动物遗传育种学课件ppt 10.第九章 分子遗传技术在动物育种中的应用
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思考题
品系繁育在现代家畜育种（3）促进新品种的育成
简要品系的类别。
单系，近交系，群系，专门化系，合成系，地方品系
建立品系需要哪些条件。
（1）家畜的数量 （2）家畜的质量 （3）饲养管理条件 （4）技术与设备
什么是本品种选育？本品种选育的措施有哪些？
4.精子载体法：精子载体就是利用精子作为转移外源基因的载体，通过受 精将外源基因带入受体细胞并整合在染色体上的一种方法。 目前，人们已利用 精子载体法获得了转基因鼠和许多转基因鱼，显示出了该方法的优越性和良好 的应用前景，但精子载体法也还存在着许多问题，有待进一步研究解决。
5.电脉冲法(electroporation)：又称电穿孔法。该方法的原理是将供体DNA与受 体细胞充分混匀，在外界的高电压短脉冲下改变细胞膜结构，使细胞膜产生瞬间可 逆性电穿孔，从而使一定大小的DNA可以通过细胞膜，运送到细胞核。目前，在动 物中电脉冲法主要用来转化胚胎干细胞。
转基因动物的研究方法有哪些？
（1）显微注射法 （2）逆转录病毒感染法 （3）胚胎干细胞法 （4）精子载体法
转基因动物育种能应用在哪些方面？
（1）生物制药 （2）建立诊断和治疗人类疾病的动物模型 （3）生产可用于人体器官移植的动物器官 （4）动物抗病育种和改良动物生产性能
谢谢观看！
3.胚胎干细胞法：胚胎干细胞( Embryonic Stem Cell, ES细胞)是动物早期 胚胎(桑葚胚或囊胚)的内细胞团(ICM)。该方法的原理是将基因导人胚胎干细 胞，然后将转基因的胚胎干细胞注射于动物囊胚后可参与宿主的胚胎构成，形 成嵌合体，再通过杂交繁育得到纯合目的基因的个体，即可生产出转基因动物。 1984 年Bradley 等用囊胚注射法获得首例小鼠ES细胞种系嵌合体。1992年 Magin等将小鼠干细胞注人到囊胚中获得了生殖腺嵌合的小鼠。该法的优点是 在克隆的ES细胞被转移到动物胚胎之前，可先把外源重组DNA整合到细胞的 染色体组中，然后将这些胚胎干细胞进行筛选，找到理想的ES细胞，使转基因 动物的生产效率明显提高。缺点是ES建株很困难，需要预先选择和克隆基因转 移型细胞，对小鼠来说繁殖嵌合体比较容易产生，但对于家畜来说则有一定难 度。
第三节 转基因动物育种
转基因动物育种的应用
➢ 生物制药 ➢ 建立诊断和治疗人类疾病的动物模型 ➢ 生产可用于人体器官移植的动物器官 ➢ 动物抗病育种和改良动物生产性能
第四节 分子标记辅助选择
分子标记辅助选择(molecular markers assisted selection, MAS)是基因组研究在动物育种中的直接应用， 是根据分析与某一性状或基因紧密连锁的分子标记来判 断此性状或基因，进而进行选育。
1.显微注射法： 该法是1980年由Gorden等人发明的。其原理是通过 显微注射仪将外源基因直接注射到受精卵的雄原核内，使外源基因整合 到DNA中，发育成转基因动物。该种方法的优点是外源基因的转移率和 整合效率较高，转基因效率比较稳定，注射基因片段大小不受限制，无 需载体，制备相对容易。该方法的缺点是操作技术复杂，设备昂贵，导 入外源基因的拷贝数无法控制，外源基因随机整合到基因组内，常导致 宿主DNA染色体序列丢失或重排，从而造成严重的生理缺陷。
