畜禽地方品种遗传资源保护与利用的方法及途径

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3 保种群的规模 一些地方品种由于其生产性能较低下, 生产效益 不高, 在商品化的畜牧业生产中不被养殖者所重视, 从而处于数量减少甚至濒危的状况, 而建立保种群正 是 针 对 这 样 一 些 品 种 。由 于 饲 养 这 样 一 些 品 种 的 效 益 较差, 甚至可能会亏损, 所以尽管保种群的规模越大 保种效果越好, 但同时保种的成本也就越高。为了既 达到保种效果, 又不过分地增加保种成本, 就必须要 制定一个适当的保种规模。 一般人们认为: 若制订一个保种计划, 保种群在 100 年之内群体的近交系数不 0.1 超过, 这就是 一 个 成功的保种计划。这是因为保种群的近交系数在 0.1 以 内 , 基 因 漂 变 的 可 能 性 较 低 ; 而 100 年 的 期 限 供 育 种 者 去 研 究 该 品 种 的 基 因 时 间 也 应 该 是 足 够 的 。所 以 如果以此作为一个标准, 就可以根据各种家畜的世代 间 隔 、公 母 比 例 和 留 种 方 式 计 算 出 保 种 群 的 规 模 。 以猪的世代间隔为 2.5 年计, 100 年内需经历 40 个 世 代; 禽的世代间隔 1.5 年计, 100 年内需经历 约 67 个 世代, 这样就可以算出如下结果:
2 选育群的目的要求 选育群是以选育作为手段, 是以提高种群的生 产 性 能 为 目 的 的 群 体 。在 选 育 的 过 程 中, 人 们 努 力 地 提高某些人们认为是有益基因的频率, 并采取一切 手段, 也包括以近交的手段将其固定, 由于这些有益 基因频率的不断提高, 使种群的生产性能不断改善, 这对提高种群的生产效益是十分有好处的, 这也正 是人们进行家畜育种工作的目的所在。但人们在选 育的过程中, 随着选择作用显现, 人们所认为的有益 基因频率不断提高, 也必然会将一些人们目前认为 是不利的或还未认识到它作用的那些基因逐步地淘 汰掉, 从而加快了基因的漂变, 使一些基因在育种群
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专家论坛
Guide to Chinese Poultry
畜禽地方品种遗传资源
孙汉, 江西农业大学动物科技 学院教授, 江西省政协常委, 享受 江西省政府 特 殊 津 贴 。1949 年 5 月 生 , 1977 年 毕 业 于 江 西 共 产 主 义劳动大学总校( 江西农业大学前 身) , 毕业后留校任教至今, 先后曾 任江西农业大学动物科技学院副 院长、院长。
留种与近交增量的关系, 若采用各家系等量留种它们
之间的关系则为:
△F= 1 = 3 + 1 2Ne 32Nm 32Nf
显然, 在种群大小和公母比例相等的种群中采用
各家系等量留种的方式世代的近交增量要比随机留
种的方式要小。
( 3) 世代间群体规模的波动
保种群若干个世代下来, 平均的群体有效含量就
是各世代群体有效含量的调和平均数, 若连续 t 个世
近交系数为 0 的保种群在一个时期内所经历的世代
数为 t, 最终种群的近交系数为 Ft, 而每世代的近交增
量为△F, 则它们之间的关系为:
Ft=1- (1- △F)t
可见, 所经历的世代越多, 最终的近交系数就越
高。所以, 在保种群中适当延长世代间隔对遗传资源
的保存是有益的。
2 保种群的组建Βιβλιοθήκη Baidu留种原则
要使保种群的保种效果比较理想, 除了要保持一
定 大 的 群 体 , 要 防 止 与 其 它 品 种 进 行 杂 交 、防 止 外 界
因素诱发
基因突变
等因素
外, 还必
须注意尽
可能缩小
公母比例
的差距,
最好采用
各家系等
量留种,
要保持世
代间群体含量尽可能恒定, 同时还应尽可能地延长世 代间隔。遵循了以上原则, 保种群中的基因漂变速度 就能够变缓, 从而达到保种的目的。
