DNA分子标记在猪遗传育种中的应用.docx

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DNA分子标记在猪遗传育种中的应用

DNA分子标记在猪遗传育种中的应用

摘要：

遗传变异是生物进化的基础,决定着生物的存在和发展,因而成为人类一直要揭开其奥妙并进行能动性改造的方面之一。

近年来,随着分子生物学突飞猛进的发展,对分子遗传标记研究、QTL图谱分析正不断深入,其中DNA标记技术被誉为动物遗传学的一场革命,对猪的遗传育种也起了巨大的推动作用。

本文综述了近年来DNA分子标记技术在猪遗传育种研究上的应用。

关键词：

分子标记遗传育种杂种优势

Abstract:

Thegeneticvariationisthebasisofbiologicalevolution,todeterminetheexistenceanddevelopmentofthebiological,thusbecomingoneofmankindhasbeentouncoverthesecretandtheinitiativeofthetransformation.Recentyears,withtherapiddevelopmentofmolecularbiology,thestudyofmoleculargeneticmarkers,QTLmapanalysis,thedeepeningofarevolutionwhichDNAmarkersknownasanimalgenetics,geneticbreedingofpigsalsoplayedahugeroleinpromoting.Inthispaper,therecentapplicationofDNAmolecularmarkersinpiggeneticsandbreedingresearch.

Keywords:

molecularmarkers,geneticbreedingheterosis

引言：

近年来,各项分子标记技术相继涌现为猪育种提供了有效的方法和途径。

DNA分子标记技术因其独到的检测DNA多态性的方式及快速简便的特点,已被广泛用于猪基因定位与遗传图谱的构建、标记辅助选择、杂种优势预测等遗传特性研究和育种中。

一、DNA分子标记

各种生物都表现广泛的遗传变异性,这种变异性是自然和人工选择的基础。

由生物的遗传信息传递的中心法则可以知道,生物在各种性状上的差异主要是由遗传物质DNA的差异造成的,而遗传标记正是表现变异性,遵循简单方式的性状或物质,是任何遗传分析不可或缺的工具。

理想的遗传标记应具有多态性高、稳定遗传、遗传行为简单、能检测到整个基因组、不受内外环境影响、操作经济简单等基本特征。

通过认识生物个体之间DNA序列差异并以此作为标记的DNA分子标记技术是目前最为理想的研究动物遗传育种的手段,因为DNA分子标记是从DNA水平上遗传变异的直接反映,它们是最能稳定遗传的,且信息量大,许多多态性标记在非编码区,表现选择中性不受内外环境的影响,与基因表达与否无关,检测迅速,操作也简便。

DNA分子标记大多是以DNA片段的电泳谱带形式表现的。

依其遗传特性,可分为显性和共显性标记两种。

依其多态性检出所用的分子生物学技术,大致可分为以Southern杂交技术为核心的分子标记和以PCR技术为核心的分子标记。

另外,依据其在基因组中的出现频率,又可分为低拷贝序列标记和重复序列标记。

二、DNA分子标记在猪遗传育种研究上的应用

近年来，各项分子标记技术相继涌现为猪育种提供了有效的方法和途径。

DNA分子标记技术因其独到的检测DNA多态性的方式及快速简便的特点，已被广泛用于猪基因定位与遗传图谱的构建、标记辅助选择、杂种优势预测等遗传特性研究和育种中。

1、基因定位与遗传图谱的构建

猪的基因图谱是要通过比较DNA标记在遗传图谱中的位置,从而建立起染色体区段千碱基对与分摩尔根的线性关系,为位置克隆提供精确的坐标,同时为从基因组水平上研究物种进化和变异提供新方法。

20世纪80年代末,猪的遗传图谱开始被构建,在建立高分辨力的遗传图谱的基础上,围绕遗传标记与数量性状的相互联系,构建与表型性状的基因座位紧密连锁的DNA标记图谱,来分析猪重要的经济性状,在基因组中的位置及其对表型性状的贡献率。

目前定位数量性状位点的方法主要有:

候选基因鉴定法,如窝产仔数候选基因、雌激素受体基因;基因组扫描法,如Anderson等用欧洲公猪与大白猪杂交建立资源家系,根据F2代群体中分离情况鉴定,发现猪4号染色体上存在影响平均背膘厚、腹脂率的主效基因和影响初生至70kg日增重、小肠长度等,以此来进行数量性状基因定位、克隆及序列分析并且利用标记辅助选择和标记辅助渗入等手段对猪进行遗传改良。