6.体细胞克隆技术: 能够培育出与供体基因组完全相同的转基因动物，在基础 研究和应用研究方面有重大意义。如第一例体细胞克隆动物“多利羊”的诞生，曾 引起了世界性轰动。但是，在基础理论和实验技术上，体细胞克隆技术尚需进一步 完善。在我国。施履吉院士早在20世纪80年代初，就提出了乳腺生物反应器的构想， 并成功地获得了表达乙肝表面抗原的转基因兔，为通过转基因动物的途径获得药物 打下了基础。目前，我国在转基因动物研究领域，已经获得了转基因小鼠、转基因 鱼、转基因猪、转基因羊、转基因鸡等，以及具有快速生长能力或抗病能力的家畜、 家禽种系。尽管转基因动物的研究已取得了一定成果，但目前转基因动物研究领域 尚存在制备效率低的问题，据不完全统计，制备一只转基因小鼠，需40个注射过的 受精卵，而绵羊、山羊、猪、牛分别为110，90，110和1600个，而转基因个体的后 代中只有50个表达基因，还存在着不能表达或表达混乱、不能遗传给后代等问题。 随着这一技术的成熟，许多问题有望得到逐步解决。
杂交育种就是运用杂交将两个或两个以上的品种特性结合在一 起，创造出新的品种。
方法：级进杂交、引入杂交、育成杂交
第九章 分子遗传技术在动 物育种中的应用
第一节 分子遗传技术的特点
基本概念:
及应用范围
分子遗传学是遗传学的一个重要分支，是研
究遗传信息大分子的结构与功能的科学，又称为
狭义的分子生物学。主要包括以下几个方面
分子标记辅助选择的方法
➢ 位置遗传分析法 ➢ 复合选择指数法 ➢ 混合线性模型法 ➢ 标记辅助渗入法 ➢ 候选基因法 适合低遗传性状，限性性状和生长后期表达性状。
第四节 分子标记辅助选择
分子标记辅助保种
➢ 跟踪保存目标基因 ➢ 控制近交程度
杂种优势的分子标记
杂种优势是指具有不同遗传结构的两个亲本杂交 而产生的杂种，在生活力，生长势，繁殖力，适应性， 抗逆性，抗病性，以及生产性能多个方面优于双亲的 现象。
2.逆转录病毒感染法：其原理是将外源基因重组合在逆转录病毒载 体上制成高滴度病毒颗粒，然后用病毒去感染着床前或着床后的胚胎， 将外源基因导人动物细胞内。本法的优点是单拷贝基因导入，不破坏目 的基因，不易发生大的突变，易分析插入位点。缺点是导入的目的基因 短，需经嵌合途径，试验周期长，可能出现转入病毒基因的复制表达等。 逆转录病毒感染法是目前开展转基因动物研究中最有效的方法之一。
第二节 基因工程及其应用
2. 目的基因与载体结合成重组DNA分子
➢ 基因工程关键技术是DNA的连接重组 ➢ 目前已构建应用的基因克隆载体有质粒载体，
噬菌体载体，病毒载体和他们相互组合或者与 其他基因组DNA组合而成的载体
3.把重组DNA分子引入受体细胞
➢ 转化：携带基因的外源DNA分子通过与膜结 合进入受体细胞，并在其中稳定维持和表达的 过程称为转化。
➢ 基因与基因组的结构与功能 ➢ 基因和基因组在世代之间传递的方式和规律
生物在有性生殖时，来自雌雄双亲的配子结合成合子。
➢ 基因的表达调控 ➢ 改造动植物遗传结构的理论和方法
第二节 基因工程及其应用
基本概念:
狭义的遗传工程指的就是基因工程，广义的遗 传工程包括基因工程，细胞工程和染色体工程等。
基因工程一般分为4个步骤：
本品种选育是指在本品种内通过选中选配、品系繁育、改善 培育条件等措施来提高品种生产性能的一种育种方法。
措施： （1）制定选育规划、确定选育目标 （2）规定选育基地，建立良种繁育体系 （3）严格执行选育技术措施 （4）开展品系繁育 （5）加强组织领导，建立选育协作组织 何谓杂交育种？杂交育种的方法有哪些？
4.重组DNA分子的选择和鉴定
第二节 基因工程及其应用
基因工程研究进展
基础研究：
➢ 基因工程克隆载体的研究
通用克隆载体，大片段DNA克隆载体，cDNA克隆载体和表达克 隆载体
➢ 基因工程受体系统的研究 ➢ 基因组的研究
人类基因组共有32亿个碱基对
➢ 基因工程新技术的研究
第二节 基因工程及其应用
基因工程研究进展
传统的杂种优势预测需要进行杂交实验和配合力 测定，费时费力。分子标记应用于杂种优势的预测需 要更加深入，系统的进行相关研究。
思考题
分子遗传技术的研究领域？
