家畜育种学第九章(级杨)

第九章育种新技术当前第1页\共有60页\编于星期三\3点第一节胚胎生物技术与育种第二节转基因动物技术与育种第三节分子育种本章内容简要当前第2页\共有60页\编于星期三\3点第一节胚胎生物技术与育种6、人工授精7、体外受精8、胚胎冻存与移植9、胚胎性别鉴定10、核移植及细胞克隆3、同期发情4、超数排卵5、卵母细胞体外培养1、精液低温冷冻保存2、X、Y精子分离当前第3页\共有60页\编于星期三\3点一、人工授精定义：利用相应器械，将采集或加工处理的精液注入到母畜生殖器官内使其妊娠。AB当前第4页\共有60页\编于星期三\3点

人工授精育种体系（AI育种体系，AIbreedingsystem）定义：人工受精技术与数量遗传学方法相结合形成的新育种体系。

效应：它不但可以提高公畜的选择强度，而且还能提高种畜遗传评定的准确性，从而加快群体的遗传进展。当前第5页\共有60页\编于星期三\3点人工授精给家畜育种带来的效应：1、可增加优秀种公畜的后代数，扩大其优良遗传特性和高产基因在群体中的影响；2、可使优秀种公畜的使用不受时间和地域限制；3、可增加种公畜的配种任务；4、可提高对种公畜进行后裔测定的准确性；5、可以更经济可靠地实现家畜品种资源保护。当前第6页\共有60页\编于星期三\3点二、体外受精定义：在体外进行精卵的结合。当前第7页\共有60页\编于星期三\3点体外受精给家畜育种带来的效应：1、可大幅度地降低胚胎的生产成本；2、可增加优秀母畜的后代数量，扩大其高产基因在群体中的影响；3、可降低种母畜的留种率，从而提高母畜的选择强度，加快群体的遗传进展；4、可增加同胞的数量，提高种公畜选择的准确性；5、可获得同龄母系半同胞，利用其的资料估计育种值，可提高估计的准确性；当前第8页\共有60页\编于星期三\3点6、可充分利用数量稀少而十分珍贵的种公畜的精液；7、可打破常规的生产体系，建立新的动物生产模式；8、可从非常年轻的母畜体内收集卵子，进行体外成熟，缩小世代间隔。9、可作为其他胚胎工程的基础技术。当前第9页\共有60页\编于星期三\3点三、胚胎冻存与移植胚胎移植：指从优良母畜（供体）体内取出早期胚胎移植到性状一般母畜（受体）体内继续发育以生产优良仔畜的技术。胚胎移植技术在家畜育种中可实现的一般效应：

①可以生产较多的优良胚胎；②可以提高优良母畜的利用率；③可以解决活体运输困难的问题

④胚胎移植是一项重要的基本技术。当前第10页\共有60页\编于星期三\3点胚胎移植与MOET核心群育种体系奶牛MOET核心群育种体系MOET(MultipleOvulationandEmbryoTransfer)是超数排卵和胚胎移植的缩写定义：将胚胎移植技术的优势与核心群育种的特点结合为一体所形成的育种体系。优势：可以提高母牛的繁殖力。效应：通过胚胎移植技术可以使核心群中的每个供体母牛每年获得一定数量的具有全同胞关系的后代，大大缩短了种畜的世代间隔，加快群体的遗传进展，提高育种效益。当前第11页\共有60页\编于星期三\3点核心群育种的特点：育种措施主要集中在较小的高产牛群中进行，既便于严格地实施育种方案，又可实施一些在一般牛群难以进行的育种措施。当前第12页\共有60页\编于星期三\3点MOET育种核心群基本的技术流程当前第13页\共有60页\编于星期三\3点四、胚胎的性别鉴定1、通过性激素处理来控制性别2、利用克隆来控制性别3、XY精子分离性别控制的方法：当前第14页\共有60页\编于星期三\3点胚胎性别鉴定的方法：1、细胞遗传学方法1）胚胎细胞染色体核型分析2）分子原位杂交技术（FISH）2、免疫学方法1）细胞毒性分析法2）间接免疫荧光法3、生物化学分析法4、分子生物学方法当前第15页\共有60页\编于星期三\3点性别控制与胚胎性别鉴定在家畜育种中的意义1、可获得较多的具有某一限性性状性别的个体，从而提高动物生产的专门化程度和生产效率；2、对于广泛应用人工授精技术的畜种，可增加母畜的数量，从而提高母畜的选择强度，加快母畜的遗传进展；当前第16页\共有60页\编于星期三\3点3、可在杂交育种方案的不同阶段，灵活应用性别控制技术来满足于需求量大的性别个体数量；4、经过性别鉴定的胚胎移植，可产生同卵双胎，从而提高繁殖率；5、胚胎克隆技术实施前，需进行性别鉴定。当前第17页\共有60页\编于星期三\3点五、动物克隆技术

