生物技术在家畜育种中的应用

1、第十三章第十三章生物技术生物技术在家畜育种中的应用在家畜育种中的应用E从从微观上微观上认识和控制生物的遗传物质和遗传过认识和控制生物的遗传物质和遗传过程，了解生命的全貌，解决人类社会中的人口程，了解生命的全貌，解决人类社会中的人口、粮食、肉蛋奶、环境能源医疗等各种具体问、粮食、肉蛋奶、环境能源医疗等各种具体问题的技术题的技术E是以生命科学研究成就为基础的综合性技术是以生命科学研究成就为基础的综合性技术 v生物技术的定义生物技术的定义生物技术的特点生物技术的特点生物技术是人类最古老的工程技术之一生物技术是人类最古老的工程技术之一 生物技术是产业革命和知识经济中的高新技术生物技术是产业革命和知识经

2、济中的高新技术新生物技术，一方面大大地提高了基因突变发生新生物技术，一方面大大地提高了基因突变发生的概率，另一方面也缩短了长期的生物进化过程的概率，另一方面也缩短了长期的生物进化过程 大部分过程在常温常压下进行，节约资源和能源大部分过程在常温常压下进行，节约资源和能源不需要大量的附加设备，节省费用，减少污染不需要大量的附加设备，节省费用，减少污染生物资源具有可循环性生物资源具有可循环性v新生物技术的优越性新生物技术的优越性基因工程技术基因工程技术细胞工程技术细胞工程技术 酶工程技术酶工程技术发酵工程技术发酵工程技术对生物技术的认识和应用对生物技术的认识和应用克服神秘感克服神秘感避免庸俗化避免庸

3、俗化摆正传统技术与生物技术的关系摆正传统技术与生物技术的关系科学地应用策略科学地应用策略动动物物繁繁殖殖学学技技术术嵌嵌合合体体的的制制备备核核移移植植及及细细胞胞克克隆隆外外受受精精卵卵母母细细胞胞体体外外培培养养与与体体胚胚胎胎性性别别鉴鉴定定胚胚胎胎低低温温冷冷冻冻保保存存胚胚胎胎移移植植超超数数排排卵卵诱诱发发发发情情和和控控制制分分娩娩精精子子分分离离、精精液液低低温温冷冷冻冻保保存存人人工工授授精精YX分分子子遗遗传传学学技技术术生生物物反反应应器器转转基基因因动动物物的的制制备备基基因因在在微微生生物物中中的的表表达达转转基基因因技技术术建建立立基基因因克克隆隆与与基基因因文文库

4、库的的基基因因诊诊断断基基因因组组分分析析析析基基因因的的结结构构与与功功能能的的分分细细胞胞遗遗传传学学技技术术染染色色体体鉴鉴别别与与判判型型植植与与重重组组染染色色体体及及染染色色体体片片段段移移家畜生物技术家畜生物技术动动物物繁繁殖殖学学技技术术嵌嵌合合体体的的制制备备核核移移植植及及细细胞胞克克隆隆外外受受精精卵卵母母细细胞胞体体外外培培养养与与体体胚胚胎胎性性别别鉴鉴定定胚胚胎胎低低温温冷冷冻冻保保存存胚胚胎胎移移植植超超数数排排卵卵诱诱发发发发情情和和控控制制分分娩娩精精子子分分离离、精精液液低低温温冷冷冻冻保保存存人人工工授授精精YX家畜繁殖生物技术家畜繁殖生物技术分分子子遗遗

5、传传学学技技术术生生物物反反应应器器转转基基因因动动物物的的制制备备基基因因在在微微生生物物中中的的表表达达转转基基因因技技术术建建立立基基因因克克隆隆与与基基因因文文库库的的基基因因诊诊断断基基因因组组分分析析析析基基因因的的结结构构与与功功能能的的分分细细胞胞遗遗传传学学技技术术染染色色体体鉴鉴别别与与判判型型植植与与重重组组染染色色体体及及染染色色体体片片段段移移家畜分子生物技术家畜分子生物技术第二节第二节 分子遗传学技术分子遗传学技术基本概念基本概念uantitative uantitative rait rait ocus (Loci) = ocus (Loci) = 数量性数量性状

6、基因座状基因座=对数量性状产生影响的对数量性状产生影响的 或或（染（染色体片段）色体片段）=利用（分子）遗传标记，通过标记利用（分子）遗传标记，通过标记-QTL-QTL连锁分连锁分析（基因组扫描）被检测出并被定位的析（基因组扫描）被检测出并被定位的QTLQTL基本概念基本概念=有较大效应且可以直接测定其基因型的有较大效应且可以直接测定其基因型的QTLQTLarker- ssisted election = 标记辅助选择标记辅助选择=借助（分子）遗传标记信息选择种用个体（个借助（分子）遗传标记信息选择种用个体（个体遗传评定）体遗传评定）经典经典的的数量遗传学选择方法数量遗传学选择方法多基因模型多

