动物分子育种研究进展
畜禽分子遗传育种技术的研究

畜禽分子遗传育种技术的研究随着生物技术的不断发展,畜牧业中的分子遗传育种技术也在逐渐得到重视和应用。
分子遗传育种技术可以通过分析生物体中的基因组和单倍型,预测不同个体之间的基因型和表现型差异,有效促进畜禽品种的产量、品质和抗病能力的提升。
在这篇文章中,我们将深入探讨畜禽分子遗传育种技术在畜牧业中的研究和应用。
一、分子遗传学在畜牧业中的应用现代分子遗传学的进展为畜牧业提供了一个非常重要的工具,通过遗传标记技术,如单倍型分析、DNA序列分析和SNP技术等,可以研究家畜和家禽的遗传多样性、遗传变异的来源和遗传结构,以及个体间遗传差异的预测。
这些信息有助于育种者了解遗传结构的变异情况和性状之间的关系,并有助于预测劣性和基因缺失。
同时还可以运用分析策略将这些信息与生物学特性结合起来,以制定更好的育种计划。
例如,使用遗传标记技术,可以更准确地选择母畜和公畜,以达到令人满意的换代效果。
二、基因组选择在畜牧业中的应用基因组选择是产业中现代化的一部分,旨在利用DNA标记,直观地评估动物品质。
在动物组织中挑选出代表性的核苷酸序列,和与基因相关的表型表明,解决所有基因组选择相关的难题。
这些标记可以直接和目标基因相关联,从而减少了许多繁琐的代际和后代的复制工作。
根据标记的质量和数量,包括单核苷酸多态性(SNPs)和单倍型,可以预测出不同个体间基因型和表现型的差异,从而有效地改善动物品质,并提高畜禽条件下的适应性。
三、育种技术与现代养殖技术的结合随着畜牧业的现代化,育种技术并不能满足完全自然生产条件的需求。
无间断地通过养殖产业的生产实践,育种技术不断进化。
育种传统采用直觉和经验,猜测从繁殖到后代的内部相似度高低。
现代养殖机器的推广,带来了更多的数据评估机会,在这些技术评估中,复杂的统计算法可以识别一直未被观察的复杂相似群体间的复杂度。
在未来几年里,基于数据和广泛的统计评估,可以期望这些成果会有所增强。
四、基因编辑与分子遗传育种技术的整合基因编辑是一种新兴的生命科学技术,旨在通过更改DNA基因序列来直接改变动物品质。
猪分子育种研究进展

刘 榜
( 华 中农 业 大 学 动 物科 技学院动 物 分 子 生 物学与 育 种 实 验 室 农 业 动 物 遗 传育种与 繁 殖 教 育 部 重 点 实验 室 湖 北 武 汉 4 3 0 0 7 0 )
.
,
分子 育种主要 是
一
种利 用
DNA
水 平 上 的分 子标记 对 生
、
200 3
,
)
的 第 三 内含 子 中的
个进 化 保 守 的
Cp G
现 对 猪基 因组 研 究 进 展 择 方 法 进 行 介绍
1
.
