分子生物學(xué)在動(dòng)物遺傳育種方面的應(yīng)用

1、分子生物學(xué)在動(dòng)物遺傳育種方面的應(yīng)用目錄目錄一、前言一、前言二、待解決的重大科學(xué)問(wèn)題二、待解決的重大科學(xué)問(wèn)題三、若干分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用三、若干分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用四、我國(guó)近年來(lái)取得的成就四、我國(guó)近年來(lái)取得的成就五、展望五、展望一、前言 農(nóng)業(yè)是我國(guó)眾多人口賴以生存的基礎(chǔ).發(fā)展動(dòng)物農(nóng)業(yè)(畜牧業(yè))對(duì)提高人民生活水平、保持社會(huì)安定團(tuán)結(jié)具有重要的戰(zhàn)略意義。 根據(jù)英美等西方發(fā)達(dá)國(guó)家政府和國(guó)際糧農(nóng)組織的預(yù)測(cè),21世紀(jì)全球畜牧業(yè)的90%畜牧品種都將通過(guò)分子育種提供,而品種是整個(gè)牧業(yè)發(fā)展的首要關(guān)鍵。 優(yōu)良品種是發(fā)展畜牧業(yè)的基礎(chǔ),有了良種就能夠在同樣投入的條件下有更大的產(chǎn)生。 八十年代以來(lái),國(guó)際上的動(dòng)物育種已進(jìn)入

2、了分子水平,朝著快速改變動(dòng)物基因型的方向發(fā)展。 我國(guó)要跟上這一科技形勢(shì),就要開展分子育種,也就是要研究畜禽遺傳育種的分子生物學(xué)基礎(chǔ),為我國(guó)進(jìn)入21世紀(jì)的畜牧業(yè)提供高產(chǎn),優(yōu)質(zhì)高效發(fā)展的理論基礎(chǔ)和高新科技。二、待解決的重大科學(xué)問(wèn)題1.畜禽功能性基因組及重要經(jīng)濟(jì)性狀(肉、蛋奶)的基因定位（）研究；.畜禽超高產(chǎn)育種的分子生物學(xué)基礎(chǔ)研究；.畜禽遺傳資源評(píng)價(jià)，保護(hù)和利用分子生物學(xué)基礎(chǔ)研究。 三、若干分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用1、RAPD技術(shù)在動(dòng)物遺傳育種中的應(yīng)用 RAPD技術(shù)是一種新型的分子遺傳標(biāo)記技術(shù)，是以 PCR擴(kuò)增技術(shù)為核心發(fā)展起來(lái)的。（1）原理： 以一系列人工合成的不同的隨機(jī)排列順序的寡聚核苷酸單鏈（通

3、常為十聚體）為引物，對(duì)所研究的基因組總DNA進(jìn)行PCR酶促體外擴(kuò)增, 擴(kuò)增產(chǎn)物通過(guò)聚丙烯酰胺凝膠或瓊脂糖凝膠電泳分離, 經(jīng)EB染色來(lái)檢驗(yàn)擴(kuò)增產(chǎn)物DNA片段的多態(tài)性。其多態(tài)性反映了基因組相應(yīng)區(qū)域的多態(tài)性。（2）應(yīng)用 用于品種(系)類群鑒定及分類 例如對(duì)7個(gè)品種狗的RAPD資料進(jìn)行分析結(jié)果表明，RAPD技術(shù)能夠產(chǎn)生鑒別狗品種的DNA指紋圖譜。 群體遺傳結(jié)構(gòu)及遺傳多樣性分析 對(duì)四個(gè)品種雞和兩個(gè)品種火雞品系進(jìn)行RAPD分析，成功地?cái)U(kuò)增出雞與火雞的特異性DNA片段，并計(jì)算出群間遺傳距離，繪出的遺傳關(guān)系樹狀圖與種群間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系相一致。 基因定位與遺傳圖譜的構(gòu)建 如對(duì)近交小鼠品系用481條隨機(jī)引物檢出9

