场经济的条件下，指纹图谱在检测良种质量（真伪、纯度），防止伪劣种子流入市场，保护名、优、特种质及育成品种的知识产权和育种家的权益等方面均有重要意义。
在国外，指纹图谱用来鉴定作物品种的DUS（Distinctness，Unformity，Stability），为品种审定、保存、保护提供依据。
指纹图谱要求：分辨率高，多态性强；重复性好，稳定可靠。
亲缘关系分析可为品种、品系的鉴定提供指导，从中选出能区别大多数品种的标记。
Weising（1992）发现微卫星DNA （GA TA）4是一个多态性好，稳定性强的探针，用该探针可以检测出15个栽培番茄品种差异。
三、亲缘关系分析DNA 标记所检测的是作物DNA 水平的差异，因而非常稳定，在分子图谱帮助下对品种之间的比较可覆盖，大大提高了结果的可靠性。
可用于品种资源的鉴定与保存，研究作物的起源与发展进化，杂交亲本的选择等。
利用分子标记可以确定亲本之间的遗传差异和亲缘关系，从而确定亲本间遗传距离，指导杂交育种亲本选配，减少杂交组合数，有效划分杂种优势群，为提高育种效率提供依据。
通过亲缘关系分析，可以纠正形态分类中一些不恰当的结论以及目前育种工作中存在的一些问题。
孟祥栋通过对洋葱、胡葱、大葱的RAPD遗传分析，否定了“胡葱亲缘关系与大葱相近”的观点，而发现胡葱与洋葱亲缘关系较近，并推断胡葱可能是洋葱与大葱杂交后代逐渐进化而来的。
张海英通过RAPD分析，发现生产上推广品种由于长期的定向遗传改良，遗传基础已非常狭窄，指出了目前黄瓜育种存在的问题。
四、基因标记及标记辅助育种（Marker-assisted Selection，MAS）许多性状重要农艺性状表现为质量遗传特点，如抗病、抗虫、雄性不育、自交不亲和性等。
分子遗传标记及其在畜牧业中应用
Ｐ ｌｍｏｐ ｉ Ｄ ｏｙ ｒｈｃ ＮＡ， ＲＡＰ 、微 卫 星 ＤＮ Ｍｉｒｓｔｌｔ 显 示 了非 常好 的遗传多态性 采 用 １ Ｄ） Ａ（ ｃｏａｅｌｅ ｉ ２条 引物检测 到
维普资讯
种 业 研 究
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● 杨永栋 ， 璞 ， 张 王子雄 ， 王彦贵 ， 李志刚， 潘从 寿（ 甘肃农业大学动物科学技 术学院 ７ ０ ７ ） ３ ０ ０
分 子 遗 传 标 记 技 术 概 述 ，一 ＋一 一 一 一 呻 一 一 “ ＋一一 一 一 ＋
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２ ＡＩ Ｆ Ｐ标记
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物和家畜品种的改 良提供了新的有效手段 ０世纪 ８ ２ ０
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Ｆ Ｐ标 记 基 因 型 的 关 系 ．并 将 两 个 相 关 Ａ Ｌ Ｆ Ｐ标 ２ 世纪 ７ ０ ０年 代中期 ． 遗传学家发现 了该现象 。 至 与 Ａ Ｌ
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试验设计
基于近交系或品系（种）杂交的试验设计 用两个在数量性状上有较大差异（最好是处于两个极 端）的近交系或品系或品种杂交，在此基础上可进行 各种试验设计 。 回交设计 F2设计
基于家系的试验设计
半同胞家系（Half-sib Families）设计 ：
女儿设计 孙女设计 全同胞家系设计 混合家系设计
QTL检测及QTL参数估计
单标记分析 假设在两个亲本近交系中在所考察的数量性状上的差 异主要由一个QTL引起，该QTL与一个标记连锁，它 们之间的重组率为r。 假定它们在标记和QTL上都已完全固定，因而可假定 在第一个亲本系（P1）中，所有个体标记和QTL的基 因型为M1Q1/M1Q1 ，在第二个亲本系（P2）中，标记 和QTL的基因型为M2Q2/M2Q2。
DNA片段。
VNTR: 可变数目串状重复（variable number tandem repeat）， 在真核生物的基因组中，存在许多串状重复序列。由 于重复单位的重复次数在个体间有很大差异，因而可
作为一种遗传标记，
按重复单位的大小，可分为微卫星标记
（microsatelite）和小卫星标记（minisatelite）
第十章 分子遗传标记在 家畜育种中的应用
繁殖生物技术应用
人工授精（Artificial Insemination）
鲜精：1－2天，受精率高 冻精：时间长，受精率低
作用： 1)增加公畜的配种任务，获得大量优良种畜后代； 2) 使得种公畜使用不受时间和地域限制；扩大种公畜 的遗传改良作用； 3)有利于家畜品种资源保护。
