现代生物技术与家畜育种Word格式.docx
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但就生物技术的开展可追溯到人类开始从事农业活动。
人们有意识地利用酵母，进行大规模的发酵生产是在19世纪。
进入20世纪以后，由于微生物的发现和微生物学的产生，经典遗传学的应用产生了遗传育种学，细胞理论和技术应用于生产，出现了细胞工程等。
现代生物技术是指受DNA重组技术影响最为深刻的生物技术领域。
80年代以来．现代生物技术领域的研究和开发非常活跃，发展十分迅速，无论在基础研究还是在应用开发方面，都取得显著的威就。
现代生物技术已是一门分支众多、涉及多学科的综合性技术，现代生物技术成果越来越广泛地应用于农业、医药业、工业、环保等领域．而且现代生物技术已进人商品化。
专家预测，生物技术产业将成为21世纪的支柱产业之一。
因此，世界各国政府都对生物技术非常重视，并投人巨额资金。
据统计，美国1993年投资40亿美元日本将现代生物技术作为“决策工业”被列为国家优先发展的工业，到1997年投八经费已选5000多亿日元。
在加拿大政府出赘1亿美元建立了生物技术公司。
由于生物技术的产业化和商品化．1994年仅美国生物工程产品年销售额超过40亿美元。
2.现代生物技术与家畜育种
胚胎生物学技术、转基因动物技术与DNA标记辅助选择育种技术分别有其独立的技术体系．但紧密相连。
转基因动物（育种）技术与标记辅助选择技术共同构成动物分子育种的基本内容。
加上胚胎工程育种技术，则构成动物生物技术育种的基本技术框架。
胚胎生物技术对家畜的改良直接起作用．又通过转基因动物技术间接影响家畜的性状．特别是体细胞克隆技术的问世与发展．使转基因动物技术与动物克隆技术得以结台，形成了有广阔应用前景的“转基因克隆动物技术”。
体细胞克隆技术已成为生产转基因动物的一种有效方法和克服基因转移中某些技术难关的有力工具，有的胚胎生物技术也采用分子生物学技术，如鉴别胚胎性别．就以PCR法最为准确、简便。
育种中几种生物技术的这些相互依存关系大夫地促进了生物技术育种、分子育种学科和技术的发展。
3.现代生物技术在家畜育种中的应用
按照常规育种方法要改变家畜的遗传特性，如增重速度，瘦肉率，饲料利用率产奶量等，人们往往需要进行多代杂交，选优交配。
最后培育出高产、优质、人们期望的品种。
目前大多数生产上所用的家畜都是用这种交配与选择相结合的传统动物育种的方法选育出来的。
然而，这种方法的不足之处，一是所需时间长，二是一但品种育成再想引人新的遗传性状困难较大。
因为，带有新性状的品种可能同时也携带有害基因。
杂交后有可能会降低原有性状。
因此，又需重新进行多代杂交和严格选择。
多年来，杂交选择一直是改良家畜遗传性状的主要途径。
随着现代生物技术的发展，传统的杂交选择法的各种缺陷日益明显。
而现代分子育种技术却显示出越来越强大的生命力，逐渐成为动物育种的持势和主流。
通过各种现代生物技术的综合运用，结合传统的育种方法，可以太大加快育种进展。
现代生物技术以基因或基因组为核心，生物技术产业以基因产业为核心，由此辐射到各个生物技术育种或分子育种的相关领域。
畜禽都是良性繁殖的高能动物，性状的遗传都要通过生殖细胞、精子和卵子来实现，人工授精和精液冷冻技术扩大了优秀公畜的遗传作用；
而超数排卵和卵细胞体外成熟扩大了优秀母畜的遗传作用；
胚胎移植（核移植技术）同时扩大了优秀公畜、母畜的作用，提供了大量遗传上优秀的后代；
胚胎切割则使遗传上优秀的个体通过无性繁殖进行复制或克隆目前对遗传物质的认识已进人到分子水平。
现代分子生物学的发展，使研究QTL成为可能，最终达到从分子水平上改良数量性状的目的。
与动物育种有关的现代生物技术包括转基因技术、胚胎工程技术、动物克隆技术及受DNA重组技术影响的各种分子生物技术等。
下面就就这几种技术一一概述：
3.1转基因技术
所谓转基因就是将目的基因导入到受体细胞的过程。