一 地方畜禽遗传资源保护的意义 畜禽遗传资源是畜牧业生产的基础, 也是家畜育 种 工 作 的 基 础 。我 国 是 一 个 具 有 悠 久 的 畜 牧 业 生 产 历 史的国家, 形成了许多具有特色的畜禽地方品种, 这 是人们在长期的畜牧业生产中经过长时间的培育所 形 成 的 , 由 于 地 理 条 件 、环 境 条 件 以 及 人 们 的 选 育 要 求和方法的不一样, 各个地方品种的特点也不完全相 同, 它们各自所携带的基因也不完全一致, 因而每个 品种就形成了一个独特的基因库, 这无疑是十分宝贵 的。尽管这些地方品种的生产性能还比较低, 生产效 益也不高, 可它们中间所蕴藏各种丰富的基因却为家 畜育种工作者提供了大量的育种素材。 1 品种的灭绝将意味着一个基因库永远丧失 正因为许多地方品种的生产性能和生产效益都 较低, 在现代商品化的畜牧业生产竞争中它就处于一 个不利的地位。也正是因为这个原因, 我国的许多畜 禽地方品种的种群数量越来越少, 有不少品种正处于 濒危或濒危的边缘, 任何一个地方品种的灭绝都将会 导致我们永远地失去一个基因库, 如果这个基因库中 含 有 一 些 特 有 的 、人 们 将 来 所 需 要 的 基 因 , 它 也 将 随 着品种的灭绝而永远地消失了。 2 种群中基因的漂变也会导致某些基因的丧失 保种的目的是为了保住一个品种基因库中所有 的无害基因, 无论这些基因是目前已认识到的有益基 因还是人们还未认识的基因, 甚至是与目前的选育方 向 相 悖 的 基 因 都 需 要 保 留 下 来 。因 为 随 着 人 们 对 各 种 基因认识水平的不断提高, 随着人们经济需求的不断 变化, 一些目前看似无用或不利的基因, 若干年后可 能 会 成 为 十 分 有 用 的 基 因 。如 果 保 种 群 的 保 种 方 法 不 当, 就会使一些基因在世代更叠中由于遗传漂变而丧 失 。所 以 很 有 可 能 某 个 品 种 的 保 种 群 看 似 一 代 一 代 被 保留下来, 可是这个种群中的某些基因却由于遗传漂 变而永远地丧失了, 这样的保种同样没有达到保种的 目的。 为了保住畜禽地方品种的遗传资源, 不仅要尽可 能多地保住一些地方品种, 而且还要尽可能使它们基
因库中的基因不因遗传漂变而丧失, 这样才能丰富我 们的基因库, 为今后的家畜育种工作提供足够丰富的 育种素材, 为我国畜牧业的可持续发展打好基础。
二 保种与选育的关系 种畜群可分为保种群与选育群两类, 这两者的 目的要求是不一样的, 因此它们操作起来也是不一 样的。 1 保种群保种的目的要求 保种群保种的目的是为了保住基因库, 使基因 漂变的速度尽可能减缓。导致种群中基因漂变的原 因主要是基因纯合的速度, 基因纯合的速度越快, 基 因漂变的速度也越快; 反之, 基因漂变的速度就越 慢。种群中基因纯合的速度又直接受到种群内近交 程度的影响, 近交程度越高, 基因纯合的速度就越 快, 基因漂变的可能性也就越大; 而近交程度越低, 基因纯合的速度就越慢, 基因漂变的可能性也就越 小。所以, 在保种群中关键的是要控制种群内的近交 程度, 也就是每个世代的近交增量( △F) 的大小。在一 个 闭 锁 的 保 种 群 中 每 世 代 的 近 交 增 量 ( △F) 与 群 体 有 效 含 量 ( Ne) 有 着 直 接 的 关 系 , 它 们 之 间 的 关 系 可 以用以下公式表示: △F= 1
2Ne
可以看出, 两者之间的关系是一个倒数间的关 系 , 群 体 有 效 含 量 ( Ne) 则 每 世 代 的 近 交 增 量 ( △F) 就 越小, 也就意味着保种效果就越好。群体有效含量 ( Ne) 是一个度量群体遗传漂变效应的指标, 它相当于 一个理想化的群体 ( 指群体含量在世代间保持恒定, 群体内个体完全随机交配, 不出现世代重叠, 无其它 任何系统因素的影响) 近交的上升速率, 同时也就是 反应了基因漂变的速率。当然, 保种群近交速率的上 升还受到其它一些因素的影响, 但群体有效含量( Ne) 是一个决定性的因素。
2Ne 8Nm 8Nf 由公式可见, 数量较少的公畜数量对群体有效含 量的影响远远大于母畜, 因此保种群中必须保持足够 的种公畜。
( 2) 留种方式
在保种群中常用的留种方式有两种, 即随机留种
和各家系等量留种, 不同的留种方式对每世代的近交
