动物遗传育种方法研究进展

理论研究

-89-动物遗传育种方法研究进展党鹏褀(434000 长江大学动物科学学院 湖北 荆州)摘 要:分子育种技术已成为21世纪动物育种的主要方法之一,它有利于提升动物育种的效率,生产出优良的动物群体。本文通过对数量遗传学与动物育种、现代四大生物技术与动物育种的研究,对目前动物遗传育种状况作了分析,并对未来动物育种的发展作出了展望,目的是为其在畜牧生产应用上提供一些参考意见。关键词:动物遗传;育种方法;研究进展动物育种不仅具有社会价值,而且具有商业价值。人们运用现代科学技术,通过对动物基因的研究,采集一定的数据,对有效数据分析,择取适当的数据通过人工受精方式促使畜禽的繁殖。一些鲜有的动物群体被克隆出来,那么将在市场上产生巨大的商业价值,对动物育种的研究是一个具有实用性的课题。一、数量遗传学与动物育种数量遗传学(Q uantitative genetics)是生物遗传学与数学统计法的相结合,对动物群体数量性状的研究。重复率、遗传力、遗传相关三大因素构成了数量遗传的三大基本数据,了解动物育种和遗传学必须从这三个方面分析。数量遗传学应用于动物育种实践,通过对重复率、遗传力、遗传相关数据的估计,选择适合的时间和环境,提高动物群体有利基因的数量和频率,从而提升动物群体生产性能。二、现代生物技术与动物育种(一)基因芯片技术基因芯片技术是上世纪90年代美国科学家发明的新兴技术,它在动物遗传领域里发挥着重大作用。以下是对基因芯片技术理论的相关介绍:(1)基因测序:基因芯片可以在有效地时间内完成数以万计的测序,为杂交测序的实践提供了可能性。(2)基因的表达水平检测:利用基因芯片技术可以固定成千上万探针,使众多的基因可以在不同时段、条件和环境下完成基因配组的可能,也可以比较出差异性基因在录入时存在的水平差异。如果将基因芯片技术应用于畜禽基因研究,那么可以有效地提升动物群体生产性能,并通过这种基因重组,实现新品种的孕育。(3)基因多态性测试:基因多态性测试有助于动物群体新品种的产生,人为地对动物基因进行再测序,获得人们所期望的基因信息。(二)转基因技术与动物育种目前,转基因技术被应用在各个领域,它是将外源基因植入到动物受精卵内,组成一个全新的融合性基因。利用转基因技术有以下好处:一是排除病菌,培育出更加良性的动物品种;二是通过人为因素进行基因重组,培养出具有期望值的新物种,增加动物的生产性能;三是该技术较多的应用在生物医学上,世上首次培育出的克隆羊“莫利”和“波利”就是转基因技术取得成功的实践。(三)生物信息学与遗传育种基因是非常奇妙的东西,不同基因的组合所产生的结果肯定有所差异。人们希望动物育种时出现什么结果,就需要掌握充分的生物遗传信息,根据基因的同源性,找到与畜禽经济状相关的基因,开展分析育种,从而达到快速繁殖和人们所期待的成果。因此,动物遗传学研究者所掌握的生物信息量是足够大的,这些基因数据库支持研究的开展,以及新物种基因的配对。每一种动物群体的基因不同,建立动物种质资源数据库的目的是为了了解更多同源物种间的联系,通过DNA的检测,可以查出种群亲缘距离的远近程度,对弄清楚动物基因的起源、演变、进化的结构和功能具有重大意义,也可以为动物育种提供科学性的数据作为参考。众所周知,保种是对现有物种资源基因信息的保存,客观上分析是为了建立有效地物种数据库,但实质上为新生命群体的诞生提供了数据支持。(四)胚胎工程技术与动物育种随着现代生物科学的发展,动物精液与胚胎已经可以冷冻保存,这种技术在世界上很多国家和地区都得到了普遍性的应用。冷冻的精液可以保存多年,通过人工受精技术将精液植入到母体中,达到孕育后代的效果。该技术的发明扩大了畜禽遗传的改良作用,目前精液冷冻技术已走向商业化,人们通过人工受精改良动物种群,从中获取商业利益。除此外,利用超数排卵和胚胎移植技术,可以实现体外受精,然后将正常发育的胚胎移植到母畜体内,以达到生产更多优仔的效果。三、动物遗传育种发展趋势动物遗传育种主要呈现出以下四点趋势:第一,分子育种与传统育种的有机结合。基于基于数据库分析,对可研究性的育种比较分析,运用计算机和自动化标记分析仪,使分子育种与传统育种技术进入新的发展阶段。第二,发掘地区畜禽优异基于资源,例如我国地大物博,一些省区生长了繁殖能力强、物种市场价值高的畜禽,那么其基因就可能被某一国家“引进”,从而实现基因的重组或移植。第三,开发应用新型的分子标记技术,只有新型的分子标记技术得到广泛应用,那么才能有效地排除不良基因,选择对畜禽改良有利的基因。第四,利用高效化的平台,快速实现基因鉴定、测序。我国目前对动物育种的研究相较于发达国家来说相对分散,应集中更多的人力和物力资源应对国际竞争。四、结束语综上所述,数量遗传学是生物学与统计学的结合,因此对动物遗传学的研究不能仅仅从生物学的角度出发,必须运用到计算机技术、医疗技术、数学统计等,由此可见不同学科间相互交叉,且关系紧密。利用分子生物技术,依据基因数据库分析,运用现代科学的医疗手段进行畜体移植,这就产生了动物分子育种。它是动物育种技术和理论的新发展,以后会普遍应用到动物遗传育种领域中。参考文献:[1]赵菁贤,张天时,张璐培等.遗传标记技术在动物育种中的研究进展[J].生物技术通报,2011,3(8):28-36[2]许金瑞,汪勇翔.DNA甲基化在动物遗传育种中的研究进展[J].中国科学生命研究,2010,9(7):20-30[3]张玲,庞永红.分子遗传标记与动物分子育种研究进展[J].江西畜牧兽,2012,5(9):10-15[4]赵怀强,连传鹏.现代生物技术在水产动物遗传育种中的研究进展[J].水利渔业,2014,10(3):23-33