转基因动物技术就是将外源基因或体外重组的基因转移到动物的受精卵内，使其在随后发育的动物体内得到整合和表达，产生具有新的遗传特征或性状的动物个体的过程，或者是将外源基因在特定调控元件作用下在某些宿主组织中进行独立的复制，并在一定的时间内表达外源蛋白的过程。
前者可实现永久性的表达，获得的转基因动物能够将新的遗传信息稳定地遗传给后代，并能获得转基因系或转基因群体，这对动物育种意义重大，也是真正能用于动物育种的转基因技术。
而后者则只能实现暂时性表达，不能遗传给后代，这种表达为人类和动物疾病进行基因治疗和预防奠定了理论和技术基础。
转基因技术的一般步骤为：
1）分离、克隆和重组外源基因2）将外源基因导人受精卵的细胞核中；
3）将转基因受精卵送人子宫完成胚胎发育；
4）部分后代细胞携带有转人外源基因，利用这些动物培育新的品系。
3.1.1转基因动物育种技术的几种方法
①显微注射法：
该技术的基本原理是采用显微注射仪将外源基因直接注入动物受精卵的原棱内，使外源基因整合到动物基因组，从而得到转基因动物。
显微注射法使用的主要仪器是显微注射仪。
该技术的优点在于具备配套仪器和熟练操作之后实现基因导入的速度快且操作简单，对DNA片段的大小要求不严。
由于基因是导入原核内，较少产生嵌合体，这样有利于对当代转基因表达的分析，并能快速地建立转基因品系。
哺乳动物的基因转移目前大都采用这种方法。
②逆转录病毒载体导入法：
逆转录病毒在进行复制时，由RNA在逆转录酶作用下合成病毒的cDNA片段，整合于宿主细胞染色体内，同宿主细胞染色体一起进行复制、转录并翻译成病毒蛋白，在包装序列的作用下装配成完整的病毒颗粒。
人们利用这种特性，克隆构建了多种载体，通过转染的方式实现生殖细胞的基因转移。
该项技术是目前转基因鸡最有效、最成功的方法。
③胚胎干细胞法：
将胚胎干细胞注入动物囊胚后可参与宿主胚胎的形成，直至达到种系嵌台，因此可将其作为一种载体，把外源基因导人受体获得转基因动物。
采用这种方法，外源基因的整台率很高，整合率在生殖细胞中的比例也相当高。
缺点是不易建立ES细胞系；
再者，生产的转基因动物都是嵌台体。
④精子载体法：
利用精于吸附外源DNA的特性，通过受精过程将外源DNA引入受精卵内，从而获得转基因动物。
⑤原生殖细胞介导法：
原生殖细胞是形成实际配子的早期细胞。
分离其血液或胚芽区内的原生殖细胞可以进行体外培养和外源基因导入等处理，将其再注入早期胚胎后，参与胚胎的发育，成为胚胎性腺的一部分。
性腺中的生殖细胞一旦携带外源目的基因就可能世代遗传。
外源基因的导人可直接进行转化，也可利用逆转录病毒进行转染。
3.1.2转基因动物育种的应用领域
转基因动物育种在促进动物生产，改善畜产品质量；
提高家畜的抗病力和适应性；
开发转基园动物综合体系等方面都有很美好的发展前景。
利用转基因技术，近年来先后成功地培育出转基因猪、羊、牛、鸡、兔、鱼、鼠等多种转基因动物。
人们已把人的血红蛋白基因转人猪获得成功，所得到的转基因猪在血液中表达了人的血红蛋白。
经检测发现，它与天然的人的血红蛋白性质完全相同。
由此可见，在不远的将来，人们就可以用转基因动物生产血红蛋白来辅助输血。
人的血红蛋白拥有巨大的市场．估计世界范围内年销售额100亿美元。
在奶牛和奶羊上，目前转基因的主要途径是改变乳的成分、提高产乳量和生长速度。
例如牛奶中奶酪的产量与牛奶中K酪蛋白的含量直接相关。
转入一个超量表达的K酪蛋白基因能够增加酪蛋白的产量。
白蛋白历来是从人的血液中提取．其价格昂贵，每公斤2000～5000美元。
还有一种转基因山羊，在乳中可产生具有抗癌作用的复合单克隆抗体．利用这种转基因山羊可极大地降低生产这种复杂分子的成本。
由于家畜许多性状如育性、生长速度、产奶量等都受激素调节，所以．很多转基因动物转的是能提高激素水平的基因。
由于人类医学的需要，转入人类蛋白基因，生产药用蛋白也是转基因动物研究的一个重要方面。
从以上的研究进展可见．转基因动物育种技术的进步．不仅可提高畜牧业的生产效率．还可拓展家畜新的用途．为畜牧业持续、高教的发展提供技术力量。
3.2胚胎工程技术
胚胎工程技术是胚胎移植技术发展到一定程度而出现的名词，是由发育工程演变而来的。