（1）基因与基因组的结构与功能 （2）基因和基因组在世代之间传递的方式和规律 （3）基因的表达调控 （4）改造动植物遗传结构的理论和方法
什么是遗传工程？基因工程的实施步骤有哪些？
应用研究：
➢ 基因工程药物的研究 ➢ 基因治疗研究 ➢ 转基因植物研究 ➢ 转基因动物研究
最早问世的转基因动物是转基因小鼠
第三节 转基因动物育种
转基因动物研究领域
➢ 通过转基因技术提高动物的生产性能 ➢ 通过建立人类疾病的转基因动物模型，揭示人
类疾病的发病过程，机理及探索治疗途径 ➢ 把转基因动物作为生物反应器 ➢ 利用转基因动物生产人体器官
狭义的遗传工程就是指基因工程，广义的遗传工程包括基因工程、细胞 工程和染色体工程。 步骤（1）获得目的基因、载体和工具酶 （2）把目的基因与载体结合成重组DNA分子 （3） 把重组DNA分子引入受体细胞 （4） 重组DNA分子的选择和鉴定
转基因动物研究的领域有哪些？
（1）通过转基因技术提高动物的生产性能 （2）通过建立人类疾病的转基因动物模型 （3）把转基因动物作为生物反应器 （4）利用转基因动物生产人体器官
第三节 转基因动物育种
转基因动物是指在基因组中整合有外源基因的一 类动物；整合入动物基因组的外源基因称为转基因。 一般用胚胎干细胞法，逆转录病毒载体和显微注射 法得到的第一代转基因动物均为嵌合体。
转基因动物育种的研究方法
➢ 显微注射法 ➢ 逆转录病毒感染法 ➢ 胚胎干细胞法 ➢ 精子载体法 ➢ 电脉冲法 ➢ 体细胞克隆技术
1. 获得“目的”基因，载体和工具酶等； 2. 目的基因与载体结合成重组DNA分子； 3. 把重组DNA分子引入受体细胞； 4. 重组DNA分子的选择和鉴定。
第二节 基因工程及其应用
1. 获得“目的”基因，载体和工具酶等；
➢ 包含某生物基因组全部基因c chain reaction，多聚酶链 式反应）是以DNA的一条链为模板，在多聚 酶的催化下，通过碱基配对使寡核苷酸引物向 3‘方向延长合成模板的互补链。
品系繁育在现代家畜育种（3）促进新品种的育成
简要品系的类别。
单系，近交系，群系，专门化系，合成系，地方品系
建立品系需要哪些条件。
（1）家畜的数量 （2）家畜的质量 （3）饲养管理条件 （4）技术与设备
什么是本品种选育？本品种选育的措施有哪些？
4.精子载体法：精子载体就是利用精子作为转移外源基因的载体，通过受 精将外源基因带入受体细胞并整合在染色体上的一种方法。 目前，人们已利用 精子载体法获得了转基因鼠和许多转基因鱼，显示出了该方法的优越性和良好 的应用前景，但精子载体法也还存在着许多问题，有待进一步研究解决。
5.电脉冲法(electroporation)：又称电穿孔法。该方法的原理是将供体DNA与受 体细胞充分混匀，在外界的高电压短脉冲下改变细胞膜结构，使细胞膜产生瞬间可 逆性电穿孔，从而使一定大小的DNA可以通过细胞膜，运送到细胞核。目前，在动 物中电脉冲法主要用来转化胚胎干细胞。
转基因动物的研究方法有哪些？
（1）显微注射法 （2）逆转录病毒感染法 （3）胚胎干细胞法 （4）精子载体法
转基因动物育种能应用在哪些方面？
（1）生物制药 （2）建立诊断和治疗人类疾病的动物模型 （3）生产可用于人体器官移植的动物器官 （4）动物抗病育种和改良动物生产性能
谢谢观看！
3.胚胎干细胞法：胚胎干细胞( Embryonic Stem Cell, ES细胞)是动物早期 胚胎(桑葚胚或囊胚)的内细胞团(ICM)。该方法的原理是将基因导人胚胎干细 胞，然后将转基因的胚胎干细胞注射于动物囊胚后可参与宿主的胚胎构成，形 成嵌合体，再通过杂交繁育得到纯合目的基因的个体，即可生产出转基因动物。 1984 年Bradley 等用囊胚注射法获得首例小鼠ES细胞种系嵌合体。1992年 Magin等将小鼠干细胞注人到囊胚中获得了生殖腺嵌合的小鼠。该法的优点是 在克隆的ES细胞被转移到动物胚胎之前，可先把外源重组DNA整合到细胞的 染色体组中，然后将这些胚胎干细胞进行筛选，找到理想的ES细胞，使转基因 动物的生产效率明显提高。缺点是ES建株很困难，需要预先选择和克隆基因转 移型细胞，对小鼠来说繁殖嵌合体比较容易产生，但对于家畜来说则有一定难 度。
