【毕业学位论文】（Word原稿）中国部分绵羊品种的遗传多样性研究动物遗传育种与繁殖硕士论文

密级 ： 论文编号： 中国农业科学院 学位论文 中国 部分 绵羊品种的遗传多样性研究 o.: 摘 要 本研究利用 微卫星标记对中国 10 个地方绵羊品种（ 乌珠穆沁羊、 滩羊、 湖羊、 呼伦贝尔羊、小尾寒羊、安多绵羊、岗巴绵羊、贵德黑裘皮羊、昭通绵羊 、哈萨克绵羊 ）及 1 个引进品种 无角陶赛特 绵羊共计 500 个个体的遗传多样性进行了分析 研究。旨在为绵羊遗传资源的合理利用及保护提供科学依据。 1. 采用 22 个 微卫星位点， 对 11 个绵羊品 种 中进行遗传多样性分析，共检测到 306 个等位基因，平均每个位点检 测到 等位基因。表明 我 国 绵羊品种遗传多样性丰富 。 2. 计算了等位基因频率，并以其为基础获得了各群体的平均 杂合度、平均多态信息含量和 平均有效等位基因数，分别为 明群体内的遗传变异 丰富。 3. 在等位基因数、有效等位基因数、观测杂合度、期望杂合度和多态信息含量中明显看出地方绵羊品种的遗传多样性比 无角陶赛特 高。 4. 对群体间基因流进行分析，结果得出 ： 哈萨克 羊和 呼伦贝尔羊 之间有较大的基因 流， 乌珠穆沁和呼伦贝尔羊间的基因流次之；贵德黑裘皮 羊 和 其它 绵羊品种 之间 交流 较小 （ ，而 其它的群体之间的交流基 本 在 一个 水平 ，交流也比较活跃。 5. 计算了总群体杂合度、亚群体杂合度 和遗传分化系数，结果表明群体间的变异程度占总群体的 群体间变异程度不高 ，变异主要来源于群体内 。 6. 计算了共 祖遗传 距离 、 传距离，分别进行了 类， 结果表明用 本研究中更适用于 类 方法构建聚类图 。 7. 根据主成分分析和因子相关性分析结果，表明昭通绵羊和 其它 蒙系绵羊间遗传分化较明显。 8. 析结果 表明 ， 从昭通绵羊同蒙系绵羊间的遗传关系与同藏系绵羊间的遗传关系 相比来看要更近一些， 支持昭通绵羊不是起源于西藏而是起源于滇中高原的说法。 关键词 绵羊 ； 微卫星 遗传多样性 ； 遗传距离 ； 聚类分析 he in to 00 It be of of We as 1. on 2 we 1 06 in 2. We we o、 e 1 3. of is a, He 4. We We of ZK BR is Q BR F is is in We is 5. We T、 HS We of of We a is is of 6. We DA s by DA to we J A/NJ a 1 J is in 7. T by CA CA 8. to we T is T is T 录 第一章 文献综述 . 1 禽遗传多样性与遗传资源保护 . 1 禽遗传多样性的概念及意义 . 1 禽遗传资源保护的重要性和必要性 . 1 禽遗传资源保护探索 . 2 禽遗传资源保护理论的探索 . 2 禽遗传资源保护形式 . 3 国绵羊遗传资源概况 . 4 羊在系统分类学中的地位 . 4 羊的起源 . 4 羊品种的分布 . 5 羊品种的类型 . 6 禽遗传标记概况 . 7 传标记概念及特点 . 7 子遗传标记类型 . 7 羊遗传多样性的研究概况 . 10 态学水平 . 10 胞学水平 . 11 化水平 . 11 平 . 12 研究的目的和意义 . 13 第二章 材料与方法 . 15 验材料 . 15 品的采集 . 15 要仪器设备 . 16 要药品 . 17 剂配置 . 17 卫星标记 . 18 验方法 . 19 因组 提取 . 19 . 20 卫星引物所用修饰荧光集团的选择 . 