X16-畜禽遺傳資源多樣性保護(hù).ppt

畜禽遺傳資源保護(hù),金陵科技學(xué)院動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,第十六章：,內(nèi) 容,家畜遺傳多樣性概述 遺傳多樣性保護(hù)理論和方法 新技術(shù)在遺傳多樣性保護(hù)中的應(yīng)用 家畜遺傳資源的管理與利用,引言,畜產(chǎn)品來源于40多個(gè)畜禽種類的大約4500個(gè)品種。數(shù)十年來，家畜生產(chǎn)性能得到前所未有的改進(jìn)： 奶牛的產(chǎn)奶量幾乎是25年前的2倍 近十多年來商品豬的脂肪減少了30%多 肉雞上市天數(shù)也縮短了近兩周 與此同時(shí)家畜遺傳資源多樣性也受到嚴(yán)重的威脅，家畜品種、類群等資源受到嚴(yán)重破壞，瀕臨滅絕 至1993年，全球3831個(gè)畜禽品種中，有618（占16%）已經(jīng)消亡，還有30%40%的畜禽種質(zhì)資源瀕于滅絕,引言,世界各國十分重視家畜遺傳資源的保護(hù) 1992年6月的167個(gè)國家簽署了生物多樣性公約 許多國家制定家畜遺傳資源管理計(jì)劃和保護(hù)措施 國內(nèi)自“六五”以來，就將家畜遺傳資源研究列為國家科技攻關(guān)項(xiàng)目 1994年我國正式頒布了種畜禽管理?xiàng)l例和種畜禽管理?xiàng)l例實(shí)施細(xì)則 1996年正式成立了國家家畜禽品種遺傳資源委員會(huì)和國家家畜品種專業(yè)審定委員會(huì),第一節(jié) 家畜遺傳多樣性概述,畜禽種質(zhì)資源是生物多樣性的一個(gè)組成部分 生物多樣性（Biological diversity）界定為： 在某一特定區(qū)域內(nèi)，植物、動(dòng)物、微生物在基因、物種和生態(tài)系統(tǒng)三個(gè)水平上多樣性的總和。 基因多樣性：也稱遺傳多樣性是指種內(nèi)的基因變異 物種多樣性：是指地球上物種多樣性 生態(tài)系統(tǒng)多樣性：是指生物圈內(nèi)和生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的棲息地、生物群落以及生態(tài)過程變化的多樣性,家畜多樣性的概念,家畜多樣性是生物多樣性中一個(gè)重要組成部分 它在物種多樣性中所占的比例很小 但是在遺傳多樣性中卻非常重要 家畜遺傳多樣性的丟失比野生物種多樣性的丟失對(duì)人類利益的損害更大 同種家畜的不同品種和類型是構(gòu)成家畜多樣性的重要形式 一個(gè)品種就是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的特殊基因庫，是培育優(yōu)良品種和利用雜種優(yōu)勢(shì)的良好原材料,家畜品種內(nèi)遺傳多樣性的作用,家畜品種內(nèi)個(gè)體間的遺傳變異很大 研究證實(shí)，在DNA水平上個(gè)體間的遺傳差異很大 地方品種類群選育程度低中，遺傳多樣性豐富 遺傳變異為種群內(nèi)的選育提供了基礎(chǔ) 保持畜種內(nèi)豐富的遺傳多樣性，可以維持對(duì)未知需求的足夠應(yīng)變能力,國內(nèi)外家畜遺傳多樣性概況,家畜是人類長期選擇的產(chǎn)物 人類馴化40多種哺乳動(dòng)物和鳥類 目前廣泛飼養(yǎng)的畜禽只有6種哺乳動(dòng)物，即水牛、黃牛、山羊、馬、豬和綿羊；4種禽類動(dòng)物，即雞、鴨、鵝和火雞 此外一些稀少畜禽的遺傳多樣性對(duì)人類社會(huì)生活同樣具有重要的意義：高原地區(qū)豚鼠、羊駝、無峰駝、牦牛，沙漠地區(qū)的駱駝，北極地區(qū)的麝牛和馴鹿等,國外畜禽品種資源狀況,許多家畜品種正面臨滅絕的威脅，在1433個(gè)調(diào)查品種中大約有27%處于滅絕的邊沿 可以推測(cè)，目前全球的5000余品種中，大約有1200到1600個(gè)品種處于危險(xiǎn)境地 每年大約有50多個(gè)品種消失 還有相當(dāng)大一部分品種的數(shù)量正日益減少。