可 以 利 用 的 QT N 及 标记辅 助 选
岛区域
倍
,
3072
位 置 的 G A 突 变 导 致 了该 基 因 表 达 量 升 高 三
。
并 增加 了 猪 的 肌 肉 生 长速 度 和 心 脏 体 积 与 减 少 了 脂 肪 的
e m
e rss o n
,
R
等
,
2005
)
,
并
条
响 肌 肉生 长 的 Q T
N
。
上 述 4 个 Q T N 对 猪 日 增 重 与 肌 肉生 长
。
建立 了
EST
个 非标 准 化 的 c D N A 文 库
ro
,
提供 了大约
10 0 万
性 状 有较 大 影 响
,
均 可 作 为标 记 在 选 种 中 应 用
遗传改良
助手段
,
,
现阶段
DN A
标记辅 助 育种技 术仅 仅 是
”
种辅
主要 钙 离 子 释 放 通 道 突变
动物遗传育种研究进展

04
动物遗传育种研究的应用
提高动物的生长速度和生产效率
动物遗传育种研究通过基因筛选和技术手段 ,能够显著提高动物的生长速度和生产效率 。
通过遗传育种研究,可以定向改良动物的遗 传特性,提高其生长速度和生产效率,从而
降低养殖成本,提高经济效益。
增强动物的抗病性和耐受性
动物的抗病性和耐受性是影响其生 长和生产效率的重要因素。
在技术方面,新兴的生 物技术如基因组编辑、 细胞工程、生物信息学 等将为动物遗传育种研 究提供更多的手段和方 法,推动研究的深入发 展。
在政策方面,各国政府 和国际组织将更加重视 动物遗传育种研究,增 加投入,加强监管和规 范,促进这一领域的可 持续发展。
06
研究案例展示
利用基因组学技术进行奶牛选育的案例
02
动物遗传育种研究概述
动物遗传育种定义
动物遗传育种是通过改良和选择动物品种来提高生产性能、改善品质和抗逆性的 技术手段。
它包括了对动物基因组、遗传变异、遗传规律和选择方法的研究,以及通过杂交 、诱变、基因编辑等技术手段进行品种改良。
遗传育种研究的目的
1
提高动物的生长速度、饲料转化率和繁殖效率 ,以增加动物的产量和经济效益。
2
改善动物的品质和适应性,以满足市场需求和 消费者需求。
3
通过遗传改良来提高动物的抗病性和抗逆性, 以减少疾病和环境因素的影响。
遗传育种研究的方法
群体遗传学方法
研究群体的遗传结构和遗传变异, 包括基因频率、基因型频率、杂合 度等参数。
数量遗传学方法
研究数量性状的遗传规律和遗传参 数,包括遗传力、环境方差、重复 力等。
VS
动物遗传育种研究可以通过基因筛 选和技术手段,增强动物的抗病性 和耐受性,从而提高其成活率和适 应性。
牦牛分子育种与遗传改良研究进展

牦牛分子育种与遗传改良研究进展牦牛作为一种高原特有的家畜动物,在青藏高原以及亚洲其他高海拔地区是不可或缺的资源。
然而,由于牦牛的遗传背景复杂且适应高海拔环境的特殊需求,其分子育种与遗传改良一直是一个具有挑战性的研究领域。
本文将探讨牦牛分子育种与遗传改良的最新研究进展。
牦牛分子育种的核心目标是通过利用分子遗传学和基因组学的技术手段,改善牦牛的生产性能和适应力。
近年来,随着基因组测序技术的飞速发展,牦牛基因组测序工作取得了重要突破。
对牦牛基因组的解析为深入了解牦牛的遗传特性和生产性状的形成机制提供了基础。
研究者通过比较不同品种间的遗传差异,鉴定了一系列影响牦牛生长、肉质和抗病能力的关键基因。
这些关键基因的发现为进一步深入研究牦牛的分子育种提供了有力的支持。
与此同时,分子标记是牦牛分子育种研究中的重要工具。
分子标记技术包括分子标记辅助选择、遗传连锁图谱构建和种群遗传结构分析。
这些技术的应用不仅可以提供可靠的育种价值预测,还可以为牦牛的品种鉴定、遗传背景鉴定和种群遗传结构分析提供依据。
例如,研究者利用分子标记技术成功地鉴定了许多与牦牛产奶性能相关的候选基因,这对于改良牦牛的乳腺发育、乳脂肪含量以及乳蛋白质含量具有重要意义。
另外,基因编辑技术是分子育种与遗传改良领域的新兴技术,也为牦牛分子育种带来了新的机遇。
基因编辑技术可以通过直接修改牦牛基因组中的特定位点,实现对目标性状的精确改良。
例如,科研人员利用CRISPR/Cas9技术成功地编辑了牦牛基因组中某些与高海拔适应相关的基因,获得了更具耐寒性和耐低氧能力的牦牛个体。
这为牦牛的适应高海拔环境以及生产性能的提高提供了新的途径。
除了分子育种技术的发展,牦牛遗传改良也需要考虑到环境因素的影响。
如何在高海拔地区稳定地开展遗传改良工作,保证改良的品种特性能够适应当地的环境条件,是一个亟待解决的问题。