20 卫星位点 应体系 . 20 物检测 . 21 用 序仪毛细管电泳 . 21 据分析 . 22 第三章 结果与分析 . 26 因组提取结果 . 26 增结果 . 27 序仪片段分析结果 . 28 位基因数目和频率 . 29 有等位基因、优势等位基因及频率 . 32 体内的遗传变异检测结果 . 33 体的有效等位基因数 . 34 传杂合度和平均遗传杂合度 . 35 态信息含量 . 36 方绵羊品种与引进品种的对比 . 37 染色体 点分析 . 38 种间的遗传变异检测 . 39 体之间的基因流分析 . 39 群体杂合度、亚群体内杂合度和遗传分化系 数 . 39 体遗传距离 . 40 类分析 . 42 体遗传分化 . 43 体结构推测 . 43 体遗传分化 . 45 体间遗传分化的因子相关分析 . 45 体间遗传分化的主成分分析 . 47 第四章 讨论 . 49 验样本的代表性 . 49 卫星位点的选择及其判型的准确性 . 49 . 50 体内和群体间的遗传变异 . 50 卫星位点的遗传变异 . 50 系绵羊的遗传变异 . 51 系绵羊的遗传变异 . 52 传距离的聚类统计分析 . 53 类分析与遗传分化 . 54 V 第五章 全文结论 . 56 参考文献 . 57 致 谢 . 66 作者简历 . 67 附表清单 表 全国绵羊存栏量及年增长率 . 7 表 11个绵羊品种的采集地点和样品数 . 16 表 31个微卫星座位的相关信息 . 18 表 31个微卫星位点的 增产物的基因型检测组合 . 20 表 微卫星位点 . 21 表 11个绵羊品种 22个微卫星位点等位基因数 . 29 表 11个绵羊品种在 22个微卫星位点的优势等位基因及 其 频率 . 32 表 11个绵羊品种 22个微卫星位点有效等位基因数 . 34 表 11个绵羊品种 22个微卫星位点 的观测 杂合度 . 35 表 11个绵羊品种 22个微卫星位点 的期望 杂合度 . 35 表 11个地方绵羊群体 22个微卫星位点的多态信息含量 . 36 表 地方绵羊 品种和引进品种遗传多样性比较 . 37 表 11个绵羊品种 中 . 38 表 22个微卫星位点 11个绵羊品种之间的基因流分析 . 39 表 各位点的总群体杂合度、亚群体杂合度和遗传分化系数 . 40 表 11个绵羊品种的共祖遗传距离矩阵 . 41 表 1个绵羊品种间的 . 41 表 1个绵羊品种间的标准遗传距离矩阵 . 41 表 1个绵羊品种遗传分化的分子方差分析 . 45 附录 1 11个绵羊品种遗传分化的主成分分析结果 . 64 附录 2 10个绵羊品种遗传分化的主成分分析结果 . 65 附 图 清单 图 我国绵羊品种的地域分布 . 5 图 11个绵羊品种的采样地点 . 15 图 绵羊耳组织 提取的总基因组 . 26 图 部分位点 . 27 图 点 140 200琼脂糖检测 . 27 图 四个 位点 . 28 图 1个绵羊群体中等位基因频率分布的柱形图 . 30 图 1个绵羊群体中等位基因频率分布的柱形图 . 30 图 1个绵羊群体中等位基因频率分布的柱形图 . 31 图 1个绵羊群体中等位基因频率分布的柱形图 . 31 图 1个绵羊群体中等位基因频率分布的柱形图 . 31 图 . 38 图 . 38 图 . 42 图 类 图 . 42 图 . 42 图 类图 . 42 图 . 43 图 类图 . 43 图 以群体 . 44 图 以个体 . 44 图 11个绵羊品种遗传分化的因子相关性分析 . 46 图 11个绵羊品种遗传分化的因子相关性分析 . 