,我國畜禽品種資源狀況,經(jīng)全國性畜禽遺傳資源普查、“同種異名”歸并后，確認(rèn)全國擁有畜禽品種和類群596個(gè)（“七五”） 數(shù)十年來很大一部分品種資源遭到嚴(yán)重的破壞,我國豬品種資源,我國的地方豬種主要可以分為6個(gè)類型（存欄數(shù)4.65億頭，2002年）： 華北、華中、華南、西南、江海和高原型豬 每一類型中又有許多具有獨(dú)特性能的品種，例如高繁殖性能的太湖豬，耐寒體大的東北民豬，瘦肉率高的榮昌豬，適于腌制優(yōu)質(zhì)火腿的金華豬，體型特小的香豬等,中國豬品種的分布,華 北 型,高 原 型,西,南,型,華 中 型,華 南 型,江 海 型,我國牛品種資源,我國飼養(yǎng)的一億多頭牛中，可以分為6個(gè)類型：乳用牛、肉用牛、乳肉兼用牛、黃牛、水牛和牦牛 擁有許多著名的地方品種或類型，例如乳肉兼用品種三河牛；，體高力大、步伐輕快、性情溫順的南陽牛，行動(dòng)迅速、水旱兩用的延邊牛，以及產(chǎn)于湖南、江蘇、四川等地的大型役用水牛等,我國羊品種資源,一般根據(jù)用途將綿羊分為細(xì)毛羊、半細(xì)毛羊、粗毛羊、裘皮羊和羔皮羊；將山羊分為乳用山羊、毛用山羊、絨用山羊和皮用山羊 我國羊品種中，生態(tài)適應(yīng)性特別良好的蒙古羊、哈薩克羊和藏羊，以獨(dú)特二毛裘皮聞名的灘羊，繁殖力高、適于舍飼、羔皮品質(zhì)優(yōu)良的湖羊，皮優(yōu)良的中衛(wèi)沙毛山羊，以及著名的遼寧絨山羊和內(nèi)蒙絨山羊等,我國家禽品種資源,家禽主要有蛋用型、肉用型、兼用型、觀賞型、藥用型等 其中骨細(xì)、肉嫩、味鮮的北京油雞、體小、省料、年產(chǎn)蛋量200枚左右的浙江仙居雞，絲毛、烏骨、名貴藥用的泰和雞，體小、胸肌發(fā)達(dá)、能夠飛翔的藏雞。還有生長快、產(chǎn)蛋多的北京鴨，體型特大的獅頭鵝等。這些品種大多是世界聞名的,我國畜禽品種資源面臨的形勢(shì),家畜遺傳多樣性保護(hù)的意義,狹義的遺傳多樣性保存 通過維持一個(gè)免受人為影響而導(dǎo)致遺傳變化的保種群來實(shí)現(xiàn) 家畜遺傳多樣性保護(hù) 指人類管理和利用家畜資源以獲得最大的持續(xù)利益，并保持滿足未來需求的潛力,保種的經(jīng)濟(jì)意義,畜禽遺傳資源保存具有潛在的重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值 保種就是保護(hù)可利用的遺傳變異，當(dāng)畜產(chǎn)品消費(fèi)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)條件發(fā)生改變，借助品種資源，生產(chǎn)者能夠迅速地作出相關(guān)的反應(yīng) 對(duì)畜禽遺傳資源保存的成本和效益進(jìn)行準(zhǔn)確分析是相當(dāng)困難的 保種投入與完全忽視畜禽遺傳多樣性保存，從而導(dǎo)致對(duì)未來變化喪失應(yīng)變能力所帶來的損失要低得多,保種的科學(xué)意義,畜禽遺傳多樣性是動(dòng)物遺傳育種研究的基礎(chǔ) 利用群體間以及個(gè)體間的遺傳變異來研究動(dòng)物的發(fā)育和生理機(jī)制 分析動(dòng)物進(jìn)化、馴化、品種形成過程,保種的文化和歷史意義,畜禽品種遺傳資源的保存也為一個(gè)國家的文化歷史遺產(chǎn)提供了活的見證 對(duì)于瀕危畜禽遺傳資源的保存，應(yīng)該象對(duì)待一個(gè)國家其它文化遺產(chǎn)一樣給予高度的重視,家畜遺傳資源保存的主要問題,保種與選育的矛盾 家畜品種的改良為了改善生產(chǎn)性能 選擇的目的是要打破群體遺傳結(jié)構(gòu)的平衡 保種的目的在于全面地維持群體遺傳結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定 