4、5個(gè)RAPD多態(tài)位點(diǎn)，結(jié)合重組近交系分析，構(gòu)建了含有76個(gè)多態(tài)標(biāo)記的遺傳圖譜。 標(biāo)記輔助選擇 利用RAPD技術(shù)對(duì)洛島紅雞近交系與白來(lái)航蛋雞的雜交群體進(jìn)行了研究，共檢測(cè)到1 6個(gè)RAPD標(biāo)記，這些標(biāo)記可用于今后產(chǎn)蛋性狀的QTL 檢測(cè)。2、 DNA 甲基化及其在動(dòng)物遺傳育種上的應(yīng)用 DNA 甲基化是基因表達(dá)調(diào)控的一種重要機(jī)制,是哺乳動(dòng)物DNA 最常見的復(fù)制后調(diào)節(jié)方式之一。 DNA 甲基化通過(guò)圖式和數(shù)量的改變,對(duì)生物遺傳信息進(jìn)行調(diào)節(jié),在基因表達(dá)調(diào)控、發(fā)育調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮重要作用。（1）定義 DNA甲基化(methylation) 在廣義上就是指在DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶的催化下，將甲基轉(zhuǎn)移到胞嘧啶的5位置上

5、，使DNA分子中堿基結(jié)合甲基的過(guò)程，這是一種DNA 復(fù)制后的酶促反應(yīng)。（2）應(yīng)用v 用來(lái)預(yù)測(cè)畜禽雜種優(yōu)勢(shì); 雜種優(yōu)勢(shì)本質(zhì)上源于親子代基因的差異表達(dá)。 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)雜交種DNA 甲基化降低與基因表達(dá)增強(qiáng)有關(guān),可能與雜種優(yōu)勢(shì)表達(dá)有關(guān)。 總體甲基化程度與雜種優(yōu)勢(shì)無(wú)關(guān),而特異位點(diǎn)上的甲基化的改變對(duì)雜種優(yōu)勢(shì)有顯著效應(yīng)。v 可以作為檢測(cè)動(dòng)物生長(zhǎng)性狀、胴體性狀的輔助選擇標(biāo)記。 利用甲基敏感擴(kuò)增多態(tài)技術(shù)(MSAP)分析了甲基化與生長(zhǎng)性狀的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)如相對(duì)生長(zhǎng)率、平均日增重等性狀值隨個(gè)體特殊甲基化百分差異的增加而降低。 通過(guò)研究DNA 甲基化對(duì)胴體性狀的影響程度,發(fā)現(xiàn)胴體性狀變化規(guī)律為:胴體重和平均背膘厚值隨個(gè)體

6、特殊甲基化百分差異的升高而升高;肩部最厚處背膘厚值隨個(gè)體特殊甲基化百分差異的升高而降低。3、線粒體DNA （mtDNA）在動(dòng)物遺傳育種中的應(yīng)用 mtDNA 具有分子量小, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 母系遺傳進(jìn)化速度快, 在種間、種內(nèi)有豐富的遺傳多樣性的特點(diǎn), 已廣泛應(yīng)用于遺傳學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)等領(lǐng)域的研究。 mtDNA一般為裸露的環(huán)狀閉合鏈結(jié)構(gòu),不與組蛋白結(jié)合。線粒體DNA 具有相對(duì)恒定的信息容量。 大多數(shù)動(dòng)物mtDNA 由37 個(gè)基因(2 個(gè)rRNA 基因、22個(gè)tRNA 基因、13 個(gè)蛋白基因) 和一段長(zhǎng)度可變的非編碼序列組成。（1）應(yīng)用l用于研究家畜起源進(jìn)化及進(jìn)化關(guān)系 通過(guò)分析亞洲和歐洲豬的mtDNA 限

7、制性圖譜, 認(rèn)為漢普夏、長(zhǎng)白、杜洛克豬為歐洲型; 日本野豬、臺(tái)灣地方豬、阿根廷微型豬為亞洲型。l 用于畜群遺傳結(jié)構(gòu)的研究 用24 種限制性內(nèi)切酶分析我國(guó)21 個(gè)地方豬種, 1 個(gè)引進(jìn)豬種和2 個(gè)中國(guó)和越南的近緣豬種mtDNA的RFLP, 計(jì)算它們的遺傳距離, 制出分子系統(tǒng)樹。mtDNA對(duì)研究近緣種的群體遺傳結(jié)構(gòu)具有重要意義。l與動(dòng)物生產(chǎn)性能的關(guān)系 Brown 曾用mtDNA 研究了線粒體的呼吸代謝和牛生產(chǎn)性能的關(guān)系, 發(fā)現(xiàn)線粒體的體外氧化磷酸化效率和ATP合成速度與荷斯坦牛產(chǎn)奶量的相關(guān)分別為0.25 和0.48, 第2 年用限制性內(nèi)切酶分析了奶牛的mtDNA 多態(tài)性, 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 在接近第36