7、基因模型是在是在遗传黑箱遗传黑箱中工作中工作基因型基因型多基因模型多基因模型表型值表型值育种值育种值估计值估计值亲属亲属表型值表型值环境环境经典经典的数量性状选择方法的数量性状选择方法以微效多基因模型为基础以微效多基因模型为基础将基因的作用作为一个整体（黑箱）考虑将基因的作用作为一个整体（黑箱）考虑利用表型和系谱信息利用表型和系谱信息动物模型动物模型BLUPBLUP虽然取得了巨大成就，但是虽然取得了巨大成就，但是=理论上有缺陷理论上有缺陷=实践中有的情况下效果不理想实践中有的情况下效果不理想分子遗传学给我们带来了什么？分子遗传学给我们带来了什么？v大量的分子遗传标记大量的分子遗传标记=高度多态

8、高度多态=覆盖整个基因组覆盖整个基因组=测定不受年龄、性别和环境的影响测定不受年龄、性别和环境的影响=共显性（大部分）共显性（大部分）分子遗传学与数量遗传学相结合分子遗传学与数量遗传学相结合未知基因未知基因（黑箱）（黑箱）侯选基因分析侯选基因分析标记标记-QTL-QTL连锁分析连锁分析标记标记QTLQTL主主效基因效基因标记辅助选择（标记辅助选择（MASMAS）基因辅助选择（基因辅助选择（GASGAS）MAS的优越性的优越性增加遗传评定的准确性增加遗传评定的准确性进行早期遗传评定进行早期遗传评定减少遗传评定的成本减少遗传评定的成本获得更大的遗传进展和育种效益获得更大的遗传进展和育种效益在猪上已

9、被发现的标记在猪上已被发现的标记QTLu生长速度和背膘生长速度和背膘=第第4 4、6 6、7 7、1313染色体染色体u肉质肉质=第第4 4、7 7染色体染色体u产仔数产仔数=第第8 8染色体染色体u抗病性状抗病性状=第第6 6、7 7染色体染色体(Rothschild, 1998)在猪上已发现的主效基因在猪上已发现的主效基因(Rothschild, 1998)MAS的基本策略的基本策略 - Iv保持现行的育种方案，但同时利用标记信息、保持现行的育种方案，但同时利用标记信息、表型信息和系谱信息对个体进行遗传评定表型信息和系谱信息对个体进行遗传评定提高遗传评定的准确性！提高遗传评定的准确性！MA

10、S的基本策略的基本策略 - IIv两阶段选择两阶段选择基因型选择基因型选择EBVEBV选择选择第一阶段：第一阶段：( (生产性能生产性能测定之前测定之前) )第二阶段：第二阶段：( (生产性能生产性能测定之后测定之后) )利用标记或利用标记或主基因信息主基因信息利用表型和利用表型和系谱信息系谱信息降低育种成本！降低育种成本！性能测定性能测定MAS的基本策略的基本策略 - IIIv早期选择早期选择选选 择择基因型信息基因型信息亲代信息亲代信息同胞信息同胞信息缩短世代间隔！缩短世代间隔！繁殖生物技术繁殖生物技术+影响影响MAS相对效率的主要因素相对效率的主要因素vQTLQTL效应大小效应大小vQT

11、LQTL与标记及标记与标记间的连锁程度与标记及标记与标记间的连锁程度vMASMAS的应用策略的应用策略v选择的世代数选择的世代数v性状的性质性状的性质=遗传力遗传力=是否限性是否限性=测定的难易程度测定的难易程度=是否连续分布是否连续分布MAS应用中的潜在问题应用中的潜在问题v测定标记基因型及分析测定标记基因型及分析QTLQTL的成本的成本现阶段仍然是应用现阶段仍然是应用MASMAS的主要障碍之一的主要障碍之一随着新的测定技术（如随着新的测定技术（如PCRPCR、DNADNA芯片）和分析芯片）和分析方法的不断出现，这个障碍将被克服方法的不断出现，这个障碍将被克服v检测检测QTLQTL与实施与实

12、施MASMAS的时间差的时间差远交群体中检测远交群体中检测QTLQTL通常需要通常需要2323代的资料代的资料在实施在实施MASMAS的群体中的群体中QTLQTL的等位基因频率可能已的等位基因频率可能已经发生变化经发生变化MAS应用中的潜在问题应用中的潜在问题v短期选择与长期选择短期选择与长期选择=MASMAS的效益随着选择世代数的增加而下降的效益随着选择世代数的增加而下降有必要在长期育种方案中使用有必要在长期育种方案中使用MAS吗？吗？如果能不断地发现新的如果能不断地发现新的QTL?结论：结论：MAS将为家畜遗传改良提供更美将为家畜遗传改良提供更美好的前景好的前景!第三节第三节 繁殖生物技术

