第十章 生物技術(shù)在 家畜育種中的應(yīng)用

1、第十章 生物技術(shù)在 家畜育種中的應(yīng)用,繁殖生物技術(shù)應(yīng)用,人工授精（Artificial Insemination） 鮮精：1－2天，受精率高 凍精：時(shí)間長(zhǎng)，受精率低作用： 1)增加公畜的配種任務(wù)，獲得大量?jī)?yōu)良種畜后代； 2) 使得種公畜使用不受時(shí)間和地域限制；擴(kuò)大種公畜的遺傳改良作用； 3)有利于家畜品種資源保護(hù)。,人工控制母畜繁殖周期途徑：藥物處

2、理 產(chǎn)后處理作用：1)增強(qiáng)發(fā)情癥狀，提高受胎率； 2)造成同期發(fā)情，有利于胚胎移植； 3)產(chǎn)后催情，縮短胎間距。,超數(shù)排卵與胚胎移植（multiple ovulation, embryo transfer，MOET） 超數(shù)排卵：產(chǎn)生更多的卵母細(xì)胞 胚胎移植：將供體胚胎移植到發(fā)情適時(shí)的受體牛子宮內(nèi)。作用：1)增加優(yōu)良母畜的后代，提高其繁殖力； 2)

3、有利于遺傳物質(zhì)的運(yùn)輸； 3)建立MOET核心群育種體系，提高選擇的準(zhǔn)確性或縮短世代間隔。,性別控制與胚胎性別鑒定 作用：1)增加家畜特定的性別比例，提高生產(chǎn)效率； 2)根據(jù)育種需要，靈活選擇性別比例。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 作用：提高生產(chǎn)性能，實(shí)現(xiàn)抗病育種； 生產(chǎn)特定的肽和蛋白質(zhì)。,胚胎分割 作用：產(chǎn)生較多可用胚胎； 同卵雙生子的應(yīng)用

4、。胚胎細(xì)胞克隆 作用：可產(chǎn)生更多的胚胎； 可建立純系。,分子標(biāo)記,概念： 不同個(gè)體之間在某些位點(diǎn)上，其DNA序列會(huì)出現(xiàn)差異，這些位點(diǎn)就可用作遺傳標(biāo)記，稱為分子標(biāo)記或DNA標(biāo)記 （molecular marker）。,種類： I型標(biāo)記：出現(xiàn)在一個(gè)基因之內(nèi)影響到該基因的功能，進(jìn)而影響性狀的表型的分子標(biāo)記。 II類標(biāo)記：與基因功能無(wú)關(guān)的分子標(biāo)記，也可稱為匿名標(biāo)記（anonymou

5、s marker）。,,RFLP： 限制性酶切片段長(zhǎng)度多態(tài)性，是指用限制性內(nèi)切酶酶切不同個(gè)體的基因組DNA后，所得的含有同源序列的酶切片段在長(zhǎng)度上所存在的差異。,主要的分子標(biāo)記類型,RAPD： 隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA（randomly amplified polymorphic DNA），用隨機(jī)序列組成的寡核苷酸作為引物，通過(guò)PCR反應(yīng)擴(kuò)增所獲得的長(zhǎng)度不同的多態(tài)性DNA片段。,,VNTR: 可變數(shù)目串狀重復(fù)（v

6、ariable number tandem repeat），在真核生物的基因組中，存在許多串狀重復(fù)序列。由于重復(fù)單位的重復(fù)次數(shù)在個(gè)體間有很大差異，因而可作為一種遺傳標(biāo)記， 按重復(fù)單位的大小，可分為微衛(wèi)星標(biāo)記（microsatelite）和小衛(wèi)星標(biāo)記（minisatelite）,,AFLP 擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性（amplified fragment length polymorphism），是指通過(guò)特定引物和DNA多聚