因此,研究者需要综合考虑牦牛的遗传背景、高海拔环境对牦牛生产性能的影响以及人工选择的要求,制定出科学合理的遗传改良策略。
中国地方猪分子育种研究进展

2 中国 地 方 猪 进 行 分 子 选 育 的 必 要 性
我 国许 多 固有 地 方 猪 种 中蕴 藏 着 丰 富 的有 益 基 因 , 中 其
与繁 殖性 能 、 品 品 质 等 相 关 的 基 因 在 经 济 上 最 受 国 际 关 肉 注 、 具 民族 特 色 和 国 际 竞 争 力 , 是 我 国 养 猪 业 持 续 发 展 最 也 的坚 实基 础 和 巨 大 的潜 在 优 势 。 如何 将 这 一 潜 在 优 势 变 为 现实 优势 , 目前 迫 切 需 要 解决 的 一 个 问 题 。 在 分 子 水 平 开 是 展地 方 品种 优 异 基 因 资源 发 掘 研 究 , 对重 要 性 状 的 基 因或 主 效 基 因进 行 克 隆 、 序 与 定 位 及 功 能 鉴 定 , 仅 可 以 获 得 地 测 不 方 猪 种 最基 本 的 生 物 遗传 信 息 , 掘 重要 的功 能基 因 , 发 而且 可 为我 国猪种基 因资源研 究 和遗传改 良奠定 坚实 的理论 基础 。
增 重 大 于 A 基 因 型 个体 , G 基 因 型个 体 的 腹 脂 率 高 于 从 A G 基 因 型 个体 , 异 显著 。此 外 I F , 是 影 响 猪 瘦 肉 量 的 主 差 G 2也 要 候 选 基 因 , 桂 兰 等 分 析 了 I 2基 因第 8 内含 子 部 分 刘 GF 片段 具 有 两 个 N i酶 切 位 点 均具 有 多 态 性 ,G 2基 因 B位 c I IF 点酶 切未 突变 个体 均 比酶切 突变 的个 体背 膘薄 1.8% 82 ( <0 0 )肥 肉率低 2 .3 %( <0 0 )瘦 肉率 高 8 7 P .1 , 24 P .1 , .1% ( <00 )位 点 A具 有 相 同 的影 响 趋 势 。 P .1,
中国肉牛分子育种研究进展

牛、 延 边牛 、 南 阳牛 、 晋南牛 、 郏 县 红 牛 和 德 国黄 牛 、
中国牛业科 学 2 0 1 3 , 3 9 ( 5 ) : 5 4 — 5 8 C h i n a C a t t l e S c i e n c e
综
述
中 国 肉 牛 分 子 育 种 研 究 进 展
赵拴 平 , 贾玉 堂 , 徐 磊 , 李立冰 , 阮永 明
( 安徽省农业科学院畜牧兽医研究所 , 安徽 合肥 2 3 0 0 3 1 )
快 了育种进 程 , 缩 短 了育种 时 间 , 克 服 了年龄 、 性别、
我 国 肉牛 生长 发 育 性 状相 关 基 因研 究 较 多 , 主
要 涉 及 GH 、 GHR、 GF - 1 、 I GFBP - 3、 Or e x i n 、 Gh r e —
l i n、CART、P0U1 F1、LPL 、M 肉牛 业发展迅 速 , 已经成 为世界 上 第三 大 肉牛 生产 国 , 肉牛 生产对 于调 整 膳 食结 构 、 增加 农 民收入 、 促进 农村 经济发展 和提 高人 民生活水平 具有 重要 意 义 。本 文全 面
地 论述 了我 国现 阶段 肉牛分子 育种研 究 的 内容 与特 点 、 发展 概 况和 存在 的不足 , 重 点总结 了
安格 斯牛 、 利木赞 牛 、 中 国西 门塔尔 牛 、 草 原红 牛等 。
3 功 能 基 因 多 态 性 分 析 与 生 产 性 状 关 联 性
分子遗传标记技术及其在动物育种中的研究进展

1132017年34卷第02期 SWINE INDUSTRY SCIENCE 猪业科学遗传改良GENETIC IMPROVEMENT精品思想 市场战略分子遗传标记技术及其在动物育种中的研究进展宋志芳1,于国生1,,解佑志1,芦春莲1,2,曹洪战1,2*(1.河北农业大学动物科技学院,河北 保定 071000;2.河北农业大学猪业科学研究所,河北 保定 071000)摘 要:遗传标记经历了从传统的标记即形态学标记、细胞学标记、生物化学标记到现代分子标记的发展,分子标记具有很多优势,也促进了动植物育种、人类医学、基因定位以及构建遗传图谱的改革。
遗传标记能应用于畜禽的遗传多样性分析、种质资源的鉴定、亲缘关系的研究、遗传图谱的构建、分子标记辅助选择和QTL 定位等领域,文章主要综述了分子标记在标记辅助选择的应用。
