分子生物学在动物遗传育种方面的应用

与动物生产性能的关系
Brown 曾用mtDNA 研究了线粒体的呼吸代 谢和牛生产性能的关系, 发现线粒体的体外 氧化磷酸化效率和ATP合成速度与荷斯坦牛 产奶量的相关分别为0.25 和0.48, 第2 年用 限制性内切酶分析了奶牛的mtDNA 多态性, 结果发现, 在接近第360 位核苷酸上有内切 酶HpaII位点的母牛系谱, 其有比较高的产奶 量和较低的乳脂率(P<0.01)。
4、微卫星标记在猪遗传育种中的应用
• 微卫星标记，又称为短串联重复序列或简单重复 序列，是均匀分布于真核生物基因组中的简单重 复序列，由2～6个核苷酸的串联重复片段构成， 由于重复单位的重复次数在个体间呈高度变异性 并且数量丰富，因此微卫星标记的应用非常广泛。
• 微卫星位点通常通过PCR扩增，扩增产物通过电 泳分析并根据大小分离等位基因进行检测。
2. 精细定位了鸡性连锁矮小基因（dw)，并在国际 上首次克隆报道了该基因的DNA序列;
3.首次利用我国二花脸太湖猪与外国商业猪种约克 夏杂交构建了亚洲最大的资源群;
4.证明了雌激素受体（ESR）基因是一种广泛存在 的、控制猪产仔数的主效基因; 5.全面地对猪高温应激综合症（MHS）基因进行了 研究并建立了分子诊断技术; 6.在国际上首次确定了促卵泡素β亚基基因（FSHβ ）是控制猪产仔数的主效基因; 7.构建了目前国际上最大的鸡资源群，并在鸡“乌骨” 和肉质基因的定位方面取得了突破性进展.
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五、展望
• 我国动物遗传育种，在群体水平上和国际上的差距不大， 由于我国有资源优势，只要跟上国外的研究动态，结合我 国国情深入育种实践，就能取得高水平的研究成果。
• 我国科学家通过自己的辛勤工作和智慧，已经取得了许多 国际水平的成就，有些还处于领先地位，在国际动物基因 组计划研究领域中奠定自己应有的学术地位。 • 就总体水平而言，我国与美、英等发达国家相比，还有很 大差距，特别是与我国养殖业发展的巨大需求来看，更是 极不相称，因此加快我国自己的动物基因组计划研究迫在 眉睫
• 基因定位与遗传图谱的构建
如对近交小鼠品系用481条随机引物检出95个RAPD 多态位点，结合重组近交系分析，构建了含有76个 多态标记的遗传图谱。
• 标记辅助选择
利用RAPD技术对洛岛红鸡近交系与白来航蛋鸡的 杂交群体进行了研究，共检测到1 6个RAPD标记， 这些标记可用于今后产蛋性状的QTL 检测。
参考文献
• 吴常信,李 宁(中国农业大学 动物科技学院,北京 100094)__分子生物 技术在中国动物育种中的应用 • 王学峰，经荣斌，宋成义(扬州大学畜牧兽医学院) _RAPD技术及其 在动物遗传育种中的应用 • 尚邦华，连林生（云南农业大学动物科学技术学院，云南昆明 650201）_微卫星标记在猪遗传育种中的应用进展 • 蔡兆伟 赵晓枫 李建华 张金枝 徐宁迎 ( 浙江大学动物科学学院 杭州 310029 ) 《上海畜牧兽医通讯》 2008 年第 1 期_DNA 甲基 化及其在动物遗传育种上的应用研究 • 刘银梅(山西农业大学太原畜牧兽医学院, 山西太原030001) 《江西畜牧兽医杂志》2005 年第6 期_线粒体DNA 在动物遗传育种中 的应用
2、 DNA 甲基化及其在动物遗传育种上的应 用
• DNA 甲基化是基因表达调控的一种重要机制,是哺乳动物 DNA 最常见的复制后调节方式之一。
• DNA 甲基化通过图式和数量的改变,对生物遗传信息进行 调节,在基因表达调控、发育调节等方面发挥重要作用。
（1）定义 • DNA甲基化(methylation) 在广义上就是指 在DNA 甲基转移酶的催化下，将甲基转移 到胞嘧啶的5’位置上，使DNA分子中碱基结 合甲基的过程，这是一种DNA 复制后的酶 促反应。
（2）应用
用来预测畜禽杂种优势; • 杂种优势本质上源于亲子代基因的差异表达。