第三节 转基因动物育种
转基因动物育种的应用
➢ 生物制药 ➢ 建立诊断和治疗人类疾病的动物模型 ➢ 生产可用于人体器官移植的动物器官 ➢ 动物抗病育种和改良动物生产性能
第四节 分子标记辅助选择
分子标记辅助选择(molecular markers assisted selection, MAS)是基因组研究在动物育种中的直接应用， 是根据分析与某一性状或基因紧密连锁的分子标记来判 断此性状或基因，进而进行选育。
1.显微注射法： 该法是1980年由Gorden等人发明的。其原理是通过 显微注射仪将外源基因直接注射到受精卵的雄原核内，使外源基因整合 到DNA中，发育成转基因动物。该种方法的优点是外源基因的转移率和 整合效率较高，转基因效率比较稳定，注射基因片段大小不受限制，无 需载体，制备相对容易。该方法的缺点是操作技术复杂，设备昂贵，导 入外源基因的拷贝数无法控制，外源基因随机整合到基因组内，常导致 宿主DNA染色体序列丢失或重排，从而造成严重的生理缺陷。
6.体细胞克隆技术: 能够培育出与供体基因组完全相同的转基因动物，在基础 研究和应用研究方面有重大意义。如第一例体细胞克隆动物“多利羊”的诞生，曾 引起了世界性轰动。但是，在基础理论和实验技术上，体细胞克隆技术尚需进一步 完善。在我国。施履吉院士早在20世纪80年代初，就提出了乳腺生物反应器的构想， 并成功地获得了表达乙肝表面抗原的转基因兔，为通过转基因动物的途径获得药物 打下了基础。目前，我国在转基因动物研究领域，已经获得了转基因小鼠、转基因 鱼、转基因猪、转基因羊、转基因鸡等，以及具有快速生长能力或抗病能力的家畜、 家禽种系。尽管转基因动物的研究已取得了一定成果，但目前转基因动物研究领域 尚存在制备效率低的问题，据不完全统计，制备一只转基因小鼠，需40个注射过的 受精卵，而绵羊、山羊、猪、牛分别为110，90，110和1600个，而转基因个体的后 代中只有50个表达基因，还存在着不能表达或表达混乱、不能遗传给后代等问题。 随着这一技术的成熟，许多问题有望得到逐步解决。
杂交育种就是运用杂交将两个或两个以上的品种特性结合在一 起，创造出新的品种。
方法：级进杂交、引入杂交、育成杂交
第九章 分子遗传技术在动 物育种中的应用
第一节 分子遗传技术的特点
基本概念:
及应用范围
分子遗传学是遗传学的一个重要分支，是研
究遗传信息大分子的结构与功能的科学，又称为
狭义的分子生物学。主要包括以下几个方面
分子标记辅助选择的方法
➢ 位置遗传分析法 ➢ 复合选择指数法 ➢ 混合线性模型法 ➢ 标记辅助渗入法 ➢ 候选基因法 适合低遗传性状，限性性状和生长后期表达性状。
第四节 分子标记辅助选择
分子标记辅助保种
➢ 跟踪保存目标基因 ➢ 控制近交程度
杂种优势的分子标记
杂种优势是指具有不同遗传结构的两个亲本杂交 而产生的杂种，在生活力，生长势，繁殖力，适应性， 抗逆性，抗病性，以及生产性能多个方面优于双亲的 现象。
2.逆转录病毒感染法：其原理是将外源基因重组合在逆转录病毒载 体上制成高滴度病毒颗粒，然后用病毒去感染着床前或着床后的胚胎， 将外源基因导人动物细胞内。本法的优点是单拷贝基因导入，不破坏目 的基因，不易发生大的突变，易分析插入位点。缺点是导入的目的基因 短，需经嵌合途径，试验周期长，可能出现转入病毒基因的复制表达等。 逆转录病毒感染法是目前开展转基因动物研究中最有效的方法之一。