13、繁殖生物技术在家畜育种中的应用在家畜育种中的应用动动物物繁繁殖殖学学技技术术嵌嵌合合体体的的制制备备核核移移植植及及细细胞胞克克隆隆外外受受精精卵卵母母细细胞胞体体外外培培养养与与体体胚胚胎胎性性别别鉴鉴定定胚胚胎胎低低温温冷冷冻冻保保存存胚胚胎胎移移植植超超数数排排卵卵诱诱发发发发情情和和控控制制分分娩娩精精子子分分离离、精精液液低低温温冷冷冻冻保保存存人人工工授授精精YX家畜繁殖生物技术家畜繁殖生物技术（MO）（ET）使优秀种公畜获得大量的后代使优秀种公畜获得大量的后代使优秀种公畜的使用不受时间和地域的限制使优秀种公畜的使用不受时间和地域的限制种公畜可以承担更多头母畜的配种任务种公畜可以承

14、担更多头母畜的配种任务使公畜遗传评定更准确使公畜遗传评定更准确可更经济可靠地实现家畜品种资源保护可更经济可靠地实现家畜品种资源保护 人工授精技术人工授精技术的应用领域的应用领域细管冻精分装机细管冻精分装机0.25ml或或0.5ml/支支人工授精人工授精 (AI) 育种体系育种体系在畜群中大规模地使用人工授精技术在畜群中大规模地使用人工授精技术在畜群中实施旨在获得后备种公畜的在畜群中实施旨在获得后备种公畜的“定向选配定向选配”通过严格的遗传评定选择优秀种公畜通过严格的遗传评定选择优秀种公畜在育种群和生产群中全面地使用在育种群和生产群中全面地使用“经经验证的种公畜验证的种公畜”E人工授精人工授精已

15、经成为最重要的家畜育种技术已经成为最重要的家畜育种技术生产群生产群育育种种群群DHI种子母牛种子母牛生长发育生长发育性能测定性能测定选择选择测验公牛测验公牛精液保存精液保存待定待定公牛公牛公牛父亲公牛父亲母牛父亲母牛父亲选选择择淘汰奶牛良种奶牛良种AI繁育体系繁育体系人工授精人工授精美国总产奶量的变化美国总产奶量的变化美国奶牛群体规模的变化美国奶牛群体规模的变化美国奶牛平均产奶量的变化美国奶牛平均产奶量的变化使使优秀母畜优秀母畜能较早地获得较多的后代能较早地获得较多的后代用于珍贵遗传物质的长期用于珍贵遗传物质的长期保存保存实现种畜遗传物质的跨国界实现种畜遗传物质的跨国界交换交换对繁殖障碍的母畜

16、使其获得后代对繁殖障碍的母畜使其获得后代在在小规模小规模的母畜群中，实施特殊育种措施的母畜群中，实施特殊育种措施提早提早实现种公畜的遗传评定实现种公畜的遗传评定胚胎移植胚胎移植技术应用领域技术应用领域MOET使母牛获得使母牛获得“全同胞全同胞”组组E使用全同胞信息，可不使用后裔测定，使用全同胞信息，可不使用后裔测定，而获得较理想的选择准确性而获得较理想的选择准确性降低胚胎的生产成本降低胚胎的生产成本使优秀母畜可生产更多的胚胎和后代使优秀母畜可生产更多的胚胎和后代降低种母畜的留种率，提高母畜的选择强度降低种母畜的留种率，提高母畜的选择强度提高提高MOETMOET核心群育种方案的效率核心群育种方案

17、的效率可以充分利用数量稀少而十分珍贵的精液可以充分利用数量稀少而十分珍贵的精液建立新的动物生产模式建立新的动物生产模式工厂化生产胚胎的基础技术工厂化生产胚胎的基础技术产生同龄母系半同胞组，将提高估计的准确性产生同龄母系半同胞组，将提高估计的准确性体外受精技术的应用领域体外受精技术的应用领域提高具有提高具有限性性状限性性状畜种生产专门化程度畜种生产专门化程度通过性别控制增加生产中母畜头数通过性别控制增加生产中母畜头数杂交育种方案中，灵活地应用性别控制技术杂交育种方案中，灵活地应用性别控制技术可以实施一头受体母牛移植两枚胚胎可以实施一头受体母牛移植两枚胚胎胚胎克隆技术实施前，需先进行性别鉴定胚胎克

18、隆技术实施前，需先进行性别鉴定 性别控制的应用领域性别控制的应用领域胚胎分割胚胎分割提高胚胎移植的效率提高胚胎移植的效率获得数量很大的遗传同质同卵多获得数量很大的遗传同质同卵多( (双双) )胎个体胎个体遗传同质个体是遗传学研究试验材料遗传同质个体是遗传学研究试验材料利用同卵双生子可提高选种的准确性利用同卵双生子可提高选种的准确性快速建立多个具有特定基因组合的纯系快速建立多个具有特定基因组合的纯系胚胎分割与胚胎细胞克隆的胚胎分割与胚胎细胞克隆的应用领域应用领域建立最佳遗传资源保护模式建立最佳遗传资源保护模式 增加高产优秀个体的增加高产优秀个体的“复制品复制品”数量数量遗传同质群体便于标准化生产遗传同质群体便于