46 图 10个绵羊品种遗传分化的因子相关性分析 . 47 图 10个绵羊品种遗传分化的因子相关性分析 . 47 图 11个绵羊品种间遗传分化的第一主成分和第二主成分散点图 . 48 图 地方绵羊品种间遗传分化的第一主成分和第二主成分散点图 . 48 英文缩略表 英文缩写 英文全称 中文名称 制性片段长度多态性标记 合酶链式反应 机扩增多态性 记 单序列重复标记 单序列长度多态性 增片段长度多态性标记 列标记位点 列特征化扩增区域 核苷酸多态性 达序列标签 一扩增多态性 in 光原位杂交技术 of 合国粮农组织 际原子能机构 际动物遗传协会 际家畜所 态信息含量 NJ 近结合法 加权组对算术平均法 子方差分析 中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章 文献综述 1 第一章 文献综述 禽遗传多样性与遗传资源保护 畜禽遗传多样性的概念及意义 生物多样性（ 一个描述自然界多样性程度的一个内容广泛的概念。 生物多样性的内涵十分丰富，它包括三个层次的内容：遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性。 遗传多样性 （ 是生物多样性的 基础和重要组成。对遗传多样性的理解有广义和狭义之分，广义上的遗传多样性是指地球所有生物所携带的各种遗传信息的总和，而狭义的是指种内的遗传多样性，主要指生物种内 不 同群体之间或同一个群体内 不 同个体的遗传变异的总和 1。 遗传多样性是生命进化和物种分化的基础，群体遗传结构上的差异是遗传多样性的一个重要体现。一个物种的进化潜力和抵御 不 良环境的能力既取决于种内遗传变异的大小，也有赖于群体 遗传变异的结构。物种的遗传多样性可以从形态特征、细胞学特征、生理特 性 、基因位点及 同方 面 来体现 2。 畜禽遗传多样性是生物多样性的一个重要组成部分 。 各种 畜禽 都是经人类长期人工选择以及自身对特定环境适应性进化的产物，因此尽管家畜只限于为数不多的几个物种，但由于各地区自然生态条件的差异以及人类利用目的不同，产生了众多体型外貌各异、 经济性状各具特色的畜禽品种。 畜禽遗传多样性 是与人类关系最密切的部分，是经过长期进化形成的宝贵资源，也是人类赖以生存和发展的基础。 因此对遗传多样性深入了解 ，不 但是目前保护 工 作的需要，也是 为了满足未来人类需求 变化 而 培育相应的品种做好资源储 备 。 遗传多样性的研究 不 仅可以告诉我们物种过去的演化历史 （ 起源时间、地点和方式等 ），而且 能够预测物种发展的未来，遗传多样性的研究结果 不 仅有助于对物种濒危原因的探讨，同时也是制定合理保护对策的科学依据，进而为 其 育种和遗传改良奠定基础 3。 畜禽遗传资源保护的重要性和必要性 我国饲养畜禽历史悠久，各种考古资料以及近年来分子系统进化研究都表明我国是世界上家畜驯化的几个中心地区之一。同时，我国也是世界上 畜禽 资源极其丰富的国家之一，主要的畜禽包括黄牛、水牛、牦牛、山羊、绵羊、马、猪、鸡、鸭、鹅等都被广泛的饲养，而且各畜种内还包含众多的品种。经过各地品种资源调查和 2001年 “ 中国畜禽品种审定委员会 ” 审核，中国畜禽遗传资源主要有猪、鸡、鸭、鹅、火鸡、黄牛、水牛、牦牛、 绵羊、山羊、马、驴、骆驼、兔、梅花鹿、马鹿、水貂、貉等 20个物种，共计 576个品种，其中地方品种为 426个（占 74%）、培育品种和引进品种有 150个（占 26%）。