增 量 ( △F) 的 影 响 也 是 不 一 样 的 , 上 面 已 给 出 了 随 机
四 选育群的作用和兼顾保种的方法 选育群在选育过程中虽然可能会引起一定的遗 传漂变, 但如果使用方法得当也可在一定程度上起到 遗 传 资 源 保 护 的 作 用 。因 为 选 育 不 仅 可 提 高 畜 群 的 生
代群体有效含量分别为 N1、N2、……、Nt, 则平 均 每 世
代的近交增量和平均群体有效含量为:
# $ △F= 1 = 1 2Ne 2t
1 + 1 ∧∧+ 1
N1 N2
N1
显然, 平均近交系数增量主要取决于有效含量最
小的世代群体规模。
( 4) 世代间隔
经过一段时期后, 保种群最终的近交系数是由各
个世代的近交增量逐步累积而成的, 如果一个最初时
中国禽业导刊
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2006 年第 23 卷第 18 期 · 9 ·
■孙 汉( 江西农业大学,江西南昌 330045)
保护与利用的方法及途径
中丧失。如果这些基因在将来一旦被人们发现是有 用的, 它也无法挽回了, 这就明显地与保种群的目的 不相同。
2 保种与选育的相互关系 保种群是通过保种的手段达到保住基因库的目 的, 是为了今后的育种保留素材, 但为了达到这个目 的, 种群中基因频率的变化十分缓慢, 它的生产性能 也比较长时期地保持在原有的基础上, 从而使它在商 品畜牧业生产中仍然是不具有竞争力的。 选育群在选育过程中虽然会淘汰一些今后可能 会有用的基因, 但却通过选育提高某些有益基因的频 率, 这样就自然提高了种群的生产性能, 从而使种群 在商品畜牧业生产中更具竞争力, 也使品种资源发挥 了它的资源优势; 同时, 对于那些目前人们还不太了 解的基因也只有在选育过程中才能逐步发现它的作 用, 从而了解如何利用它们。 由此看来, 只保种不选育, 虽然基因库被保住了, 可基因库中的宝贵基因可能永远无法发挥它的作用, 使地方品种长期在低水平下徘徊; 而只选育不保种, 虽然可以提高种群的生产效益, 但也可能会因为顾了 目前的利益而导致一些日后有益的基因因遗传漂变 而丧失, 这对将来选育工作的可持续发展是不利的。 只有将保种与选育工作有机地结合起来, 才能保障家 畜育种工作健康可持续发展。 三 保种群的保种方法 1 影响保种效果的因素 地方品种遗传资源的保存最有效的方法就是建 立一个相对闭锁, 有一定群体含量的保种群。从前面 的 叙 述 我 们 知 道 : 每 世 代 的 近 交 增 量 ( △F) 与 群 体 有 效含量( Ne) 呈倒数关系, 提高了群体有效含量( Ne) 就 降 低 了 每 世 代 的 近 交 增 量 ( △F) , 基 因 漂 变 的 速 度 就 越慢, 保种的效果也就越好。而群体有效含量的大小 与群体的大小并非同一个意义, 它还受其它一些因素 的影响, 而且时期内种群所达到的近交程度也并非仅 仅受到每世代的近交增量的影响。 ( 1) 性别比例 在大多数情况下, 畜群中公畜数量要比母畜数量 少 得 多 , 若 种 畜 群 中 公 、母 畜 分 别 为 Nm 和 Nf, 那 么 , 在随机留种的群体中每世代的近交增量( △F) 与它们 之间的关系则为: △F= 1 = 1 + 1
《中 华 人 民 共 和 国 畜 牧 法 》第 二 章 第 九 条 中 明 确 指 出 :“国 家 建 立 畜 禽 遗 传 资 源 保 护 制 度 。各 级 人 民 政 府应当采取措施, 加强畜禽遗传资源保护, 畜禽遗传 资 源 保 护 经 费 列 入 财 政 预 算 。畜 禽 遗 传 资 源 保 护 以 国 家 为 主 , 鼓 励 和 支 持 有 关 单 位 、个 人 依 法 发 展 畜 禽 遗 传资源保护事业。”这充分说明了国 家 对 畜 禽 遗 传 资 源保护的重视, 因为畜禽遗传资源不仅是畜牧业生产 可持续发展的基础, 而且畜禽遗传资源也是一个不可 再生资源, 必须引起全社会的高度重视。
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