中国也于本世纪末启动了家猪基因组计划。

猪基因定位包括构建高分辨率的遗传图谱和物理图谱两大方面。

绘制高精度动物遗传图谱的目的就是要揭示动物所携带遗传信息的内容,准确确定控制数量性状座位（QuantitativeTraitLoci,QTL）在基因组中的位置,是“位置克隆”（positioncloning）的首要一步,借此来调控,改良家畜。

其途径是寻找与基因相关的标记,如RAPD,RFLP,微卫星标记等。

物理图谱主要是确定被克隆的基因或者DNA标记在染色体上的精细位置,一般为功能基因。

猪19对染色体上已发现丰富的DNA多态性,据报道,美国猪基因组研究计划已在猪的连锁图谱上构建近3000个标记,大多是微卫星标记。

国内外许多学者都进行了基因定位方面的研究,并取得很大进展。

如:

已经定位了决定生长速度（IGF-1,GRF等）和胴体性状的基因（MSTN,HSL等）,控制产仔数和排卵率的基因（ESR,FSH,RLP等）,影响肉质和瘦肉率的基因（Hal,OB等）和抗病性方面的基因（猪大肠杆菌k88受体基因）等。

2、标记辅助选择

标记辅助选择是指与特定的数量性状相关的遗传标记为工具,以标记信息作为辅助信息,对该数量性状进行选择,以在育种中获得较大的遗传进展。

它的实质是以多种分子标记为前提和基础,如RFLP、SSCP、微卫星标记等是常规选择的辅助手段。

标记辅助选择缩短了世代间隔,提高了选择强度,由于不受微生物的影响,增加了选择的准确性,也可用于合并两个或更多品种的优良生产性状座位,可在品种内选择改良。

标记辅佐选择比传统的以表型为基础的选择更具有优越性,在标记辅助选择的过程中,也可以通过检测标记DNA来提高生长率的QTL频率,从而提高生长率。

当前国际范围内的广泛协作,必将为标记辅助选择提供更广阔的应用前景。

3、猪的起源及群体亲缘关系的研究

由生物遗传信息传递的中心法则可以知道,生物在各种性状上的差异,主要是由遗传物质DNA的差异造成的,而DNA序列上的差异在一定程度上反映了物种亲缘关系的远近程度。

DNA相似性越高,其亲缘关系越近。

原因是在分化的过程中,第一代个体虽然会在基因水平上存在一定差异,但很微小,随着成年累月的变异,这些差异必然会增大。

DNA标记可用于动物品系间亲缘关系、遗传多样性检测。

这些DNA水平的遗传标记在估测猪的起源及群体亲缘关系的研究中,具有较高的检出率和灵敏度。

黄永富对我国25个有代表性的地方猪种,3个引进品种和3头野猪用RAPD技术进行遗传多样性及起源分化研究后证实,中国地方猪种遗传多态性程度仅为0.007%。

说明遗传多样性非常贫乏,估计中国地方猪种可能起源于一个野猪亚种。

兰宏等对中国西南地区家猪和野猪mtDNA多态性进行分析,用现代分子群体遗传方法,来研究它们的起源,表明西南地区mtDNA变异程度很低,遗传多样性贫乏,西南地区猪可能来源于一个共同祖先。

任军、黄路生等利用12对AFLP引物组合检测了19个中国地方猪种（群）、1个培育猪种和4个欧美引进猪种混合基因组DNA的遗传变异。

结果表明中国地方猪种与欧美引进猪种间的亲缘关系较远,这与育成历史、地理分布和RAPD分析结果相一致。

由此可见,DNA分子标记技术用于群体遗传学研究,特别是亲缘关系的研究和动物起源、分化的研究具有独特的优势。

4、杂种优势的预测

杂种优势利用是挖掘种质资源内在潜力和深层次开发利用种质资源的重要手段。

目前国内商品肉猪80%~90%是杂种猪,但传统的方法一定程度上抑制了杂种优势的利用。

分子标记技术从基因的角度探讨杂种优势利用机理,为寻找有效的杂种优势预测提供了可能。

在杂优预测中利用整个基因组标记能直接度量个体,甚至品种的平均基因杂合度,也可计算品种间的遗传距离。

施启顺利用生化多态性位点测定的平均基因杂合度与利用DNA分子标记技术的遗传距离间相关系数为0.7615,而DNA分子标记遗传距离与日增重杂优率,料肉比杂优率、屠宰率的杂优率间的相关系数达0.5494、0.3323、0.9007。