保種群體應(yīng)避免選擇、突變、遷移、近交等因素，同時(shí)要盡量降低遺傳漂變 傳統(tǒng)保種與選育目標(biāo)是對(duì)立的 若轉(zhuǎn)變觀念，可將保種與選育結(jié)合起來,家畜遺傳資源保存的主要問題,短期利益與長遠(yuǎn)利益的矛盾 短期利益：保種是一項(xiàng)缺乏經(jīng)濟(jì)效益的工作 長遠(yuǎn)利益：保種對(duì)于畜牧生產(chǎn)乃至社會(huì)發(fā)展都具有長期效益 資源應(yīng)用價(jià)值難于評(píng)價(jià) 長遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)利益非常模糊 公益事業(yè)：需要政府和社會(huì)團(tuán)體的支持，甚至全球性的國際組織和政府間的合作,保種任務(wù)的區(qū)域性不平衡 發(fā)達(dá)國家：少數(shù)優(yōu)秀品種取代多數(shù)地方品種 發(fā)展中國家：仍擁有相對(duì)豐富的遺傳資源 大多保種理論研究者集中在發(fā)達(dá)國家和地區(qū) 大多數(shù)發(fā)展中國家或地區(qū)卻承擔(dān)保種任務(wù) 這種區(qū)域的不平衡性，影響了保種成效 發(fā)展中國家的保種應(yīng)得到發(fā)達(dá)國家的支持,家畜遺傳資源保存的主要問題,保種方式的多樣化,畜禽遺傳資源保存的三種主要方法： 活體原位保種：需要設(shè)立保種群體，維持成本很高，可靠性差 超低溫冷凍方法保種（配子、胚胎、體細(xì)胞）：作為活體原位保種的補(bǔ)充方式，技術(shù)、費(fèi)用和可靠性在不同的家畜有所不同 DNA基因組文庫保種：處于研究階段，這是一種最安全、最可靠、維持費(fèi)用最低的遺傳資源保存方法 三種方法各有利弊，需要共同使用，互為補(bǔ)充,保種資金的投入,保種是一項(xiàng)耗資巨大的工作 需要設(shè)法多渠道地籌措保種資金： 政府財(cái)政投入，它是保種的基礎(chǔ) 國際社會(huì)的支持，有利于平衡區(qū)域間的矛盾 社會(huì)團(tuán)體或個(gè)人的贊助 遺傳資源的綜合開發(fā)利用，是積極主動(dòng)籌資保種,第二節(jié) 遺傳多樣性保護(hù)理論和方法,原位保存 保存一個(gè)群體基因庫的平衡，力爭(zhēng)保存每一個(gè)基因 在一個(gè)規(guī)模大的群體，并且實(shí)行隨機(jī)留種和交配 保證不受突變、選擇、遷移、遺傳漂變等影響 閉鎖的有限保種群體很易導(dǎo)致群體隨機(jī)遺傳漂變 遺傳漂變的大小可依據(jù)群體有效含量來預(yù)測(cè)的,保種群的有效含量,理想群體：群體含量在世代間保持恒定、群體內(nèi)隨機(jī)交配、無世代重疊、無其它遺傳效應(yīng)影響 群體有效含量：與實(shí)際群體有相同基因頻率、方差或相同的雜合度衰減率的理想群體含量Ne 近交系數(shù)增量：反映群體遺傳結(jié)構(gòu)中基因的平均純合速度 t世代的近交系數(shù)Ft：與近交系數(shù)增量F的關(guān)系為,群體規(guī)模與近交增量,群體規(guī)模是影響群體平均近交系數(shù)增量最重要的因素，對(duì)理想群體而言，兩者的關(guān)系如下：,影響近交系數(shù)增量的因素,性別比例 留種方式 親本的貢獻(xiàn) 交配系統(tǒng) 世代間群體規(guī)模的波動(dòng) 世代間隔,性別比例與近交增量,一般家畜群體中種公畜Nm遠(yuǎn)少于母畜Nf 數(shù)量，這使得群體有效含量比實(shí)際群體規(guī)模要?。?隨機(jī)留種條件下，群體近交系數(shù)增量為上式 種公畜數(shù)量對(duì)群體有效含量的影響遠(yuǎn)大于種母畜，為了在保種群中維持較大的群體有效含量，必須保持有一定數(shù)量的種公畜,留種方式與近交增量,在保種群體中，留種方式有兩種，即隨機(jī)留種和各家系等量留種，不同的留種方式對(duì)保種效果影響很大。