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猪分子育种研究进展

猪分子育种研究进展

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430070)分子育种主要是一种利用DNA水平上的分子标记对生物群体进行遗传改良。动物分子育种方法主要包括标记辅助育种、转基因育种和体细胞克隆育种。本文主要从标记辅助育种和转基因育种两个方面综述猪分子育种的研究进展。1标记辅助育种标记辅助育种是利用DNA水平上的分子标记进行猪的遗传改良,现阶段DNA标记辅助育种技术仅仅是一种辅助手段,还必须与常规育种技术特别是数量遗传学方法相结合,故称之为标记“辅助”育种。标记辅助育种中DNA标记的鉴定是基础,目前虽然有大量的猪经济性状候选基因多态性以及关联分析结果,但真正已经鉴定的QTN却甚少。QTN鉴定需要利用大规模的资源群体和基因组信息,现对猪基因组研究进展、可以利用的QTN及标记辅助选择方法进行介绍。1.1猪基因组计划研究进展猪基因组研究已经从单个基因的克隆和功能研究发展到对整个基因组的研究。中国科学院北京基因组研究所(BeijingGenomicInstitute)与丹麦动物科学研究所(DanishInstituteofAnimalScience)、皇家兽医与农业大学(theRoyalVeterinaryandAgricultureUniversity(KVL))、丹麦养猪业的代表共同于2000年10月20日签署猪基因组测序计划协议。至2005年,该计划完成了380万个鸟枪法测序反应结果,覆盖了0.66个基因组(Wemersson,R等,2005),并建立了97个非标准化的cDNA文库,提供了大约100万条EST序列(Gorodkin,J.等,2007)。在继2004年先后完成了鸡和牛的基因组测序后,美国农业部(USDA)展开了猪基因组研究计划,2006年获得了USDA首批1000万美元的基金支持,正式在Sanger基因组测序中心开始以杜洛克猪为材料的基因组测序工作。到2009年10月2号,已完成了猪98%的基因组草图,所有序列都已经释放,可以通过Preensemble(http:,/ⅦⅫⅫ.ensembi.org/Susscrofa/Info/Index)获得。1.2已经应用于标记辅助育种的OTNQTN是指通过改变某个特定核苷酸,能够使个体的表型从一种转变到另外一种(Glazier,2002)。可以说QTN是性状产生变异的基础,是QTL对表型影响的根本原因。目前,在猪中已经鉴定出3个与肌肉发育和日增重相关的QTN和l90猪业科学SWINEINDUSTRYSCIENCE2010~第1期个可能的影响肌肉生长的QTN,他们分别是兰尼定1型受体基因(ryanodinereceptor1,RYRl)、胰岛素样生长因子2型基因(insulinlikegrowthfactor2,IGF2)、黑皮质素受体4(melanocortinreceptor4,MC4R)基因和肌肉生长抑制素(myostatin,MSTN)基因。RYRl参与了猪肌肉生长发育过程,与骨骼肌肌质网中主要钙离子释放通道。在该基因1843bp位置发生的一个CT突变,导致编码蛋白在这个位置从精氨酸到半胱氨酸的改变(FujiiJ等,1991)。在不同的猪品种中,这个碱基的改变与瘦肉率和体重呈显著相关。2003年,与猪肌肉发育相关的第二个QTN在印记表达的IGF2基因中发现(VanLaereA等,2003),在IGF2的第三内含子中的一个进化保守的CpG岛区域,3072位置的GA突变导致了该基因表达量升高三倍,并增加了猪的肌肉生长速度和心脏体积与减少了脂肪的沉积。MC4R是一个G蛋白偶联受体,参与了一个与采食量和能量平衡的重要通路。KimKS,等(2000)在MC4R中发现893位GA错义突变导致了其编码的天冬氨酸改变成天冬酰胺,这个变异被证实是影响背膘厚、日增重的QTN。第4个可能的QTN是MSTN启动子中的447位AG突变,StinckensA等(2008)发现该突变导致了肌细胞增强子3(MEF3)的结合位点的丢失,并发现发生突变的四周龄仔猪比野生型的MSTN基因的表达水平低,推测该位点可能是影响肌肉生长的QTN。上述4个QTN对猪日增重与肌肉生长性状有较大影响,均可作为标记在选种中应用。但在应用的过程中应考虑他们之间的相互作用,有关4个基因间的互作Stinckens,A等(2009)在长白猪和大白猪中发现了他们之间的关系。1.3标记辅助选择方法标记辅助选择(MarkerAssistedSelection,MAS)是通过寻找对动物特定性状有较大影响的数量性状位点(QuantitativeTraitLoci,QTL)附近的分子标记,并通过判断标记的基因型对种畜进行选择的方法。利用MAS可以做出早期选种,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,以及活体难干度量的性状更具有价值。目前,依据选择标记与性状控制位点的关系,MAS可分为标记距离较远的连锁平衡(LinkageEquilibrium,LE)MAS(LEMAS),标记距离较近的连锁不平衡(LinkageDisequilibrium,LD)MAS(LDMAS),以及标记本身即为causal位点的基因辅助选择(GeneAssistedSelection,GAS)。