此外，我国畜禽种质资源不仅数量丰富，且具有很多优良的特性，例如突出的产肉性能、产奶性能、产毛绒性能、产蛋性能、役用性能、环境适应性、药用特性、矮小特性、高繁殖 力，肉质好等特点 4, 5。 近 年来 畜牧业经济 飞速 发展 ， 畜禽规模化饲养 ， 育种技术如人工授精、胚胎移植 等的 广泛应中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章 文献综述 2 用。 使得 大多数国家，把注意力放在更适合当前生产体系和市场环境的极少数优良品种，引进大量生产性能高的外来品种，推广外来品种和地方品种的杂交改良，从而导致地方优良品种或品系丢失或灭绝，致使世界范围内的畜禽遗传资源危机程度日益加剧 6。 据报道在全球 6400个家畜品种中，每年大概有 30%的品种濒临灭绝， 1%的品种灭绝 7。 在我国， 1983年和 1999年的统计确认已经有 19个地方品种灭绝，其中鸡 7个，鸭 1个，鹅 3个，猪 4个，牛 3个，绵羊 1个。按照 1999年我国共有 37个品种为受严重威胁的畜禽遗传资源 ， 35个品种为受较大威胁遗传资源， 14个品种为受威胁遗传资源。 并且有扩大的趋势 8。 畜禽遗传资源是生物资源的重要组成部分，是我国发展农业的物质基础，而且也是实现食物安全、生态安全、资源安全与社会稳定的重要保障。鉴定、评估、保存和合理利用畜禽遗传资源已成为生物经济时代国内外关注的热点。 禽遗传资源保护探索 目前， 针对 畜禽 遗传多样性濒危状况， 资源保护工作已经得到了各级政府的重视 。 新近颁布的畜牧法已将畜禽遗传资源保护作为重点内容纳入其中。 近年来结合许多 专家教授 对遗传资源保护理论和方法 进行了 不断 地 探索研究 ， 国家 也 已经投入大量资金 ，一方面开展 畜禽资源的遗传多样性研究 ；另一方面 建立 了 种畜禽场、划定保种区等方式来保护地方品种资源。 畜禽遗传资源保护 理论的探索 从育种角度出发，保护学说有两种基本观点 ： 一种认为应该保存一个品种中的所有基因种类和基因组合体系不致丢失 ； 另一种认为主要保护具有优良特性的基因，即保存那些有特点的 品种。无论 那 种观点，其目标都是保持群体的遗传结构相对稳定，即保持群体基因频率平衡。 从畜牧学、生态学、自然资源学、育种学和遗传学等不同学科角度 ，畜禽保种工作者提出了不同的保种方法。主要有随机保种和 系统保种。 在早期盛志廉 提出了基于群体有效含量的控制近交的随机保种理论，此后许多学者对 遗传 漂变、突变、选择、迁移、近交等效应对保种的影响进行了研究，并使其成为一种经典理论长期指导着保种实践。随机保种理论的中心即是控制群体近交系数的上升，尽量避免群体中的任何 基因由于随机遗传漂变而丢失。随机保种理论是建立一个有效群体大小 的保种群，减少遗传漂变的影响 ； 避免近交，抑 制基因 纯合 率的上升 ； 随机留种，随机交配，减少选择的影响 ； 延长世代间隔，减缓品种变化的速度 9。 缺点是盲目性大，缺乏明确的保种目标。 盛志廉（ 1989）提出了系统保种 理论 ， 以系统观点为核心，以具体遗传特性为目标，以 品种选育为主要手段进行遗传资源的保护。 所谓系统保种就是以每种家畜为一个系统，打开品种的界限统一规划保种目标，然后将这些保种目标经过系统规划分配到各品种，每个品种可以分担保 23 个保种性状。将这些性状纳入该品种的选育计划，或保持原状，或继续改进，务求能保持原有特色。在选育保种性状的同时，也可选育 其它 的性状。由于每个品种都有明确的保种目标，所以不必采用随机保种的方式，而采用以选为保的方法，达到保改 的 统一 10。 