RAPD标记遗传距离与平均日增重呈极显著正相关,与屠宰率和瘦肉率呈显著正相关,与平均背膘厚、饲料转化率呈显著负相关。

因此利用DNA多态性测定品种或品系间距离的差异,并据此做出遗传距离来预测杂种优势具有广阔的应用前景。

5、猪的抗病育种

遗传疾病一直制约养猪业向更深层次发展,它不仅每年使养猪生产遭受巨大的经济损失,也影响着家畜的遗传改良,使育种效率降低。

育种专家育种工作追求的目标是从遗传学上根除这些疾病,猪的抗病育种主要围绕与猪主要生产性能和抗病性、致病性之间的联系而展开。

DNA分子标记技术目的就是寻求与主要生产性状和抗病、致病基因相连锁的DNA片段,探讨将其用于早期选择,甚至出生前选择的可能性。

对与这些疾病有关的基因进行标记抗病育种,可加快育种进展,进而根除这些疾病,使畜牧生产再上一个新台阶。

6、分子标记与地方猪品种的遗传多样性研究

评估遗传多样性：

遗传多样性主要是指种内不同居群之间或同一居群不同个体之间的遗传变异的总和。

据FoodandAgricultureOgnization（FAO）1995统计，全世界有猪品种355个，其中亚太地区占157个。

我国猪的品种数约占亚太地区的一半。

2000年，农业部公告了我国国家级畜禽保护品种有78个。

其中，猪占19个，如五指山猪、八眉猪、大花白猪、太湖猪、民猪、两广小花猪、金华猪、荣昌猪、香猪、滇南小耳猪等。

据估计，全球每周都会有1－2个家畜品种会消失。

通过对其遗传多样性的研究可以从DNA水平上最大限度地揭示品种间及品种内的差异，从而更准确地了解品种的遗传结构，探讨品种濒危的原因和现状，依此提出合理的保护和利用措施。

传统的研究遗传多样性的方法有很多，从最初的形态学标记到细胞学标记再到生化标记再到现在常用的分子标记SNP，经历了一系列的技术改造和革新，取得了不少的成绩。

许小玲等发现猪CMYA3基因及第九外显子一个新SNP位点，该位点的T-C碱基替换产生Bsh1236I的酶切位点，表明杜洛克与检测的5个中国地方猪种中的基因频率存在极显著差异（P＜0.01），杜洛克中全为T等位基因，而中国地方品种中C等位基因占优势，这与中外猪的遗传结构不同有关，反映中外6个猪种该SNPs位点的差异趋势。

王文君等对GH基因-119－+486bp的片段研究发现，不同品种间在此区域内存在多态，玉江猪与其它所有品种的基因频率都存在极显著的差异；太湖猪除与金华猪、乐平猪差异不显著外，与其他猪种都显著和极显著；但杜洛克与乐平猪在此位点差异不显著。

利用限制性片断长度多态性技术，赵要风发现品种间酶切片段差别较大。

Rothschild等（1996）发现一种基因型对猪产仔数目有显著的加性效应,进而确认ESR为影响猪产仔数的主要候选基因。

线粒体DNA分析主要分为酶切法和测序法,前者包括对mt2DNA基因组和D2Loop区域的酶切;测序法同样包括对某些mt2DNA编码基因和D2Loop区域的序列测定。

兰宏等（1993）用20种限制性内切酶,得到的26种限制性态型可归纳为6种基因单倍型。

西南地区猪品种基本属于单倍型É,遗传多样度为0.122%,表明这些猪品种的遗传变异程度已处于一个很低水平。

结论：

综上所述,近年来发展的分子技术在遗传变异、遗传距离、基因流动、居群亲缘关系所表现出来的潜力十分巨大。

虽然目前分子标记技术还存在一定局限性,但随着分子生物学理论与技术的发展,我们有理由相信,DNA分子标记技术将成为21世纪猪遗传改良的重要手段和方法,从而加速猪的遗传改良,推动养猪业的发展。

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