这三种方法都已经在动物育种上进行了应用。此外,最近还出现了一种全基因组选择的方法,预计将是未来标记辅助选择发展的重要方向之一,但目前因为检测成本过高暂时还不能大面积推广使用,同时全基因组选择亦还有部分理论和方法问题尚未完全解决。1.3.1连锁平衡MAS连锁平衡MAS使用的是连锁平衡标记(LE标记),LE标记都是在一些对性状有较大影响的QTL区域附近,是一类与QTL连锁的标记。由于LE标记相对LD标记和直接标记,它与形成QTL中的致因突变位点相隔还较远,只是与QTL有一定程度的连锁,选择效果不能保证,特别是不能保证所有家系中都存在这种连锁关系。所以,在实施选种中,不能跨越家系去使用LE标记,这限制了连锁平衡MAS的使用范围。1.3.2连锁不平衡MAS连锁不平衡MAS使用的是连锁不平衡标记(LD标记),这类标记主要是通过精细定位或者候选基因的方法得到的(RothschildandSoller,1997)。由于LD标记与对性状影响的功能突变位点紧密连锁,所以选择的有效性大大地提高,而且通常能在不同的家系中应用连锁不平衡MAS进行选种。对现阶段而言,LD标记应是分子育种使用的主要标记类型。1.3.3基因辅助选择基因辅助选择使用的是直接标记,这种标记直接来自对性状有较大影响的QTN。由于这种标记直接来源于影响性状的基因的功能突变位点,所以能够用于不同情形,包括不同家系的辅助选择。但是,目前已经在猪中鉴定的QTN数量甚少,实际能用于基因辅助选择的标记并不多。1.3.4全基因组选择由于多个物种的测序完成和SNP芯片的出现,一种新的选择方法全基因组选择在2001年波提出(Meuwissen,2001)。全基因组选择是指使用覆盖全基因组上的标记来进行选择,与之前的MAS相比,不依赖于对性状影响较大的标记的数目,并能对多个性状进行同时选择,提高了选择的准确性。通常,全基因组选择的方法有两步,首先是通过对资源群体进行全基因组的SNP芯片扫描和各个性状表性值的测定统计,估计出基因组不同组分对目标性状的影响程度,并构建出育种值的预测模型;然后根据育种群体中多SNP、单倍型、单倍型域、染色体区段等综合构成的全基因组基因型信息进行估计,得到个体的基因组估计育种值(GenomeEBV,GEBV),然后依据GEBV进行选种。由于全基因组选择利用的信息量最大,选择的准确性将极大地提升,这将是今后家畜分子育种的主要发展方向。2转基因育种转基因育种是指通过转基因的方法,将外源的基因(包括种内和种间)整合到猪的基因组中或者将猪自身的基因敲除或沉默,借此来定向改变猪的性状,以转基因材料进行的育种。转基因技术作为育种技术的优点在于:不但可以打破物种界限导入其他物种的优良基因,也可以通过对物种内现有基因组的“精细手术”,获得依靠自然选择与人工选择无法新基因组合。目前,转基因技术主要用作生物工程手段,作为分子育种技术尚处于探索阶段。但随着国家转基因重大专项的实施,转基因技术将会成为家畜分子育种的重要内容。转基因技术已成功运用干猪,获得了一些转基因猪。1985年,Hammer等通过显微注射的方法,将由小鼠MT1启动子驱动的人生长激素基因(hGH)注射到猪、羊和兔9日细胞的原核中,该融合基因成功地整合到了猪和免的基因组上并能正常表达;1991年,Shamay利用同样的方法,将小鼠乳清酸性蛋白基因(mWAP)转入到猪,mWAP基因在猪的乳腺中成功表达;1992年,Swanson等成功获得了能生产人血红蛋白的转基因猪,Muller等将小鼠的MXl基因转入猪体内,试图生产抵抗流感病毒的转基因猪;1995年,Rosengard等将人的补体抑制因子和衰退加速因子(hDAF)转移至猪胚中,有27头转基因猪的hDAF在其内皮细胞、血管平滑肌和鳞状上皮细胞等细胞中有不同程度的表达;2001年,加拿大Guelph大学Golovan等人通过显微注射原核胚的方法,培育出转植酸酶的转基因环保型猪,使得粪便中瞵的排放量减少了75%;2003年,Ramsoondar等将c【(1,3)半乳糖苷转移酶基因敲除的猪,试图解决器官移植时的免疫排斥反应;2004年,日本克隆出体内含有水母基因的转基因猪;2006年,Lai等奖秀丽线虫的编码(1)3脂肪酸去饱和酶(FAT1)基因克隆到猪中,显著地提高了组织中不饱和脂肪酸的含量。我国的转基因猪也已取得了重要成果:1989年,中国农业大学陈永福与湖北省农科院生物技术研究所合作,将猪生长激素基因(GH)转入湖北白猪中,显著提高了生长速度与饲料利用率;湖北省畜牧所与中国农科院兰州兽医所合作,将抗猪瘟病毒(HCV)基因导入猪中,获得了抗猪瘟的转基因猪(郑新民、魏庆信等,1998);2000年,郑新民、魏庆信等用显微注射的方法,生产出来能够合成人血清蛋白(HAS)的转基因猪;2006年底,东北农业大学刘忠华教授带领的团队研制出中国首只转基因“荧光猪”;2008年,中国农科院北京畜牧兽医研究所李奎教授等人,继美国之后培育出了转FAT1基因的保健猪。这些转基因材料一旦经过生物安全评价就可以作为育种素材进行新品种的培育。目前,我国转基因生物新品种重大专项的启动将进一步推动转基因猪的研究进程。(收稿日期:20100102)20lO~第1期SWINEINDUSTRYSCIENCE猪业科学91