胚胎工程技术根据其发展现状包括以下9类:
（1）胚胎移植技术；
（2）胚胎冷冻保存技术；
（3）胚胎分割技术；
（4）试管动物技术（体外受精技术）；
（5）性别控制技术,即XY精子分离和胚胎性别鉴定技术；
（6）转基因动物技术；
（7）动物克隆技术（细胞核移植技术）；
（8）胚胎干细胞技术；
（9）胚胎嵌合技术。
目前，前5种技术已在生产实践中得到不同程度的应用，但应用较多的是前2种技术，其他几种技术由于设备投入成本较大、成功率较低，尚处于实验室向生产转化阶段。
近30年来,随着生物技术的发展,胚胎工程技术也日新月异,在促进畜牧业发展及其相关领域研究中取得了令人瞩目的成就。
据统计，近2年来国内山羊、绵羊的胚胎移植数每年在3万枚以上，使国内种羊数目迅速扩大，为杂交改良打下了基础。
牛、羊是草食家畜，能将牧草和秸杆等各种粗饲料转化为人们所需要的肉、奶、皮、毛等。
我国牛、羊养殖业的发展已跨入世界大国先进行列。
胚胎工程技术作为扩繁（增加种畜数量）、育种（提高种畜质量）、保种、引种（促进优良种畜交流）的有效手段,必将为中国牛羊的品种提升做出贡献，同时牛羊养殖业的发展也必将为胚胎工程技术的发展提供舞台。
3.3克隆动物技术
动物克隆技术也就是人工诱导的无性繁殖技术，它能生产两个或更多个在遗传上完全相同的动物胚胎或个体，主要有胚胎分割和核移植。
胚胎分割是一种借助显微操作技术将早期胚胎切割为两半或更多部分，再分别移植给不同的受体母畜，实现下同卵双生或同卵多生的技术。
克隆动物最早是用胚胎分割得到的，家畜中，绵羊、山羊、牛、兔、猪、马的二分胚移植已成功，其中绵羊、山羊和牛已有4分胚移植后代。
核移植是一项将供体细胞核移入未受精的去核卵母细胞中，经供体核与受体细胞质的融合以及分裂、发育，得到克隆胚胎，再植人受体内以获得予代的技术。
核移植已成为动物克隆的核心技术。
1997年2月23日，英国科学家Wilmot领导的研究小组通过克隆方式所获得的世界上第一个克隆羊——多莉诞生了，这标志着这一技术的重大突破。
克隆羊的诞生，从理论上证明了已分化的动物细胞仍具有全能性，在适当的条件下，通过基因组的重新组织就可发育成新的个体。
这对于发育生物学、遗传学理论的探人发展产生重大影响。
实践上的意义在于：
1）这种技术的成熟，可以用于动物资源的种质保存，可尽可能多地保存地球生物圈内的多样性；
2）可以直接把优良物种特性传递下去，培育优良物种。
3）还可以生产移植器官、利用动物作生物反应器生产药物和提供实验动物等，造福人类。
3.4分子生物技术
进入80年代以来，分子遗传学与分子生物技术有了突飞猛进的发展，主要表现在：
①大量DNA水平上的分子遗传标记及其检测技术；
②DNA序列测定技术；
③转基因技术；
④核移植技术。
这种发展正在或将要对家畜育种产生巨大影响，尤其是大量的分子标记，为我们研究动物的基因组提供了非常好的信息，这些信息可用于：
①QTL的检测；
②标记辅助选择；
③标记辅助基因导入；
④标记辅助杂种优势利用；
⑤标记辅助遗传资源保护；
⑥研究品种起源与发展；
⑦亲子鉴定……其中前两项是目前在家畜育种中研究的最多的内容。
同一物种的两个个体存在DNA序列差异的位点，这些位点用遗传标记就称为分子遗传标记或DNA标记。
分子遗传标记是以分子遗传学和分子数量遗传学为理论，利用分子生物学技术来改良畜禽品种的一种方法。
其中在动物育种上应用较广泛的分子遗传标记有限制性
片段长度多态分析技术（RFLP）、线粒体DNA标记（mtDNA）、随机引物扩增多态性DNA技术（RAPD）、扩增片段长度多态性分析技术（AFLP）和单核苷酸多态性标记（SNP标记）等。
3.4.1RFLP标记
RFLP标记是指用限制性内切酶切割不同个体基因组DNA后，含同源序列的酶切片段在长度上的差异。
限制性片段的长度的多态性应通过DNA分子杂交来检测。
S.Hiendleder等利用RFLP技术对绵羊线粒体DNA（mtDNA）进行研究，并得出世界范围内的绵羊存在野生和突变两种类型，并且存在于品种内和品种间。