标记-QTL连锁分析
原理： 遗传标记座位等位基因与QTL等位基因之间存在连锁 不平衡关系，通过对遗传标记从亲代到子代遗传过程 的追踪以及它们在群体中的分离与数量性状表现之间 的关系的分析，来判断是否有QTL存在、它们在染色 体上的相对位置以及它们的效应大小 。
标记-QTL连锁分析的基本步骤
实验群体设计 选择合适的遗传标记 收集、整理标记基因型和数量性状数据 构建标记连锁图谱 QTL的检测与参数估计
数量性状基因座（quantitative trait loci, QTL） ：对 数量性状有较大效应的，且能够被检测出的单个基因
或染色体片段。
QTL检测的方法
标记-QTL连锁分析（marker-QTL linkage analysis）， 也称为基因组扫描（genome scanning）
候选基因分析（candidate gene approach）
图距函数（map function） Haldane 图距函数 假定不同座位之间的交换是彼此独立的（无干扰）， 其函数式为：
Kosambi图距函数 考虑了不同座位之间的交换存在干扰的情况，其 函数式为
数量性状基因座位定位
主基因：对数量性状有明显作用的仍然处于分离状态 的单个基因。一般认为基因的效应（两种纯合基因型 的基因型值之差）达到0.5~1.0表型标准差。
AFLP
扩增片段长度多态性（amplified fragment length polymorphism），是指通过特定引物和DNA多聚酶链 式反应（polymerase chain reaction, PCR）复制并扩 增不同个体基因组DNA模板后，所得扩增片段在长度 上的差异。
SNPs：单核苷酸多态（single nucleotide polymorphisms），这是指在单个核甘酸上的突变所引 起的多态，多是双等位基因，且某一等位基因的频率 不低于1%。
例如区间（M，N），两个标记之间的重组率为R （已知），设有一QTL位于它们之间的某一位置， QTL与标记M之间的重组率为r1，与N之间的重组 率为r2。设两个近交亲本系中的标记-QTL基因型 为M1Q1N1 / M1Q1N1和M2Q2N2 / M2Q2N2，在F1中则 为M1Q1N1 / M2Q2N2。
性别控制与胚胎性别鉴定
作用：1)增加家畜特定的性别比例，提高生产效率； 2)根据育种需要，灵活选择性别比例。
转基因动物
作用：提高生产性能，实现抗病育种； 生产特定的肽和蛋白质。
胚胎分割
作用：产生较多可用胚胎； 同卵双生子的应用。
胚胎细胞克隆
作用：可产生更多的胚胎； 可建立纯系。
分子标记
主要的分子标记类型
RFLP： 限制性酶切片段长度 多态性，是指用限制 性内切酶酶切不同个 体的基因组DNA后， 所得的含有同源序列 的酶切片段在长度上
所存在的差异。
RAPD：
随机扩增多态性DNA （randomly amplified polymorphic DNA）， 用随机序列组成的寡核 苷酸作为引物，通过 PCR反应扩增所获得的 长度不同的多态性
如果这两个亲本系间的差异确实主要由该QTL引起， 且QTL确实与标记连锁（r < 0.5），则这两组个体的 平均数就会有差异，据此可用均数差异的t检验法对以 上假设进行检验：
区间定位（Interval Mapping） 在一个已知连锁图谱（即标记之间的排列顺序和它 们之间的距离已知）的标记连锁群内, 依次在每个由 相邻标记构成的区间内的各个点上, 利用两个侧翼标 记的信息检测QTL。
优点： 多态程度高； 数量多，且均匀地覆盖整个基因组； 测定不受年龄、性别、环境等因素的限制； 符合孟德尔遗传规律，能够准确判别所有可能的基因 型。
应用： - 遗传连锁图谱构建、 QTL的检测 - 标记辅助选择或导入 - 遗传多样性研究 - 研究品种起源与进化 - 亲子鉴定
疾病诊断
遗传连锁图谱构建
连锁图谱（linkage map）或遗传图谱（genetic map） 多个基因或分子标记按其相互间的遗传距离在同一染 色体上的线性排列。
原理： 基因或标记在配子形成过程中发生重组。
基因或标记座位的距离 越大，重组发生概率就越大。
基因间的 遗传距离用图距度 量，图距的单位是 摩根（Morgan或 M）或厘摩 （centi-Morgan或 cM）
概念： 不同个体之间在某些位点上，其DNA序列会出现差异， 这些位点就可用作遗传标记，称为分子标记或DNA标 记 （molecular marker）。
种类： I型标记：出现在一个基因之内影响到该基因的功能， 进而影响性状的表型的分子标记。
II类标记：与基因功能无关的分子标记，也可称为匿 名标记（anonymous marker）。