遗传标记及其在家禽遗传育种中应用的研究进展

遗传标记及其在家禽遗传育种中应用的研究进展

生物信息学China Journal of Bioinformatics 专论与综述 遗传标记及其在家禽遗传育种中应用的研究进展 叶健强 (四川省畜牧科学研究院,四川成都610066) 摘要:概述了现代分子生物学所发展的各类遗传标记的发展和现状及其在家禽遗传育种中的应用,同时也探讨了数量与质量 性状基因定位在动物遗传育种中的应用。 关键词:遗传标记;遗传育种;基因定位 中图分类号:¥813,3 文献标识码:A 文章编号:1672—5565(2o06)一03—139一o4 Genetic Marker and Application in poultry genetic breeding YE Jian—qiaJlg (∞如ge animal science Si ̄uan university,Sichuan,ya dn,625014 China) Atlatract:This paper presented here the development and s ̄tus quo of all sorts of genetic maker appHed on the illo ̄m molecular biology,,and the apphcafion on the poultry genetic breeding,and present the gene location of Qualitative trait and quantitative trait app】jcation on anL,nal ‘ netie breeding、 、 Key Words:genetic marker;genetic breeding;gene location 遗传标记是动植物遗传育种的重要工具。其主 要分为4种类型,即形态学标记、细胞学标记、生化 标记和DNA分子标记。前三种都是基因表达的结 果,是间接反映;而后者是DNA水平遗传变异的直 接反映,能对各发育时期的个体、各个组织、器官甚 至细胞作检测,不受环境和基因的限制;具有数量丰 富,遗传稳定,对生物体的影响表现“中性”以及操作 简便等特点,因此应用广泛。 1 DNA标记概述 DNA分子标记大致分为:基于Southern杂交和 PER技术的分子标记(有些与重复序列密切相关的 标记可单独表示)是利用限制性内切酶酶解不同生 物体的DNA分子后,用特异探针进行Southern杂交 后通过放射自显影或非同位素显色技术来揭示 DNA的多态性。以限制性片段长度多态性标记为 代表RFLPs。其多态性是DNA某个区域发生缺失、 插入、点突变引起酶切位点的变化而产生的,一般只 能检测一个座位,绝大多数表现为2态或3态,优点 是稳定性好,数量无限,共显性遗传,不受年龄、性 别、基因产物的影响,缺点是多态信息含量(PIC)低, 只有0,2左右。当PCR技术出现后,由于其简便、 快速和高效等特点迅速成为分子生物学研究的有力 工具,因此出现了PCR标记…。 1.1单引物PCR标记 (1)随机扩增DNA多态性标记(RAPD),是利用 PCR技术随机合成的非特异性寡核苷酸引物(5~ lObp) ̄,J基因组DNA随机扩增来鉴别DNA的多态 性 】。能检测到多个基因座位,PIC(0.2~0.9),其 一般表现显性遗传。如果将其克隆并对其末端测序 之后,在原来的引物上增加合成上述末端序列的 14bp的核苷酸,以此为引物对基因组DNA再行扩增 分析,此即SCARs标记。因此SCARs的稳定性高, 收稿日期:2004—10—27;修回日期:2006—08—23 作者简介:叶健强,男,汉族,四川成郎人,硕士,助理研究员,研究方向:动物遗传育种和繁殖研究。