定义：指用胚胎或机体的某一部分的细胞来完成繁衍后代的过程。克隆技术只能实现基因型的复制，而不能得到基因库的扩充和创新。

种类：1、胚胎分割2、胚胎细胞克隆3、体细胞克隆当前第18页\共有60页\编于星期三\3点小鼠胚胎：A一个完整胚胎，B、C为切割的两个半胚ACB当前第19页\共有60页\编于星期三\3点世界第一只体细胞核移植绵羊-“多莉”及其代母当前第20页\共有60页\编于星期三\3点2007年2000年2001年2005年当前第21页\共有60页\编于星期三\3点克隆技术在家畜育种中的应用意义

1、可生产更多的可用胚胎，提高胚胎移植和MOET核心群育种体系的效率；2、可避免出现不育现象；3、可准确地估计遗传参数和一些重要的遗传效应；4、可提高估计的准确性；5、可实现对难于实现的生产性能的测定；6、可获得数量较大的遗传同质的个体，对遗传育种学研究与实践有很大的意义；当前第22页\共有60页\编于星期三\3点7、可在MOET核心群育种体系中，迅速建立多个具有特定基因组合的纯系，用于品系杂交育种；8、可将具有优良特性的胚胎克隆家畜迅速地推广到生产中去，从而提高动物生产的总体水平；9、结合其他胚胎生物工程技术，可以建立最佳遗传资源保护模式；10、可最大限度地增加高产优秀个体在生产群中的数量，提高畜群的总体生产水平；11、由此建立的遗传同质群体，便于标准化生产，充分发挥其遗传潜力。当前第23页\共有60页\编于星期三\3点第二节转基因动物技术与育种当前第24页\共有60页\编于星期三\3点一、转基因动物技术转基因动物：指借助分子生物学与繁殖生物技术将已知的外源基因导入生殖细胞、早期胚胎干细胞或早期胚胎细胞，并整合到受体细胞的基因组中所培育出的携带有外源基因并能遗传的动物个体或品系。转基因：导入并能表达的基因。当前第25页\共有60页\编于星期三\3点（一）常规技术1、显微注射法方法：通过显微注射技术将目的基因注射入受体细胞中。优缺点：方法简单，稳定，但不能控制转基因的整合位点及整合的拷贝数。当前第26页\共有60页\编于星期三\3点2、逆转录病毒感染法方法：通过逆转录病毒感染，可将插入病毒基因组的异源基因转移到宿主中。优点：感染效率高，缩主范围广，对缩主无害。3、精子载体法方法：将精子与外源DNA共同培养，体外受精，然后将带有外源基因的胚胎植入假孕体。特点：简单易行，对仪器设备要求不高，但效果不稳定，可重复性差。当前第27页\共有60页\编于星期三\3点4、胚胎干细胞介导法方法：先将目的基因整合到胚胎干细胞，再将转入外源基因的胚胎干细胞重新导入囊胚或进行克隆，可培育转基因个体。优缺点：胚胎干细胞是理想的受体细胞，是转基因动物、细胞核移植、基因疗法等研究领域的一种新的试验材料，具有广泛应用前景。但细胞不易建株。当前第28页\共有60页\编于星期三\3点当前第29页\共有60页\编于星期三\3点（二）转基因克隆动物技术转基因克隆动物技术：将动物克隆技术、核移植技术与转基因技术相结合生产转基因动物的技术称之。技术要点：将外源基因导入体细胞或胚胎干细胞→培养→筛选核供体→核移植受体细胞。当前第30页\共有60页\编于星期三\3点当前第31页\共有60页\编于星期三\3点二、转基因动物技术的意义转基因动物技术能够克服动物种间固有的生殖隔离，实现物种间或分类学上相距更远的种群间遗传物质的交换。

1、改良经济性状；2、改进生产性能；3、改良抗病性；4、生产移植用器官；5、生产人类药用蛋白；当前第32页\共有60页\编于星期三\3点第三节分子育种一、遗传标记二、数量性状基因的鉴别与定位三、DNA标记在选种中的应用四、DNA标记在杂交中的应用五、DNA标记在近交和遗传多样性评估中的应用

当前第33页\共有60页\编于星期三\3点分子育种（Molecularbreeding)主要是指DNA分子标记辅助育种，简称DNA标记辅助育种(DNAmarker-assistedbreeding)，它是一种利用DNA水平上的分子标记或DNA标记，对生物群体进行遗传改良的技术。当前第34页\共有60页\编于星期三\3点标记辅助导入（marker-assistedintrogression)标记辅助导出（marker-assistedextragression)标记辅助预测（marker-assistedprediction)标记辅助近交避免（marker-assistedinbreedingavoidance)标记辅助保种（marker-assistedconservation)根据DNA标记的用途，分子育种技术可分为：当前第35页\共有60页\编于星期三\3点一、遗传标记遗传标记：是指能够遗传的、可以识别的并能明确反映遗传多态性的生物特征。当前第36页\共有60页\编于星期三\3点具有多态性，即具有多个等位基因；共显性，即在杂合子中通过一定的方法可检测到两个等位基因的存在；不具有上位性，即一个位点相关的表现型不受其它位点基因型变化的影响；表现稳定，对环境的变化不敏感；标记的数量较多；按简单的孟德尔规律遗传。（一）理想的遗传标记的特征当前第37页\共有60页\编于星期三\3点（二）遗传标记的种类形态学标记：具有明显遗传多态性（遗传变异）的外观性状。细胞学标记：指能明确显示遗传多态性的细胞学特征。蛋白质标记DNA标记(DNAmarker)：指在DNA水平上能反映核苷酸序列的任何差异的标记。当前第38页\共有60页\编于星期三\3点（三）DNA标记的类型1、基于单碱基突变的DNA标记又称SNP（singlenucleotidepolymorphism）