8、0 位核苷酸上有內(nèi)切酶HpaII位點(diǎn)的母牛系譜, 其有比較高的產(chǎn)奶量和較低的乳脂率(P0.01)。4、微衛(wèi)星標(biāo)記在豬遺傳育種中的應(yīng)用 微衛(wèi)星標(biāo)記，又稱為短串聯(lián)重復(fù)序列或簡(jiǎn)單重復(fù)序列，是均勻分布于真核生物基因組中的簡(jiǎn)單重復(fù)序列，由26個(gè)核苷酸的串聯(lián)重復(fù)片段構(gòu)成，由于重復(fù)單位的重復(fù)次數(shù)在個(gè)體間呈高度變異性并且數(shù)量豐富，因此微衛(wèi)星標(biāo)記的應(yīng)用非常廣泛。 微衛(wèi)星位點(diǎn)通常通過(guò)PCR擴(kuò)增，擴(kuò)增產(chǎn)物通過(guò)電泳分析并根據(jù)大小分離等位基因進(jìn)行檢測(cè)。 應(yīng)用l 制作DNA 指紋圖l 鑒定親緣關(guān)系l 群體遺傳結(jié)構(gòu)及遺傳多樣性的分析l 構(gòu)建遺傳連鎖圖譜l 定位QTL （數(shù)量性狀基因座 ）和功能基因l 標(biāo)記輔助選擇l 群體近

9、交分析l 基因鑒定(診斷)四、我國(guó)近年來(lái)取得的成就 1.構(gòu)建了國(guó)際上第1張雞隨機(jī)擴(kuò)增DNA多態(tài)標(biāo)記（RAPD）遺傳圖譜; 2. 精細(xì)定位了雞性連鎖矮小基因（dw)，并在國(guó)際上首次克隆報(bào)道了該基因的DNA序列;3.首次利用我國(guó)二花臉太湖豬與外國(guó)商業(yè)豬種約克夏雜交構(gòu)建了亞洲最大的資源群;4.證明了雌激素受體（ESR）基因是一種廣泛存在的、控制豬產(chǎn)仔數(shù)的主效基因;5.全面地對(duì)豬高溫應(yīng)激綜合癥（MHS）基因進(jìn)行了研究并建立了分子診斷技術(shù);6.在國(guó)際上首次確定了促卵泡素亞基基因（FSH）是控制豬產(chǎn)仔數(shù)的主效基因; 7.構(gòu)建了目前國(guó)際上最大的雞資源群，并在雞“烏骨”和肉質(zhì)基因的定位方面取得了突破性進(jìn)展.參

10、考文獻(xiàn)吳常信,李 寧(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院,北京 100094)_分子生物技術(shù)在中國(guó)動(dòng)物育種中的應(yīng)用王學(xué)峰，經(jīng)榮斌，宋成義(揚(yáng)州大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院) _RAPD技術(shù)及其在動(dòng)物遺傳育種中的應(yīng)用尚邦華，連林生（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南昆明650201）_微衛(wèi)星標(biāo)記在豬遺傳育種中的應(yīng)用進(jìn)展蔡兆偉趙曉楓李建華張金枝 徐寧迎( 浙江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院杭州310029 ) 上海畜牧獸醫(yī)通訊2008 年第 1 期_DNA 甲基化及其在動(dòng)物遺傳育種上的應(yīng)用研究劉銀梅(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)太原畜牧獸醫(yī)學(xué)院, 山西太原030001) 江西畜牧獸醫(yī)雜志2005 年第6 期_線粒體DNA 在動(dòng)物遺傳育種中的應(yīng)用五、展望 我國(guó)動(dòng)物遺傳育種，在群體水平上和國(guó)際上的差距不大，由于我國(guó)有資源優(yōu)勢(shì)，只要跟上國(guó)外的研究動(dòng)態(tài)，結(jié)合我國(guó)國(guó)情深入育種實(shí)踐，就