微卫星DNA标记在家畜遗传育种上的研究现状

微卫星DNA标记在家畜遗传育种上的研究现状

Q:业 Science and Technology Innovation Herald 农业科学 微卫星D N A标记在家畜遗传育种上的研究现状 张苏云 (浙江工业职业技术学院 浙江绍兴 31 2000) 摘要:本文综述了微卫星DNA作为遗传标记在动物遗传育种上研究进展,阐明了微卫星标记是一种非常理想的分子标记技术,具有广 阔的应用前景。同时对今后微卫星DNA标记在动物遗传育种中的研究工作提出了自己的一些见解。 关键词:微卫星DNA 动物遗传育种 研究现状 中图分类号:S8I 3 文献标识码:A 文章编号:1 674—098X(ZO1 2)02(c)一01 32-01 1微卫星DNA标记 随着分子克隆、DNA重组技术在分子 生物学领域的不断完善,加之另一类重要 的遗传标记一多态DNA分子标记图相继出 现,使我们在一定条件下可以操作某些 DNA片段进行遗传分析研究。目前重要的 遗传标记主要包括限制性片段长度多态性 (RFLP)、随机扩增多态DNA(RAPD)、小卫 星DNA和微卫星DNA。而微卫星DNA在度 量品种遗传多样性及构建系统发生树,其 显示出分布广泛、多态性丰富、易于检测等 特点,被认为是各类遗传标记中最有价值 的一种。 2微卫星DNA标记的研究方法 在使用微卫星方法之前,如何获得所 需要的微卫星位点?大致有三条途径:第 一、寻找已存在的微卫星引物;第二、使用 与所研究物种亲缘关系较近物种的引物; 第三、用经典分子生物学方法克隆所需要 的微卫星位点。一旦拥有微卫星位点,便可 自行选择作探针或作引物。因此获得所需 要的微卫星位点后,就可以进行微卫星 DNA的多态性分析:一是在微卫星数据库 中直接寻找合适的引物,进行PCR扩增和 测序,凝胶电泳分析。但其局限是所研究的 基因序列是已知的,不能反映整个基因组。 另一种是首先构建基因文库,然后以想钓 取的微卫星去杂交,从中选去阳性克隆,提 出质粒后利用载体插入座位两端的已知序 列设计引物去测定插入片段序列。最后在 微卫星DNA两端选出适当的引物进行PCR 扩增和测序凝胶电泳去分离、测定基因组 样品中微卫星DNA的多态性。再进一步分 析计算等位基因在研究群体中的基因频率 及群体中各位点的杂合度等。 3微卫星DNA标记在家畜遗传育种上的应 用 微卫星被广泛用于家畜的基因组变异 研究,由于它多态性丰富,易于获得,在构 建物种的遗传连锁图、基因鉴定、QTL}H关 及系谱确证等方面起到了巨大的作用。 3.1构建基因组连锁图 微卫星是构建完整基因组连锁图时使 用的主要基因标记。在进行基因组图谱建 立过程中,标记的基因位点一般有两类:一 类主要有编码基因和结构基因位点组成, 位点变异小,另一类为具有高度变异的重 复序列来标记DNA上的基因位置。现在使 用最广泛的是微卫星标记。同一类微卫星 可分布在整个基因组的不同位置上,从而 适合干基因定位,是基因组遗传图谱和物 理图谱的理想界标。 3.2基因鉴定标记 基因鉴定的主要任务是在DNA水平上 鉴别群体中存在的某个基因位点的全部等 位基因或者说该基因位点的所有变异体。 用微卫星标记来鉴定基因位点的等位基因 时,仅涉及DNA结构,通常与表现型无关。 用这种方法可以将群体中存在的所有等位 基因无一遗漏地鉴定出来。在家畜中用分 子遗传学基因技术研究发现的遗传缺陷多 数均是使用微卫星标记后发现的。 3.3 TL的连锁分析及基因定位 可以利用标记的连锁特点,将一些功 能基因或QTL定位在染色体上或连锁群 中。微卫星DNA指纹图是由20-30个多态位 点的等位基因组成,可同时提供数十个随 机分布的标记位点,被广泛应用于基因定 位。 3.4系谱确证 在家畜育种中常常必须搞清楚畜群中 的亲子关系,或者说必须知道畜群的系谱 关系。这样做有利于防止群体近交的发生, 这在普通育种学中称为系谱记载。随着分 子生物学技术的快速发展,应用分子遗传 学方法比目前使用的血型、血液蛋白型等 研究更为精确地描述个体的遗传变异程 度,所以用DNA定型来进行系谱确证(或系 谱起源)是一种较好的选择。由于微卫星位 点的特性,使它在亲仔鉴定、胚胎移植、混 合受精、亲缘关系分析和品种遗传纯度分 析上十分重要。 3.5群体遗传结构分析及杂交优势预测 微卫星多态性分析可以评估畜禽遗传 多样性、对品种资源进行分类等,利用微卫 星位点估计品种间或品种内遗传结构和变 1 32 科技创新导报Science and Technology Innovation Herald 异是非常有效的。在紧密相关的物种中,微 卫星位点具有位置保守性,这使得我们能 在相关畜种间如牛、绵羊、山羊间使用跨物 种引物进行研究,从而更快更准确地找到 该物种中更多的微卫星位点,用于遗传作 图或其他研究,从而说明了微卫星位点的 保守性。 4结论 微卫星标记具有较高的突变率、较高 的多态信息含量和杂合度,主要用于研究 品种内及品种间遗传变异,为基因作图、群 体遗传变异研究、亲代评估等提供了很好 的标记。由于微卫星标记的研究起步较晚, 现在已知的微卫星位点还不够多,以及其 分析成本较大等,需要我们进一步利用此 标记进行快速、灵敏的遗传分析。而且在目 前的应用中仍然存在一些不足如:微卫星 的获得较为繁琐、分析成本大及PCR扩增 产物在检测过程中,出现的基因带重叠,很 难判断等位基因,造成研究结果不准确,因 此我们要做进一步的研究与改进,以能够 准确的判断等位基因。 参考文献 [1】储明星,王吉振,王爱国,等.小尾寒羊 五个微卫星基因座遗传多态性研究 [J】.遗传学报,2002,29(6)::502~506. [2】吴登俊.马丁・费尔斯特.家畜基因组遗 传多态标记一微卫星标记研究进展 (下).国外畜牧科技,1999,26(2):37~ 40. 【3]张英杰,赵有璋,刘月琴,等.微卫星 DNA标记在三个山羊品种中的遗传多 态性研究.试验研究,2003,23(4):7~9. [4】马玉萍.绵羊主要经济性状的微卫星标 记研究.硕士论文.石河子大学,2003. [5】贾斌.新疆绵羊微卫星遗传分析及羊毛 生长的神经内分泌调控.博士论文.南 京农业大学,2003.

细胞生物学和遗传学在动物和植物繁殖中的应用方法和进展

细胞生物学和遗传学在动物和植物繁殖中的应用方法和进展

细胞生物学和遗传学在动物和植物繁殖中的应用方法和进展

植物和动物繁殖是生物学研究中非常重要的领域。在过去的几十年中,随着细胞生物学和遗传学的不断发展,人们对植物和动物繁殖方面的知识也有了更深入的了解。本文将介绍细胞生物学和遗传学在动物和植物繁殖中的应用方法和进展。

一、细胞生物学在繁殖中的应用方法

1. 质体转移

质体是细胞中的一种小型DNA分子,除了细胞核DNA之外还可以在质体中编码许多有用的基因。研究人员可以将有用的基因从一个细胞中的质体转移到另一个细胞中的质体,以达到改变细胞特性的目的。这种方法被广泛应用于植物的基因工程中,可以制造出更有营养价值、更抗病虫害的植物品种。

2. 细胞融合

细胞融合是指将两个或多个不同种类的细胞合并成一个细胞,从而产生出新的混合物种。这种方法可以用于动物和植物基因工程中。例如,一些动物繁殖学家利用细胞融合的方法,将多个牛的胚胎合并成一个,从而产生出优良的肉牛和奶牛品种。

3. 克隆技术

克隆技术是指通过将某一种动物或植物的细胞放入同一物种中的一个无性生殖细胞中,从而得到一种与母个体完全相同的子代。这种方法被广泛应用于畜牧业和植物育种中。例如,现在克隆奶牛已经成为畜牧业的新热点。

二、遗传学在繁殖中的应用方法 1. 外源基因注入

外源基因注入是在动植物的基因序列中加入来自其他物种的有益基因,从而产生出更加优良的品种。例如,在植物育种中,外源基因注入可以增加植物的耐旱性和抗真菌性;在动物育种中,外源基因注入可以使牛、羊等家畜具有更好的肉质品质和更高的奶量。

2. 遗传性状筛选

遗传性状筛选是一种通过分析遗传物质的方法,选择具有有益遗传性状的物种作为育种对象。例如,在家畜繁殖中,选育高产奶牛和肉牛的遗传优势就是通过遗传性状筛选的方法实现的。这种方法可以让人们更好地掌握有关基因变异的知识,从而更加准确地进行动植物育种。

3. 基因编辑技术

基因编辑技术是一种通过编辑DNA序列的方法,对动植物的遗传物质进行修改的技术。这种技术可以删除不利基因,修复有益基因,以达到不同目的。例如,在植物育种中,基因编辑技术可以使植物具有更快的生长速度和更高的产量;在动物育种中,基因编辑技术可以改变动物的肉质和奶质品质等特征。