中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章 文献综述 3 此后， 杜立新 （ 1992） 、张志武 （ 1993） 、芒来 （ 1993） 、陈瑶生 （ 1995） 等从不同的角度对这个理论进行了深入的研究。 无论哪种保 种 方法，保种关键要做到 保持群体遗传结构的相对稳定，保持基因频率平衡 。 包括以下 3 个部分：保持各位点的基因种类；保持基因组合体系；保持特定位点的基因纯合以及基因组合体系的稳定性 11。 分子生物学的发展，给保种工作带来了新的变化。利用广泛分布于基因组中的遗传标记，一方面对目标基因在保种群的世代传递过程中的分离和重 组进行跟踪，通过有意识的选留，防止目的基因的丢失 ； 另一方面，利用 子标记检测和控制保种群体的近交速率。将标记辅助保护与系统保种理论结合起来，为动物保护工作提供了强有力的工具。 畜禽遗传资源保护形式 畜禽遗传资源保护 有原地保种和异地保种两种， 其 主要形式是活体保种， 两者 互为补充，构成了我国遗传资源保护工作的主体。 目前，活体保种方式比较普遍。 通过政府拨专款， 已 在各畜种产区建立了若干个牛、羊、猪、禽等地方品种选育场，同时也相应划定了一些保护区 。使得 这些品种不仅得到保存，而且通过对某些品种性能的 测定，进一步地了解了这些品种的特性。 从而为我 国发展畜牧业 的 生产 产生 积极影响。 例如，针对湖羊和小尾寒羊 群体 数量急剧下降 ， 在江苏省苏州地区的吴县和东山半岛各划定一个湖羊保护区 ； 在山东省济宁地区嘉祥县和梁山县建立小尾寒羊保 种 场和保护区，群体数量得到大幅增长，为 以后品种资源 开发 与 利用奠定了基础。 异地保种包括异地活体保种、细胞保存和基因保存三种。目前，我国畜禽品种大多数 都是 在原地保护，有少数的品种迁移出原地建场进行保护，同时开展一系列科学研究工作。 异地活体保存：国家家禽活体基因库，保存了仙居鸡、白耳黄鸡、狼山鸡等 21 个品种 。 云南省有关单位从农户中收集部分茶花鸡鸡种在西双版纳州及昆明市进行保种及科学研究。香猪，引入北京地区在中国农业大学进行纯种繁育 。 五指山猪属于濒临灭绝的品种， 1989 年迁移到位于北京的中国农业科学院 北京 畜牧 兽医 研究所 进行保护。 细胞保存：国家畜禽种质资源保存利用中心，目前已保存 33个品种牛、羊等家畜的冷冻胚胎和冷冻精液。中国农业科学院北京畜牧兽医研究所 国际家畜研究所畜禽牧草遗传资源研究室也成功构建了北京油鸡、德保矮马、蒙古羊、天祝白牦牛等体细胞库。 基因保存：国家畜禽种质资源保存利用中心保存有 60个中国地方猪品种和引入猪种 8。2004 年 3 月，国务院办公厅关于加强生物物种资源保护和管理的通知中指出 “ 建设一批离体保护设施和生物物种资源基因核心库，加强动物基因、细胞、组织及器官的保存和特异、优质基因的保护 ” 。由此可见，国家对基因资源的保护是很重视的。 我国 绵羊遗传 资源概况 绵羊 在系统分类学 中的地位 绵羊（ 动物分类学上属脊椎动物门（ 哺乳纲（ 偶蹄目中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章 文献综述 4 （ 牛科（ 绵羊属（ 核型 2n=54，绵羊与其野生祖先同属于绵羊属。 绵羊 的起源 绵羊是人类最早驯化的动物之一，但关于绵羊的起源至今仍无定论。我国绵羊的起源不是出于一个 单一 类型的野生绵 羊，而是出于许多不同类型的野生绵羊。从现今的绵羊品种分布来看，分布在我国北方地区（主要是内蒙古）的蒙古羊和分布在青藏高原地区（主要是青海、西藏 ）的西藏羊，它们在头、角型、体躯外貌之间的不 同， 便可证明如此。