第二节 基因工程及其应用
2. 目的基因与载体结合成重组DNA分子
➢ 基因工程关键技术是DNA的连接重组 ➢ 目前已构建应用的基因克隆载体有质粒载体，
噬菌体载体，病毒载体和他们相互组合或者与 其他基因组DNA组合而成的载体
3.把重组DNA分子引入受体细胞
➢ 转化：携带基因的外源DNA分子通过与膜结 合进入受体细胞，并在其中稳定维持和表达的 过程称为转化。
➢ 基因与基因组的结构与功能 ➢ 基因和基因组在世代之间传递的方式和规律
生物在有性生殖时，来自雌雄双亲的配子结合成合子。
➢ 基因的表达调控 ➢ 改造动植物遗传结构的理论和方法
第二节 基因工程及其应用
基本概念:
狭义的遗传工程指的就是基因工程，广义的遗 传工程包括基因工程，细胞工程和染色体工程等。
基因工程一般分为4个步骤：
本品种选育是指在本品种内通过选中选配、品系繁育、改善 培育条件等措施来提高品种生产性能的一种育种方法。
措施： （1）制定选育规划、确定选育目标 （2）规定选育基地，建立良种繁育体系 （3）严格执行选育技术措施 （4）开展品系繁育 （5）加强组织领导，建立选育协作组织 何谓杂交育种？杂交育种的方法有哪些？
4.重组DNA分子的选择和鉴定
第二节 基因工程及其应用
基因工程研究进展
基础研究：
➢ 基因工程克隆载体的研究
通用克隆载体，大片段DNA克隆载体，cDNA克隆载体和表达克 隆载体
➢ 基因工程受体系统的研究 ➢ 基因组的研究
人类基因组共有32亿个碱基对
➢ 基因工程新技术的研究
第二节 基因工程及其应用
基因工程研究进展
传统的杂种优势预测需要进行杂交实验和配合力 测定，费时费力。分子标记应用于杂种优势的预测需 要更加深入，系统的进行相关研究。
思考题
分子遗传技术的研究领域？
（1）基因与基因组的结构与功能 （2）基因和基因组在世代之间传递的方式和规律 （3）基因的表达调控 （4）改造动植物遗传结构的理论和方法
什么是遗传工程？基因工程的实施步骤有哪些？
应用研究：
➢ 基因工程药物的研究 ➢ 基因治疗研究 ➢ 转基因植物研究 ➢ 转基因动物研究
最早问世的转基因动物是转基因小鼠
第三节 转基因动物育种
转基因动物研究领域
➢ 通过转基因技术提高动物的生产性能 ➢ 通过建立人类疾病的转基因动物模型，揭示人
类疾病的发病过程，机理及探索治疗途径 ➢ 把转基因动物作为生物反应器 ➢ 利用转基因动物生产人体器官
狭义的遗传工程就是指基因工程，广义的遗传工程包括基因工程、细胞 工程和染色体工程。 步骤（1）获得目的基因、载体和工具酶 （2）把目的基因与载体结合成重组DNA分子 （3） 把重组DNA分子引入受体细胞 （4） 重组DNA分子的选择和鉴定
转基因动物研究的领域有哪些？
（1）通过转基因技术提高动物的生产性能 （2）通过建立人类疾病的转基因动物模型 （3）把转基因动物作为生物反应器 （4）利用转基因动物生产人体器官
第三节 转基因动物育种
转基因动物是指在基因组中整合有外源基因的一 类动物；整合入动物基因组的外源基因称为转基因。 一般用胚胎干细胞法，逆转录病毒载体和显微注射 法得到的第一代转基因动物均为嵌合体。
转基因动物育种的研究方法
➢ 显微注射法 ➢ 逆转录病毒感染法 ➢ 胚胎干细胞法 ➢ 精子载体法 ➢ 电脉冲法 ➢ 体细胞克隆技术
1. 获得“目的”基因，载体和工具酶等； 2. 目的基因与载体结合成重组DNA分子； 3. 把重组DNA分子引入受体细胞； 4. 重组DNA分子的选择和鉴定。
第二节 基因工程及其应用
1. 获得“目的”基因，载体和工具酶等；
➢ 包含某生物基因组全部基因c chain reaction，多聚酶链 式反应）是以DNA的一条链为模板，在多聚 酶的催化下，通过碱基配对使寡核苷酸引物向 3‘方向延长合成模板的互补链。