动物繁殖技术的研究进展

动物繁殖技术的研究进展

动物繁殖技术的研究进展

摘要:随着人工授精技术、胚胎移植和克隆技术的不断发展,动物实际繁殖率将进一步提高,这在动物育种上能够充分发挥优良公母畜的生产潜力,提高品种总体生产性能,加快畜牧业的发展。介绍了新型繁殖技术在动物育种上的应用。

关键词:人工授精;胚胎移植;克隆;转基因

现代动物繁殖技术包括人工授精、同期发情、胚胎移植、胚胎分割、胚胎嵌合、体外受精、克隆技术和性别控制等等,其中人工授精和胚胎移植在现代畜牧业生产中发挥着极其重要的作用,尤其是人工授精技术,是迄今为止应用最广泛并最有成效的繁殖技术。

随着科技的不断发展,动物繁殖技术的研究不断深入,繁殖技术的应用日益广泛。从常规的人工授精到胚胎移植和体外性控胚胎生产等一系列高新技术的应用使得家畜繁殖的速度更快。生产性能更高,繁殖准确性更好,给畜牧业带来了巨大的经济和社会效益,为畜牧业的产业化发展提供了强劲的动力和竞争力。

1 主要繁殖技术应用概述

1.1人工授精技术

人工授精技术是借助于专用器械,用人工方法采取公畜精液,经体外检查与处理后,输入发情母畜的生殖道内,以代替公母畜自然交配,使母畜受胎的一种繁殖技术。人工授精技术能充分利用优良公畜的繁殖性能,减少种畜的饲养量,降低生产成本;使优良基因的影响迅速扩大,可以极大地加快遗传改良的速度;能提高母畜的受胎率;使种公畜的精液不受时间和地域的限制,可以很好地在各地组织实施和交流。我国自20世纪60年代普及了奶牛的新鲜精液人工授精技术后,从1977年开始在全国推广牛的冷冻精液。目前,全国各省区共有40多个冷冻精液站已具备年产近2 000万个剂量的牛冻精生产能力,奶牛人工授精已得到普及,黄牛每年杂交改良也在千万头以上。在养羊发达的北方省区已经普及人工授精,猪的人工授精在生产上也得到广泛应用,部分野生动物也广泛采用人工授精技术。

1.2胚胎移植

近几年,胚胎移植也已成为畜牧业生产上的一项常用技术,采用胚胎移植越来越普遍。胚胎移植又称受精卵移植,也称为“借腹怀胎”或“人工受胎”,其含义是将一头良种母畜的早期胚胎用冲洗子宫的方法取出,或是经体外受精获得的胚胎,移植到另一头生理状态相

动物遗传育种与繁殖专业研究方向

动物遗传育种与繁殖专业研究方向

动物遗传育种与繁殖专业研究方向

动物遗传育种与繁殖专业是农业、畜牧业和动物科学等领域中的一个非常重要的研究方向。它主要研究动物的遗传特性,采用科学的育种和繁殖方法提高家畜的经济价值,改善其品种和产生更好的牲畜,以满足社会对畜牧业产品数量和质量的需求。该专业的研究与应用,为动物的养殖与生产提供了坚实的理论基础和技术支持。

1. 遗传学的作用

动物遗传育种与繁殖专业研究的主要对象是动物遗传学,它是研究动物基因、遗传信息以及遗传形态和功能的科学。通过对动物基因的研究,可以更好地把握家畜的遗传规律,为育种和繁殖提供科学的依据。例如,通过基因编辑等手段,可以改变家畜的遗传特性,以获得更高的经济效益。

2. 育种和繁殖的方法

动物遗传育种与繁殖专业在育种和繁殖方面有很多方法,如人工授精、胚胎移植、搭配选择等。科学的育种和繁殖方法可以改善家畜的品种,提高其生产效益、繁殖力和抵抗力等。例如,通过选育出高产、高肉、高乳量的牲畜,可以大大提高畜牧业的经济效益。

3. 利用多样性进行研究

动物遗传育种与繁殖专业也重视动物多样性的研究,多样性是指动物种群内的基因变异、遗传多样性和遗传结构的变化。利用多样性进行研究,可以更好地了解家畜的遗传特性,推动育种和繁殖的发展。例如,研究饲养环境、饲料成分等因素的影响,可以更好地维护家畜的多样性,实现家畜品种资源的可持续利用。

4. 育种和繁殖的质量管理

动物遗传育种与繁殖专业也重视育种和繁殖的质量管理,这包括动物的健康状况、遗传特性、品种、繁殖速度和生产效益等。通过质量管理,可以确保育种和繁殖的顺利进行,并取得更好的成果。例如,加强育种和繁殖的监督和检测,可以确保家畜的质量和可靠性,提高其商业价值和市场竞争力。

总之,动物遗传育种与繁殖专业是畜牧业和动物科学等领域的一个重要研究方向,它致力于提高家畜的经济价值,改善其品种和产生更好的牲畜。通过遗传学的研究、科学的育种和繁殖方法、动物多样性的研究和育种和繁殖质量管理,可以推动畜牧业的发展,满足社会对畜牧业产品数量和质量的需求。

中国地方猪分子育种研究进展

・ 8 ・ 《上海畜牧兽医通讯》2008年第3期 

中国地方猪分子育种研究进展 

何道领1王金勇2 陈四清 

(1西南大学动物科技学院 重庆荣昌402460 2重庆市畜牧科学院重庆荣昌402460) 