关键词:标记辅助选择;分子育种;分子标记作者简介:宋志芳(1992-),女,山东菏泽人,研究生,研究方向:动物遗传育种,E-mail :187********@1 分子标记分子标记作为一种遗传标记,以个体间核苷酸序列的变异为基础,能够直接反映出DNA 水平的遗传多态性,有广义分子标记和狭义分子标记之分。
广义的分子标记一般指DNA 序列或蛋白质,能够遗传且可检测;狭义的分子标记一般指特异性DNA 片段,能够反映生物个体或种群间基因组中的差异。
理想的分子标记必须达到以下几个要求:具有高多态性;共显性遗传(即利用分子标记可鉴别二倍体中的基因型);能明确辨别等位基因;遍布整个基因组;要求分子标记在整个基因组中分布均匀;即无基因多效性;检测手段简单、快速;成本低;重复性好。
但是在实际实验过程中,分子标记很难达到理想状态。
随着生物技术的发展,目前已经出现了种类不同的分子标记,比如限制性片段长度多态性、小卫星序列、微卫星序列或简单重复序列、随机扩增多态性DNA、扩增片段长度多态性、特定序列位点、DNA 单链构象多态性、单核苷酸多态性以及脉冲场电泳等。
分子设计育种发展现状

分子设计育种发展现状
目前,分子设计育种是农业领域的一项新兴技术,它利用基因组学、生物信息学、计算机科学等多学科知识,通过预测、设计和优化植物或动物基因组以实现优良品质和高产量的育种目标。
与传统育种方法相比,分子设计育种具有更高的效率和精确性。
在分子设计育种的发展过程中,研究者们主要面临以下几个挑战。
首先,基因组测序技术的发展是分子设计育种的基础。
随着测序技术的不断提升,我们能够更准确地了解生物的基因组信息,并根据这些信息进行育种工作。
目前,新一代测序技术的应用已经成为分子设计育种的关键步骤。
其次,数据处理和分析的方法也是分子设计育种中的重要一环。
大规模的基因组数据需要通过生物信息学和计算机科学的方法进行分析,以提取有用的遗传信息。
同时,数据的质量和准确性对育种结果也有很大影响,因此需要不断改进和优化分析方法。
另外,分子设计育种还需要建立模型和算法来进行基因组设计。
通过模拟、预测和优化基因组组合,可以快速筛选并生成具有优良性状的个体。
这需要结合生物学原理和数学方法,建立相应的计算模型,以解决育种中的复杂问题。
此外,分子设计育种还面临着伦理、法律和社会等方面的挑战。
对于转基因植物或动物的研发和推广,有关食品安全、环境保护等方面的问题需要得到合理解决。
同时,公众对于分子设计育种的态度和接受程度也是影响其发展的重要因素。
总体而言,分子设计育种在基因组学、生物信息学及计算机科学等领域的不断进展,为实现高产量和优质品种的培育目标提供了有力支持。
随着技术的发展和挑战的解决,分子设计育种有望在未来更广泛地应用于农业及其他领域,促进粮食安全和农产品质量提升。
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贰
分子遗传标记
分子遗传标记
同一物种的两个个体存在DNA 序列差异的位点,这些位点用 遗传标记就称为分子遗传标记 或DNA标记。
分子遗传标记是以分子遗传
学和分子数量遗传学为理论, RAPD、AFLP和SNP等。 利用分子生物学技术来改良 畜禽品种的一种方法。
RFLP、SSR、ISSR、
贰
分子遗传标记
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。可做出早期选种,
减少了繁琐的性能测定;缩短世代间隔,提高选择的准确性、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。
贰
分子遗传标记
遗传标记:可以稳定遗传的,易于识别的特殊的遗传多态性形式。在经典遗传学中, 遗传多态性是指等位基因的变(差)异;在现代遗传学中,遗传多态性是指基因组 中任何座位上的相对差异或者是DNA序列的差异。
Liu 等(2011)利用 Chicken60K 芯片进行产蛋及蛋品质性状
Luo 等(2012)利用SNP60芯片对大约 克夏(Large white)和民猪(Minzhu)杂 交F2群体肌内脂肪、大理石纹和肉色 等 7 项肉质相关指标进行 GWAS, 得到 45 个显著的 SNP,仅在 12 号染 色体上就有 36个 显 著 的 SNP 位 点 。 Luo W Z, et al., International Journal of Biological Sciences,2012.