家系等量留種條件下，群體平均近交系數(shù)增量 當(dāng)種母畜數(shù)與種公畜數(shù)目相等，家系等量留種時(shí)的近交系數(shù)增量僅相當(dāng)于隨機(jī)留種時(shí)的一半，這時(shí)的群體有效含量提高近一倍,親本的貢獻(xiàn)與近交增量,實(shí)際群體中基因的傳遞是四個(gè)途徑： 種公畜公畜（mm）、種公畜母畜（mf） 種母畜公畜（fm）、種母畜母畜（ff） 四個(gè)途徑傳遞的基因數(shù)目是不同的，即親本對(duì)下一代的貢獻(xiàn)差異，近交增量為： 群體平均近交系數(shù)增量隨各方差、協(xié)方差增加而提高的 減少種畜在提供后代數(shù)目上的變異，是降低近交系數(shù)增量的重要手段,交配系統(tǒng)與近交增量,異型交配可保持群體的雜合性，降低近交增量 在隨機(jī)交配的基礎(chǔ)上，人為地避免親緣關(guān)系較近的個(gè)體間交配 將群體劃分為幾個(gè)不同的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的亞群，在亞群間計(jì)劃交配，可控制群體平均近交系數(shù)的增長 對(duì)長期保種的群體而言，更主要的是控制群體規(guī)模,世代間群體規(guī)模的波動(dòng)與近交增量,若群體在不同世代的規(guī)模是變化的，則t個(gè)世代平均的群體有效含量是各世代群體有效含量的調(diào)合均數(shù) 群體平均近交系數(shù)增量主要取決于有效含量最小的世代群體規(guī)模，群體有效含量越小，它導(dǎo)致群體遺傳漂變?cè)絿?yán)重,世代間隔與近交增量,世代間隔不直接影響群體近交增量 它與一定時(shí)間內(nèi)的群體遺傳結(jié)構(gòu)變化速度密切相關(guān) 世代間隔的延長可以有效減緩群體的遺傳變化，有利于遺傳資源的長期保存,原位保存的基本方法,劃定良種基地：基地禁止引進(jìn)其它品種的種畜 建立保種群：在良種基地建立足夠數(shù)量的保種群 實(shí)行各家系等量留種 制定合理的交配制度：在保種群體中避免同胞交配 適當(dāng)延長世代間隔，也可以降低群體近交系數(shù)增量 外界環(huán)境條件相對(duì)穩(wěn)定，防止基因突變 在保種群中一般不進(jìn)行選擇,第三節(jié) 新技術(shù)在遺傳多樣性保護(hù)中的應(yīng)用,1.種群遺傳變異分析（分子生物技術(shù)） 分析種群內(nèi)和種群間的遺傳變異，是家畜保種的基礎(chǔ)工作 對(duì)遺傳變異的分析已經(jīng)從表型、蛋白質(zhì)多態(tài)深入到DNA分子水平 利用DNA多態(tài)性可以更全面、準(zhǔn)確地分析種群的遺傳變異 限制性片段長度多態(tài)（RFLP)、擴(kuò)增片段長度多態(tài)（AFLP)、可變數(shù)目序列重復(fù)（VNTR)、微衛(wèi)星（microsatellite)、簡單序列重復(fù)（SSR)、單股構(gòu)象DNA多態(tài)（SSCP)、雙股構(gòu)象DNA多態(tài)（DSCP）等,1.種群遺傳變異分析（分子生物技術(shù)）,已經(jīng)開展的： 全國雞品種遺傳多樣性研究 全國水牛品種遺傳多樣性研究 全國豬品種遺傳多樣性研究 正在開展的： 全國鴨品種遺傳多樣性研究 全國黃牛品種遺傳多樣性研究 主要方法 微衛(wèi)星分子標(biāo)記,1.種群遺傳變異分析（分子生物技術(shù)）,利用DNA分子多態(tài)性和相應(yīng)的基因頻率計(jì)算群體的遺傳多樣性一般用雜合度 同樣利用DNA多態(tài)性，還可以進(jìn)行種群間親緣關(guān)系分析，即計(jì)算種群間的遺傳距離（genetic distance，D）,2.細(xì)胞冷凍保存,家畜品種資源易位保存的主要形式之一 低溫冷凍技術(shù)對(duì)大多數(shù)畜禽的精液進(jìn)行長期保存已基本可行 冷凍精液的缺陷是，若想要獲得與