本文对分子育种的内容和特点进行了简单的介绍,对中 国地方猪分子育种的研究进展作一综述。 1 分子育种研究的内容和特点 

2O世纪8O年代后期以来,国际上的动物遗传育种已经 进入分子水平,即分子育种,它使动物育种朝着快速改变动 

物基因型方向发展。近几年来,随着分子生物学和各种分子 

生物技术的发展,分子育种越来越受到人们的重视。动物分 

子育种是以分子遗传学和分子数量遗传学为理论依据,利用 

分子生物学技术来改良畜禽品种的一门新型学科,与常规育 种方法不同.分子育种进展较快,使人们有可能直接从遗传 

物质本身的基础上揭示生物的性状特性,它克服了年龄、性 别、组织以及环境因素的影响,直接在DNA水平上对性状基 

因型进行选择,因此选择的准确性会大大提高,同时转基因技 

术的应用还能根据人们的需求创造出一些非常规性的畜牧产 品,可以说分子育种是动物遗传育种学科发展的必然趋势。 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,其中 

与繁殖性能、肉品品质等相关的基因在经济上最受国际关 注、最具民族特色和国际竞争力,也是我国养猪业持续发展 

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,是目前迫切需要解决的一个问题。在分子水平开 

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、测序与定位及功能鉴定,不仅可以获得地 

方猪种最基本的生物遗传信息,发掘重要的功能基因,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。 

3 中国地方猪分子育种研究进展 

自从中国地方猪种开展分子遗传学研究以来,研究的内 

容涉及较多,研究的功能基因较多,这些基因包括与中国地 

方猪种生长发育性状、胴体性状、肉质性状、繁殖性状和抗病 性状等。 

动物遗传繁育进展综述

堡 些 技)2008年第8期 动物科学 

动物遗传繁育进展综述 

康永刚廖云琼 (徐州生物工程高等职业学校,江苏徐州221006) 摘要现代生物技术在动物育种中的应用为规模化生产育种提供了条件,是2O世纪动物生产取得巨大成就的关键。综述了转基因技 术、干细胞、动物克隆技术在动物遗传繁育方面的研究进展。 关键词动物克隆技术:干细胞;转基因技术 中图分类号¥813.2 文献标识码A 文章编号1007-5739(2008)08-0175-02 20世纪动物生产的巨大成就反映了动物遗传育种学理 论的发展及其应用的效果。动物遗传繁育发展的每一阶段, 无不吸纳其他学科的新理论和新方法,诸如动物克隆技术、 干细胞、转基因技术在快速改良经济性状、提高畜禽抗病 力、生产非常规动物产品等方面已初见成效。 1转基因技术的研究进展 1.1转基因家畜的研究现状 1.1.1转基因猪。猪作为优质的肉用型家畜,人们对其瘦肉 率、肉质等主要经济性状方面的育种改良一直作着不懈的 努力。随着人们生活水平的提高和营养观念的转变,对猪的 要求不再仅仅是膘肥体重,而是在蛋白质、脂肪含量、风味 和口感等方面的改进。转基因技术优势将在猪育种领域发 挥不可替代的作用。 1.1.2转基因牛。利用转基因技术对牛进行品种改良或新品 种培育主要体现在两个方面:一是提高牛的抗病能力;二是 提高牛的肉奶产量、改善肉奶品质。同时,转基因技术在改 善牛的生长,肉质等性状也有一些重要进展。 1.1.3转基因羊。国内外利用转基因技术培育绵羊和山羊 新品种,用于提高羊毛产量和羊毛品质、改善奶品质、提高 抗病力等不同性状。 1.2转基因动物研究的应用前景 通过克隆特定病毒基因组中的某些编码片段。加以一定 修饰后导入畜禽基因组,所得的含有外源特定基因表达的转 基因畜禽,对该种病毒的感染具有一定的抵抗能力。或减轻 该病毒侵染时对机体的危害,进而达到对动物品种进行改 良的目的,增加新的遗传品质,如生长速度、繁殖率、瘦肉 率和抗病力等。转基因技术运用于遗传育种。不仅可加快遗 传性状改良的进程,使选择的效率提高,改良的机会增多, 且不会受到有性繁殖的局限。在动物生产上,转基因动物可 通过控制激素与生长因子、改变结构蛋白、产生新的代谢途 径等方式,提高动物的生长效率,应用该技术也可提高动物 的抗病力。Garber等(1991)将克隆的小鼠Mx基因的有义链 插入处于复制感受态的禽反转录病毒载体中,并以之转染鸡 胚胎成纤维细胞,结果只有经插入有义链的反转录病毒载体 转染的CEF才能产生Mx蛋白。经插入有义链的CEF对人 流感病毒、禽流感病毒的感染具有抵抗作用,而对包被的RNA 病毒和疱疹性口炎病毒(vsv)无抵抗作用。Berm(1998)生 收稿日期2008-02-25 产的抗流感基因Mx转基因猪和王敏华(1996)获得的转猪 瘟病毒核酸酶基因的兔,其抗病力明显提高。目前也培育出 了具有鸡白细胞组织增生病毒的转基因鸡新品种,可在鲑 鱼体内表达抗冻基因的转基因鲑鱼。转基因育种与常规的 育种相比,具有周期短、成本低、效率明显等优越性,这也正 是其具有广阔的经济开发前景的重要方面。 2干细胞研究进展 胚胎干细胞(ES细胞)是从附植前胚胎内细胞团或原始 生殖细胞经体外分化抑制培养分离出来的.具有发育的多 能性和全能性的细胞。ES细胞在动物克隆、转基因动物生 产、细胞工程、组织工程、临床克隆治疗和发育生物学等方 面的研究应用中起着重要的作用。ES细胞具有无限传代、 增殖而保持其基因型和表现型不变的特性。因此,以其作核 供体可在短期内生产出大量基因型和表现型完全相同的个 体。利用良种家畜胚胎或PGCs分离克隆Es细胞,结合核 移植技术,可迅速扩繁育种家畜,加快家畜育种工作的进 程,提高有利基因及其组合在群体中的比例,从根本上改 变传统的育种体制;ES细胞与胚胎嵌合体结合核移植,可 生产珍贵动物品种,对保存优良家畜及保护珍稀濒危动物 有重要意义;利用ES细胞克隆技术还可以解决哺乳动物远 源杂交的困难问题,获得具有新性状的动物胚胎嵌合体, 创造出动物新品种;利用Es细胞生产转基因动物,打破 了物种的界限,加速了动物遗传变异程度,用Es细胞做载 体。将外源基因导人生殖系生产转基因动物,已成为当今哺 乳动物遗传的主要技术手段。转基因动物,既能促进动物生 长,又能提高畜产品产量;利用Es细胞技术,可在细胞水平 对胚胎进行早期选择。进而提高选种的准确性,缩短育种时 间;利用ESC技术可加快动物抗病育种的速度,通过克隆特 定病毒基因组中的某些编码片段,对其进行一定的修饰后 转入家畜基因组,如果转入基因能在家畜基因组中得到表 达,那么家畜将对该病毒的感染有一定的抵抗力。 总之,ES细胞的分离、体外培养及建系的成功,对动物 遗传育种各领域的研究都具有极其重要的影响,具有非常 广阔的应用前景。 3动物克隆技术研究进展 动物克隆是指由一个动物不经有性生殖而直接获得与 亲本具有相同遗传物质的多个后代的过程。随着生物技术 的不断发展和克隆技术的逐步完善,动物克隆技术已成为 