壹
育种基本概念
基因组育种
基因组育种是通过DNA标记技术来对某些重要生 产性状基因座位直接进行选择改良, 也可以同时 考虑到多个生产性状座位, 甚至是动物个体的整 个基因组,因此也可称为基因组扫描选择。 是分子育种在高通量测序时代的产物,即利用高 通量测序技术对群体进行研究、定位到控制某个 目标性状的基因,然后通过序列辅助筛选或者转
GWAS,在白来杭(White leg-horn)
和矮小型褐壳蛋鸡(Brown-egg dwarf layers)群体中得到8个全基 因组水平显著相关的SNP位点。 Liu W B, et al., PLoS One,2011.
叁
国内外研究进展
Reported 196 SNPs in Canadian Holstein bulls with significant associations with traits dscribing the size and shape of cows.
中, 250ng 短 低
中, 510ng 短 高
高, 50100ng 短 高 短 高
实验周期 开发成本
长 高
OfficePLUS
叁
叁
国内外研究进展
全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)是在关联分析的基础
上对全基因组范围内的遗传标记进行检测、以研究复杂疾病和性状遗传的一种有效方
贰
分子遗传标记
指在一个群体内的各个体间表现为连续变异的性状,如动植物的高度或长度等。数量性状
较易受环境的影响。数量性状在生物全部性状中占有很大的比重,一些极为重要的经济
性状(如作物产量、生育期、籽粒重、乳牛泌乳量、羊毛长度等)都是数量性状。
贰
分子遗传标记
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,
法。
随着高通量测序技术的发展以及猪、牛等主要畜禽高密度芯片的推出,为畜禽基因组
育种提供了便利条件。
通过 GWAS 在基因组范围内筛选与目标性状相关联的变异位点成为可能。育种工作者 通过GWAS 研究鉴定了大量与畜禽经济性状相关联的候选 SNP 位点和基因。
叁
国内外研究进展
2009
2011
2012
Settles 等 (2009)针 对 牛 副 结 核 病 ,利 用 SNP50芯片分 别在4和9号染色体上发现了与 副结核感染高度关联的2个区域。 Settles M, et al., Animal Genetics,2009.
Protein 古代育种 Phenotype 近代育种 现代育种
壹
育种基本概念
1 2
表型和表型值选种技术育种 DNA重组技术育种 转基因育种
3
分子技术育种 基因组育种
壹
育种基本概念
动物转基因技术
将外源基因整合到动物受体体细胞基因组上,并
在受体动物体内稳定表达出相应的生物学表型的
一种技术,其包括转基因重组子构建技术、重组 子导入动物体内的转化技术、转基因在受体动物 染色体上稳定整合及可控性表达技术等。
基因的方法来选育新的品种。
贰
贰
分子遗传标记
动物分子育种研究的内容重点是主效数量性状基因座(Quantitative Trait Loci, QTL)育种, 即定位动物数量性状位点中主效基因并直接进行改良或发现与之相 连锁的DNA标记进行标记辅助选择(Marker Assisted Selection,MAS)育种 。
人β-防御素 3 基因定点插入抗结核奶牛5个抗病 育种材料和人血清白蛋白基因定点插入奶牛、 人乳铁蛋白定点敲入奶山羊(Capra hircus)2 种乳 腺生物反应器育种材料
Cui C et al., Scientific Reports,2015.