7、酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerase chain reaction, PCR）復(fù)制并擴(kuò)增不同個(gè)體基因組DNA模板后，所得擴(kuò)增片段在長(zhǎng)度上的差異。SNPs：?jiǎn)魏塑账岫鄳B(tài)（single nucleotide polymorphisms），這是指在單個(gè)核甘酸上的突變所引起的多態(tài)，多是雙等位基因，且某一等位基因的頻率不低于1%。,優(yōu)點(diǎn)： 多態(tài)程度高； 數(shù)量多，且均勻地覆蓋整個(gè)基因組； 測(cè)定不受年齡、性別、環(huán)境等因素的限制；

8、 符合孟德?tīng)栠z傳規(guī)律，能夠準(zhǔn)確判別所有可能的基因型 。,應(yīng)用：-         遺傳連鎖圖譜構(gòu)建、 QTL的檢測(cè)-          標(biāo)記輔助選擇或?qū)?       

9、60;  遺傳多樣性研究-          研究品種起源與進(jìn)化-          親子鑒定 疾病診斷,遺傳連鎖圖譜構(gòu)建,連鎖圖譜（linkage map）或遺傳圖譜（genetic map） 多個(gè)基因或分子標(biāo)記

10、按其相互間的遺傳距離在同一染色體上的線性排列。,原理：基因或標(biāo)記在配子形成過(guò)程中發(fā)生重組。,基因或標(biāo)記座位的距離越大，重組發(fā)生概率就越大。,基因間的遺傳距離用圖距度量，圖距的單位是摩根（Morgan或M）或厘摩（centi-Morgan或cM）,圖距函數(shù)（map function） Haldane 圖距函數(shù) 假定不同座位之間的交換是彼此獨(dú)立的（無(wú)干擾），其函數(shù)式為：,Kosambi圖距函數(shù)考慮了不同座位之間的交換存

11、在干擾的情況，其函數(shù)式為,數(shù)量性狀基因座位定位,主基因：對(duì)數(shù)量性狀有明顯作用的仍然處于分離狀態(tài)的單個(gè)基因。一般認(rèn)為基因的效應(yīng)（兩種純合基因型的基因型值之差）達(dá)到0.5~1.0表型標(biāo)準(zhǔn)差。數(shù)量性狀基因座（quantitative trait loci, QTL） ：對(duì)數(shù)量性狀有較大效應(yīng)的，且能夠被檢測(cè)出的單個(gè)基因或染色體片段。,QTL檢測(cè)的方法,標(biāo)記-QTL連鎖分析（marker-QTL linkage analysis），也稱為基因組

12、掃描（genome scanning）候選基因分析（candidate gene approach）,標(biāo)記-QTL連鎖分析,原理： 遺傳標(biāo)記座位等位基因與QTL等位基因之間存在連鎖不平衡關(guān)系，通過(guò)對(duì)遺傳標(biāo)記從親代到子代遺傳過(guò)程的追蹤以及它們?cè)谌后w中的分離與數(shù)量性狀表現(xiàn)之間的關(guān)系的分析，來(lái)判斷是否有QTL存在、它們?cè)谌旧w上的相對(duì)位置以及它們的效應(yīng)大小 。,標(biāo)記-QTL連鎖分析的基本步驟,實(shí)驗(yàn)群體設(shè)計(jì) 選擇合適的遺傳標(biāo)記 收

13、集、整理標(biāo)記基因型和數(shù)量性狀數(shù)據(jù)構(gòu)建標(biāo)記連鎖圖譜 QTL的檢測(cè)與參數(shù)估計(jì),試驗(yàn)設(shè)計(jì),基于近交系或品系（種）雜交的試驗(yàn)設(shè)計(jì) 用兩個(gè)在數(shù)量性狀上有較大差異（最好是處于兩個(gè)極端）的近交系或品系或品種雜交，在此基礎(chǔ)上可進(jìn)行各種試驗(yàn)設(shè)計(jì) 。 回交設(shè)計(jì) F2設(shè)計(jì),基于家系的試驗(yàn)設(shè)計(jì)半同胞家系（Half-sib Families）設(shè)計(jì) ： 女兒設(shè)計(jì) 孫女設(shè)計(jì) 全同胞家系設(shè)計(jì) 混合家系設(shè)計(jì),