基因组编辑技术加速猪育种进程

ChinaSwineIndustry

2024年第2期

DOI:10.16174/j.issn.1673-4645.2024.02.004

基因组编辑技术加速猪育种进程

王佳昊1袁王月2袁吴添文1*袁王彦芳1*渊1中国农业科学院北京畜牧兽医研究所袁北京100193曰2中国农业科学院国家南繁研究院袁海南三亚572025冤

摘要院依赖于核酸酶的基因组编辑技术能够在基因组水平对DNA序列进行改造袁包括特定DNA片段的插入尧敲除尧替换

以及点突变等遗传修饰遥2012年发展起来的CRISPR/Cas9基因编辑技术袁具有效率高尧通量高尧安全性高尧操作方便尧

简单易实现等特点袁得到了广泛的关注和应用遥基于CRISPR/Cas9系统开发的碱基编辑系统渊BaseEditor,BE冤和引导编辑系统渊PrimeEditor,PE冤可以在不需要DNA模板的情况下对基因进行精准的碱基突变遥目前袁CRISPR/Cas9及

其衍生的基因组编辑技术在猪生产性状的改良和抗病育种新材料的创制方面已经取得了良好进展袁并展示出了巨大的发展潜

力和应用前景遥本文重点介绍了CRISPR/Cas9尧碱基编辑尧引导编辑技术及其在猪育种中的研究进展袁并展望了猪基因组

编辑育种面临的机遇与挑战遥

关键词院猪曰基因组编辑曰CRISPR/Cas9曰生产性能曰育种中图分类号院S828曰S813.3文献标识码院A文章编号院1673-4645(2024)02-0035-08

开放科学渊资源服务冤标识码渊OSID冤袁扫一扫袁了解文章更多内容

引用本文院王佳昊,王月,吴添文,等.基因组编辑技术加速猪育种进程[J].中国猪业,2024,19(2):35-42.WANGJH,WANGY,WUTW,etal.Genomeeditingtechnologyacceleratespigbreeding[J].ChinaSwineIndustry,2024,

19(2):35-42.

收稿日期:2024-01-31基金项目:国家重点研发项目(2020YFA00509503);中国农业科学院科技创新工程(ASTIP)作者简介:王佳昊(2001-),女,硕士研究生,研究方向为猪基因工程与种质创新*通信作者:王彦芳(1975-),女,博士,研究员,研究方向为猪基因工程与种质创新;吴添文(1984-),男,博士,助理研究员,研究方向为猪基因工程与种质创新GenomeEditingTechnologyAcceleratesPigBreeding

水产动物遗传育种学实验

水产动物遗传育种学实验

水产动物遗传育种学实验的重要性在于通过研究和改良水产动物的遗传特性,提高其产量、抗病性和适应环境能力,从而满足人们对水产产品的需求。

水产动物遗传育种学实验通常包括以下几个方面的内容:选择优良的遗传素材、建立遗传连锁图、进行遗传分析和评价、进行遗传改良和育种。

选择优良的遗传素材是水产动物遗传育种的基础工作。通过对各种水产动物群体的调查和采集,挑选出具有良好生长性能、抗病性或其他重要经济性状的个体作为育种材料。这些个体通常表现出较高的遗传变异程度,为后续的遗传改良提供了潜在的基因资源。

建立遗传连锁图是水产动物遗传育种的重要手段之一。通过对遗传标记位点进行分析,确定各个位点之间的连锁关系和距离,从而揭示水产动物基因组上的遗传规律。遗传连锁图的建立有助于了解水产动物的遗传背景,为后续的遗传改良提供了理论依据。

第三,进行遗传分析和评价是水产动物遗传育种的关键环节。通过对育种群体的遗传变异进行分析,了解各个性状的遗传背景和遗传参数,为育种目标的设定和遗传改良策略的制定提供依据。同时,对育种群体的遗传多样性和群体结构进行评价,有助于保护和合理利用遗传资源。

进行遗传改良和育种是水产动物遗传育种的最终目的。通过选择和配对优良个体,利用遗传连锁图和遗传分析结果指导育种工作,逐步提高水产动物的产量、抗病性和适应环境能力。在遗传改良过程中,需要采取适当的育种方法,如选择育种、家系育种、杂交育种等,并结合现代生物技术手段,如基因编辑和转基因技术,进一步提高遗传改良效果。

总的来说,水产动物遗传育种学实验是一项复杂而重要的工作。通过选择优良遗传素材、建立遗传连锁图、进行遗传分析和评价、进行遗传改良和育种,可以有效提高水产动物的经济性状,满足人们对水产产品的需求。这一过程需要科学家们的辛勤努力和智慧,也需要社会各界的支持和参与,共同推动水产动物遗传育种事业的发展。

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