如：RFLP、PCR-RFLP、SSCP2、基于重复序列变异的DNA标记如：小卫星、微卫星3、基于随机扩增的多态DNA标记如：RAPD、AFLP当前第39页\共有60页\编于星期三\3点二、数量性状基因的鉴别与定位（一）基本概念主效基因：对某一数量性状有明显作用的处于分离状态的单个基因。一个基因的效应达到表型标准差时，就可以看作是主效基因。当前第40页\共有60页\编于星期三\3点QTL-QuantitativeTraitLocus(Loci)=数量性状基因座：对数量性状产生影响的基因座

或基因簇（染色体片段）。标记QTL利用（分子）遗传标记，通过标记-QTL连锁分析（基因组扫描）被检测出并被定位的QTL。当前第41页\共有60页\编于星期三\3点（二）数量性状基因的鉴别方法1、候选基因法候选基因：是已知在性状的发展或生理过程中具有某种生物学功能并经过测序的基因。候选基因法不需特定品种的杂交，只要发现一个候选基因位点上存在多态性，便可直接在商业品系中研究该多态性与目标性状之间的相关性。当前第42页\共有60页\编于星期三\3点1、选择候选基因（参考文献，GenBank)2、获得用于扩增基因的引物序列(Oligo,primer软件)3、揭示候选基因内的多态性（RFLP，SSCP等）4、选择用于进行候选基因分析的群体5、分析候选基因与性状变异的关系（关联分析）6、进一步证实所发现的候选基因与性状的关系。候选基因分析的基本方法:当前第43页\共有60页\编于星期三\3点优点：1、统计检验效率较高;2、应用范围广；3、成本低，容易实施；4、便于应用。缺点：1、不能找出所有的QTL；2、难于确定候选基因就是QTL。候选基因分析的优缺点：当前第44页\共有60页\编于星期三\3点2、标记-QTL连锁分析(基因组扫描）

基因组扫描：在资源群中利用均匀分布在全部染色体上的数十至数百个DNA标记与目标性状表型信息进行连锁分析、连锁不平衡分析和传递不平衡检验，以扫描到性状控制座位所在的染色体位置。是目前定位QTL和未知QTL最常用的方法。在畜禽基因组扫描中最常用的分析方法是连锁分析，因此将基因组扫描又称标记-QTL连锁分析当前第45页\共有60页\编于星期三\3点标记-QTL连锁分析需具备的条件：1、要有理想的遗传标记；2、要有合适的群体用于进行分析；3、在该群体中存在分离的QTL。当前第46页\共有60页\编于星期三\3点标记-QTL连锁分析的基本步骤

1、进行试验设计2、选择遗传标记3、收集数据4、构建标记连锁图谱5、QTL的检测与参数估计当前第47页\共有60页\编于星期三\3点标记-QTL连锁分析的优缺点优点：1、成功率高；2、可以检测出基因组中的所有效应较大的QTL。缺点：1、成本高，耗时长；2、统计分析难度较大；3、很难精确定位；4、不便应用。当前第48页\共有60页\编于星期三\3点分子遗传学与数量遗传学相结合未知基因（黑箱）侯选基因分析标记-QTL连锁分析标记QTL主效基因标记辅助选择（MAS）基因辅助选择（GAS）当前第49页\共有60页\编于星期三\3点三、标记辅助选择（MAS）定义：以现代生物技术与常规选择方法相结合,借助血型、生化物质、DNA分子标记等遗传标记选择数量性状基因型,使之能同时用标记位点信息和数量性状表型信息进行选种的方法。MAS的基础:是遗传标记的发现和遗传标记与数量性状基因座(QTL)存在相关和连锁。当前第50页\共有60页\编于星期三\3点MAS的适用于对下列性状的选择：低遗传力性状，这类性状直接选择的效果很差；限性性状，如公猪的产仔性能，直接选择无法进行；表达滞后和不易测定性状，如瘦肉率等。对于这几类性状，如能找到理想标记进行辅助选择，将会收到比直接选择更好的效果。

当前第51页\共有60页\编于星期三\3点MAS的方法1、直接选择2、合并选择3、两阶段选择4、早期选择5、回交选择6、多性状选择当前第52页\共有60页\编于星期三\3点MAS的优越性1、