• 经研究发现杂交种DNA 甲基化降低与基因表 达增强有关,可能与杂种优势表达有关。 • 总体甲基化程度与杂种优势无关,而特异位点 上的甲基化的改变对杂种优势有显著效应。
可以作为检测动物生长性状、胴体性状的辅助选择 标记。 • 利用甲基敏感扩增多态技术(MSAP)分析了甲基化 与生长性状的关系。发现如相对生长率、平均日 增重等性状值随个体特殊甲基化百分差异的增加 而降低。 • 通过研究DNA 甲基化对胴体性状的影响程度,发 现胴体性状变化规律为:胴体重和平均背膘厚值随 个体特殊甲基化百分差异的升高而升高;肩部最厚 处背膘厚值随个体特殊甲基化百分差异的升高而 降低。
（2）应用 • 用于品种(系)类群鉴定及分类
例如对7个品种狗的RAPD资料进行分析结果表明， RAPD技术能够产生鉴别狗品种的DNA指纹图谱。
• 群体遗传结构及遗传多样性分析
对四个品种鸡和两个品种火鸡品系进行RAPD分 析，成功地扩增出鸡与火鸡的特异性DNA片段， 并计算出群间遗传距离，绘出的遗传关系树状图 与种群间的系统发育关系相一致。
分子生物学在动物遗传育种 方面的应用
目录
一、前言 二、待解决的重大科学问题 三、若干分子生物学技术的应用 四、我国近年来取得的成就 五、展望
一、前言
• 农业是我国众多人口赖以生存的基础.发展动物农 业(畜牧业)对提高人民生活水平、保持社会安定 团结具有重要的战略意义。 • 根据英美等西方发达国家政府和国际粮农组织的 预测,21世纪全球畜牧业的90%畜牧品种都将通过 分子育种提供,而品种是整个牧业发展的首要关键 。 • 优良品种是发展畜牧业的基础,有了良种就能够在 同样投入的条件下有更大的产生。
3、线粒体DNA （mtDNA）在动物遗传育种中 的应用
• mtDNA 具有分子量小, 结构简单, 母系遗传进化速 度快, 在种间、种内有丰富的遗传多样性的特点, 已广泛应用于遗传学和进化生物学等领域的研究。 • mtDNA一般为裸露的环状闭合链结构,不与组蛋白 结合。线粒体DNA 具有相对恒定的信息容量。 • 大多数动物mtDNA 由37 个基因(2 个rRNA 基因、 22个tRNA 基因、13 个蛋白基因) 和一段长度可 变的非编码序列组成。
（1）应用
用于研究家畜起源进化及进化关系
通过分析亚洲和欧洲猪的mtDNA 限制性图谱, 认 为汉普夏、长白、杜洛克猪为欧洲型; 日本野猪、 台湾地方猪、阿根廷微型猪为亚洲型。
用于畜群遗传结构的研究
用24 种限制性内切酶分析我国21 个地方猪 种, 1 个引进猪种和2 个中国和越南的近缘 猪种mtDNA的RFLP, 计算它们的遗传距离, 制出分子系统树。mtDNA对研究近缘种的 群体遗传结构具有重要意义。
３.畜禽遗传资源评价，保护和利用分子生物学基础 研究。
三、若干分子生物学技术的应用
1、RAPD技术在动物遗传育种中的应用
RAPD技术是一种新型的分子遗传标记技术，是以 PCR扩增技术为核心发展起来的。
（1）原理：
以一系列人工合成的不同的随机排列顺 序的寡聚核苷酸单链（通常为十聚体）为 引物，对所研究的基因组总DNA进行PCR 酶促体外扩增, 扩增产物通过聚丙烯酰胺凝 胶或琼脂糖凝胶电泳分离, 经EB染色来检验 扩增产物DNA片段的多态性。其多态性反 映了基因组相应区域的多态性。
应用
制作DNA 指纹图 鉴定亲缘关系 群体遗传结构及遗传多样性的分析 构建遗传连锁图谱 定位QTL （数量性状基因座 ）和功能基因 标记辅助选择 群体近交分析 基因鉴定(诊断)
四、我国近年来取得的成就
1.构建了国际上第1张鸡随机扩增DNA多态标记 （RAPD）遗传图谱;
• 八十年代以来,国际上的动物育种已进入了分子水 平,朝着快速改变动物基因型的方向发展。 • 我国要跟上这一科技形势,就要开展分子育种,也就 是要研究畜禽遗传育种的分子生物学基础,为我国 进入21世纪的畜牧业提供高产,优质高效发展的理 论基础和高新科技。
二、待解决的重大科学问题
1.畜禽功能性基因组及重要经济性状(肉、蛋奶)的基 因定位（ＱＴＬ）研究； ２.畜禽超高产育种的分子生物学基础研究；