14、QTL檢測(cè)及QTL參數(shù)估計(jì),單標(biāo)記分析 假設(shè)在兩個(gè)親本近交系中在所考察的數(shù)量性狀上的差異主要由一個(gè)QTL引起，該QTL與一個(gè)標(biāo)記連鎖，它們之間的重組率為r。 假定它們?cè)跇?biāo)記和QTL上都已完全固定，因而可假定在第一個(gè)親本系（P1）中，所有個(gè)體標(biāo)記和QTL的基因型為M1Q1/M1Q1 ，在第二個(gè)親本系（P2）中，標(biāo)記和QTL的基因型為M2Q2/M2Q2。,如果這兩個(gè)親本系間的差異確實(shí)主要由該QTL引起，且QTL確實(shí)與標(biāo)記連

15、鎖（r < 0.5），則這兩組個(gè)體的平均數(shù)就會(huì)有差異，據(jù)此可用均數(shù)差異的t檢驗(yàn)法對(duì)以上假設(shè)進(jìn)行檢驗(yàn)：,區(qū)間定位（Interval Mapping） 在一個(gè)已知連鎖圖譜（即標(biāo)記之間的排列順序和它們之間的距離已知）的標(biāo)記連鎖群內(nèi), 依次在每個(gè)由相鄰標(biāo)記構(gòu)成的區(qū)間內(nèi)的各個(gè)點(diǎn)上, 利用兩個(gè)側(cè)翼標(biāo)記的信息檢測(cè)QTL。,例如區(qū)間（M，N），兩個(gè)標(biāo)記之間的重組率為R（已知），設(shè)有一QTL位于它們之間的某一位置，QTL與標(biāo)記M之間的重組

16、率為r1，與N之間的重組率為r2。設(shè)兩個(gè)近交親本系中的標(biāo)記-QTL基因型為M1Q1N1 / M1Q1N1和M2Q2N2 / M2Q2N2，在F1中則為M1Q1N1 / M2Q2N2。 F1與第一親本回交，在回交中可有四種標(biāo)記基因型,復(fù)合區(qū)間定位 將區(qū)間定位與多元回歸相結(jié)合，利用在所考察的區(qū)間以外的其它標(biāo)記來(lái)消除其它可能存在的QTL的影響。,候選基因分析,概念： 從一些可能是QTL的基因（即候選基因）中篩選QTL

17、。,,,ESR 雌激素受體基因,基本步驟,選擇候選基因 依據(jù)所掌握的生物學(xué)或生理學(xué)知識(shí)； 選擇在人類或小鼠或其他物種中發(fā)現(xiàn)的具有較大效應(yīng)的突變基因作為候選基因。獲得用于擴(kuò)增基因的引物序列,檢測(cè)候選基因內(nèi)的多態(tài)性研究候選基因與性狀的關(guān)系,標(biāo)記輔助選擇,原理： 檢測(cè)與QTL連鎖的分子標(biāo)記基因型，并將這些基因型信息應(yīng)用到個(gè)體的遺傳評(píng)定中，從而決定個(gè)體的選留。 優(yōu)點(diǎn)： 選擇準(zhǔn)確性高； 對(duì)于限

18、性性狀、屠宰性狀選擇有利； 有利于早期選擇。,,標(biāo)記輔助選擇方法,Marker-BLUP 同時(shí)利用表型、系譜和標(biāo)記的信息進(jìn)行個(gè)體育種值估計(jì)。 個(gè)體育種值＝QTL育種值＋多基因育種值,兩階段選擇 在畜禽生長(zhǎng)早期階段，根據(jù)標(biāo)記信息進(jìn)行選擇，將攜帶有理想標(biāo)記等位基因的個(gè)體選留。 在性能測(cè)定階段，根據(jù)BLUP育種值進(jìn)行選擇。,習(xí) 題,解釋如下名詞 分子標(biāo)記 遺傳連鎖圖譜 數(shù)