RFLP可作为共显性的遗传标记，区分纯合和杂合基因型，其主要用于构建遗传图谱和目标基因的标记，但不足处是RFLP多态信息含量低、成本高、测定方法复杂。
3.4.2mtDNA标记
线粒体DNA是高等动物唯一的核外遗传物质，是一种约16.5kb的双链双环状分子，比DNA具有更高的进化速度。
造成mtDNA多态性的原因主要是碱基取代、长度变化和序列重排，因而可以用限制性酶切技术直接检测mtDNA的多态性。
mtDNA在种间、种内群体间和群体内具有广泛的多态性，在分子进化和系统发育中有许多独特的优越性，作为有用的遗传标记已广泛应用在畜禽的遗传育种中。
黄勇富等用24种限制性内切酶分析了1个引入品种猪、2个野猪和21个地方品种猪的mtDNA，得出我国地方猪品种的遗传多样度仅为0．007％，表明中国地方猪种遗传多样性非常贫乏，揭示了中国地方猪种可能起源于一个野猪亚种。
3.4.3RAPD标记
RAPD标记是用9～10个核苷酸的随机序列作为引物，通过DNA聚合酶链式反应扩增基因组。
RAPD技术是在1990年利用PCR技术发展的检测DNA多态性的方法。
RAPD标记比RFLP具有简便、快捷和多态性检出率高等特点，其主要应用于目标基因标记、遗传资源鉴定及分类。
RAPD的不足处是多数位点的带型表现为显隐性共存的特点，不能区分纯、杂合子；
RAPD扩增反应灵敏易受外源及污染DNA干扰。
朱飞云等用RAPD分析绵羊品种间的遗传关系，得出中国美利奴A品系构成的姊妹群依次与哈萨克羊、中国美利奴多胎品系成为对应的姊妹品种引。
3.4.4AFLP标记
AFLP标记是将基因组DNA酶切后形成分子量大小不等的随机片段，再根据不同物种或不同品种的基因两端的序列设计引物用PCR进行选择性扩增。
其具有DNA用量少、多态性丰富和可重复性好以及样品适应性广等特点。
3.4.5SNP标记
SNP是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列的多态性，包括
碱基的转换、插入及缺失等形式。
SNP标记是在1996年由美国学者Lander提出的第3代DNA分子标记，其具有标记密度高和遗传稳定性高的特点。
目前，SNP标记主要用于基因作图、人类疾病相关基因及药物设计研究等方面。
随着直接测序方法的进一步简化，低耗费以及与生物芯片技术结合程度的提高，SNP标记将成为动植物遗传育种中较为理想的分子遗传标记。
4结语
所谓育种方法就是能改变群体内基因频率和基因型频率的技术，而且还应包括人工受精技术、胚胎技术。
在未来的动物育种中，不同学科技术间的交叉和联系将更加紧密，动物育种将是遗传学理论、生物理论、计算机技术和育种学家实践经验的集合。
利用分子生物技术，依据分子数量遗传学理论来改良畜禽品种，这样产生了动物分子育种它是传统的动物育种理论和方法的新发展，动物分子育种将是未来动物育种的一个重要方法，数量遗传学的诞生本身是学科交叉的结果。
后来不断与计算机技术、分子生物学及现代生物技术相结合，从而使数量遗传学得到较快的发展，作为学科交叉的产物．一个新的边缘学科分子数量遗传学已经诞生．以分子数量遗传学为基础的动物育种方法——分子育种的产生也成为必然。
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39
现代生物技术与家畜育种1
前言1
1.现代生物技术1
2.现代生物技术与家畜育种2
3.现代生物技术在家畜育种中的应用2
3.1转基因技术3
3.1.1转基因动物育种技术的几种方法3
3.1.2转基因动物育种的应用领域4
3.2胚胎工程技术4
3.3克隆动物技术5
3.4分子生物技术5
3.4.1RFLP标记5
3.4.2mtDNA标记6
3.4.3RAPD标记6
3.4.4AFLP标记6
3.4.5SNP标记6
4结语7
《家畜育种学》课程论文
姓名：
杨紫琦
指导教师：
张建勤
专业名称：
动物科学105班
学号：
2010014870
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