叁
国内外研究进展
叁
国内外研究进展
展望
我国动物种业研发能力不足,我国重要农业动物商用品种原种进口依赖程度高的 现状,需加强育种数据采集与性状测定新技术研究,只有育种数据的准确采集和 性状的科学测定,才能保障动物重要经济性状的主效基因和分子标记开发的准确
标记名称
主要原理
RFLP
限制酶切 Southern杂交
RAPD
随机PCR扩 增
AFLP
限制性酶切结合 PCR扩增
SSR
PCR扩增
ISSR
随机PCR扩 增
SCAR
特异PCR 扩增
STS
特异PCR扩增
CAPs
区域
中等 单/低拷贝区
较高 整个基因 组
非常高 整个基因组
如RFLP、SSR、SCAR等。
10 01 11 AA BB AB
显性标记
共显性标记,2倍体
贰
分子遗传标记
以分子杂交为基础的DNA标记技术(RFLP标记) 分 子
标
记
以PCR技术为核心的DNA标记技术 (RAPD标记、SSR标记、 SSLP标记、SCAR标记 、AFLP标记、STS标记 )
以测序为基础的新型的分子标记(SNP标记、EST标记 )
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。
贰
分子遗传标记
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锁的 DNA 进
Ipr1 基因定点敲入抗结核克隆奶牛
Wu H et al., Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 2015.
人溶菌酶基因打靶抗乳腺炎奶牛
Liu X et al., Proceedings Biological Sciences, 2014.
性。基因组学、转录组学、蛋白组学、代谢组学及宏基因组学等高通量的分子生
物学技术应该广泛运用于功能基因鉴定和分子标记发掘,提高分子育种工作的效 率。
请各位批评指正
THANK YOU
P R ES EN TED BY O ffic e P L U S
壹
育种基本概念
非常规性转基因育种
非常规性转基因育种是将人类药用蛋白基因或工 业用酶基因导入畜禽基因组,使畜禽生产非常规 性畜牧产品的技术。其将畜禽变为高效生产药用
2000年12月中国农业大学成功获得了我国首例转
有人α 1-抗胰蛋白酶基因的转基因羊。
蛋白或工业用酶的化工厂,因此可称为动物生物
反应器。
难以选育的技术障碍,降低了早期选择的成本。
叁
国内外研究进展
西北农林科技大学张涌教授团队通过基因定点整合和 精确编辑技术与体细胞高效克隆技术有效结合。
首次研制出人β-防御素3基因定点插入抗乳腺炎奶 牛、溶葡萄球菌素基因打靶抗乳腺炎奶牛
Liu X et al., Nature Communications, 2013.
指可追踪染色体、染色 体某一节段或某个基因 座在家系中传递的任何 一种遗传特性,是表示 遗传多样性的手段。
壹
育种基本概念
DNA
育种工作的关键:如何提高选择效率 传统育种一般是首先 RNA
通过各种途径创造遗传变异,然后从分离群体的后代中进行 优化选择和评价,这种选择是建立在表型基础之上的,这就
要求育种家必须具有丰富的实践经验。
2006年4月美国密苏里-哥伦比亚大学的赖良学等
获得了转线虫fat-1基因(ω -3去饱和酶基因)的体细
胞克隆猪,其体内表达的外源基因可以将猪体内 的ω -6系饱和脂肪酸转化为ω -3系不饱和脂肪酸, 提高了ω -3系脂肪酸含量,降低ω -6/ω -3的比例, 显著提高了猪肉的营养价值。
Lai L,Nat Biotechnol,2006.
高 重复序列
高 重复序列 间隔的单 拷贝区 高 显性/共显 性 整个基因 组
中等 单拷贝区 整个基因组
可靠性 遗传特性
高 共显性
中 显性/共显 性
高 共显性/显性
高 共显性