关于我国绵羊的起源研究，瓦格纳（ 1914）通过比较绵羊的颅骨形状认为中国绵羊的起源可以分为两种类型，分别来源于盘羊（ 羱羊（ 12。张仲葛（ 1953）、谢成侠（ 1985）、冯维祺（ 1991） 等也认为中国的绵羊起源于 盘羊和 羱羊 13 中国绵羊的蒙、藏、哈萨克、农区 4 个生态型分别属于 3 个起源系统：（ 1）脂尾型：蒙古羊、华北文化区和太湖流域的农区绵羊各品种，血统上和盘羊特别是其蒙古亚种关系密切；（ 2）瘦尾型：藏系羊，包括汉中黑耳羊和西南文化区部分品种，起源上与盘羊有关；（ 3）肥臀型：哈萨克各品系。冯维棋 (1991)认为 哈萨克各品系 非我国固有，而是与哈萨克斯坦的肥臀羊同源 15。 但是陈玉林对我国家绵羊的起源却有不同看法，他认为仅凭借考古发掘的羊骨骼遗存的形态学比较，及现今野盘羊与家绵羊可杂交繁育后代的事实，来断定中国家绵羊起源于盘羊，为时尚早。原因有三：（ 1）野生绵羊种及亚种的分类归属尚无定论；（ 2）如前所述家绵羊与野绵羊杂交可繁育正常后代，理论上并不能作为判断是否存在血缘关系的唯一证据；（ 3）形态学比较 研究的主观影响因素较大，尚需其它证据证明 16。 目前关于家养绵羊的起源的分子标记研究较少，公开的报道结果与上述的考古学、古生物学、解剖学以及染色体核型分析不尽相同，甚至有相悖之处。典型的例子为 （ 1998， 2002）通过线粒体 析证明家绵羊具有 2 个不同的母系起源，将其命名为欧洲型（ B 型）和亚洲型（ A 型） 17, 18。罗玉柱等（ 2005）分析了蒙古羊和中国绵羊的 多样性， 结果 表明中国和蒙古绵羊均有 3 个母系起源，被定义为 A、 B 和 单倍型；并引用 得的91 个绵羊的序列进行网络关系分析，但没有发现源羊、盘羊对中国和蒙古绵羊起源有贡献的证据19。 郭军等（ 2005）对比了中国主要绵羊产区的绵羊 酸序列，发现绵羊存在三个母系起源，其中 C 型线粒体在欧美绵 羊品种中没有出现，表明了我国 绵羊品种 遗传资源较为丰富 ， 因组为我国特有的遗传资源 20。 综上所述，绵羊起源于野生绵羊是不争的事实，但对于是源于一种或多种野绵羊，源于一地或多地一直存在争议。家绵羊的准确的分类地位必须建立在更大地域范围内、涉及更多品种、亚种、物种等层次上的研究对象，在借助分子生物学手段检测的同时，还要利用考古学、古生物学、解剖学和遗传学等资料，才可能得到合理的结论。 绵羊 品种的分布 我国 众多的 地方绵羊品种，最初是在不同的生态条件下，经过人们有意识的选育而 逐渐形成的。自然生态条件，是家畜生存、生长和繁衍的环境，对家畜品种特性的形成有着深刻而多方面中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章 文献综述 5 的影响。对绵羊品种特性影响较大的生态条件 有 气候 （ 包括温度、湿度、光照和降水量等 ） 、地势地形等 条件 。温度、湿度和海拔，不仅直接影响绵羊的体格大小 、 体型和被毛颜色，而 且 直接影响植被的生长、数量和质量，从而影响绵羊的营养条件，并在一定程度上间接影响品种的生物学特性和生产性能 14。绵羊的分布与地貌结构、水热条件、植被类型、生产方式、民族习惯有直接的关系。 在我国北纬 23 50，东经 75 135之间，均分布有适应当地不同环境条件的地方绵羊品种。张松荫根据气温、草原、地形等因素，结合当地品种，划分为 10 个绵羊分布区域。 图 国绵羊品种的地域分布 of (1) 北疆区 这一区域，包括