X16-畜禽遺傳資源多樣性保護.ppt

畜禽遺傳資源保護,金陵科技學院動物科學與技術學院,第十六章：,內(nèi) 容,家畜遺傳多樣性概述 遺傳多樣性保護理論和方法 新技術在遺傳多樣性保護中的應用 家畜遺傳資源的管理與利用,引言,畜產(chǎn)品來源于40多個畜禽種類的大約4500個品種。數(shù)十年來，家畜生產(chǎn)性能得到前所未有的改進： 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 與此同時家畜遺傳資源多樣性也受到嚴重的威脅，家畜品種、類群等資源受到嚴重破壞，瀕臨滅絕 至1993年，全球3831個畜禽品種中，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 1992年6月的167個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劃和保護措施 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項目 1994年我國正式頒布了種畜禽管理條例和種畜禽管理條例實施細則 1996年正式成立了國家家畜禽品種遺傳資源委員會和國家家畜品種專業(yè)審定委員會,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、動物、微生物在基因、物種和生態(tài)系統(tǒng)三個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 一個品種就是一個相對獨立的特殊基因庫，是培育優(yōu)良品種和利用雜種優(yōu)勢的良好原材料,家畜品種內(nèi)遺傳多樣性的作用,家畜品種內(nèi)個體間的遺傳變異很大 研究證實，在DNA水平上個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 保持畜種內(nèi)豐富的遺傳多樣性，可以維持對未知需求的足夠應變能力,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多種哺乳動物和鳥類 目前廣泛飼養(yǎng)的畜禽只有6種哺乳動物，即水牛、黃牛、山羊、馬、豬和綿羊；4種禽類動物，即雞、鴨、鵝和火雞 此外一些稀少畜禽的遺傳多樣性對人類社會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個調(diào)查品種中大約有27%處于滅絕的邊沿 可以推測，目前全球的5000余品種中，大約有1200到1600個品種處于危險境地 每年大約有50多個品種消失 還有相當大一部分品種的數(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，確認全國擁有畜禽品種和類群596個（“七五”） 數(shù)十年來很大一部分品種資源遭到嚴重的破壞,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)用途將綿羊分為細毛羊、半細毛羊、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)適應性特別良好的蒙古羊、哈薩克羊和藏羊，以獨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、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、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,家畜遺傳多樣性保護的意義,狹義的遺傳多樣性保存 通過維持一個免受人為影響而導致遺傳變化的保種群來實現(xiàn) 家畜遺傳多樣性保護 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)濟意義,畜禽遺傳資源保存具有潛在的重要經(jīng)濟價值 保種就是保護可利用的遺傳變異，當畜產(chǎn)品消費結(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的反應 對畜禽遺傳資源保存的成本和效益進行準確分析是相當困難的 保種投入與完全忽視畜禽遺傳多樣性保存，從而導致對未來變化喪失應變能力所帶來的損失要低得多,保種的科學意義,畜禽遺傳多樣性是動物遺傳育種研究的基礎 利用群體間以及個體間的遺傳變異來研究動物的發(fā)育和生理機制 分析動物進化、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國家的文化歷史遺產(chǎn)提供了活的見證 對于瀕危畜禽遺傳資源的保存，應該象對待一個國家其它文化遺產(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 保種群體應避免選擇、突變、遷移、近交等因素，同時要盡量降低遺傳漂變 傳統(tǒng)保種與選育目標是對立的 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,短期利益與長遠利益的矛盾 短期利益：保種是一項缺乏經(jīng)濟效益的工作 長遠利益：保種對于畜牧生產(chǎn)乃至社會發(fā)展都具有長期效益 資源應用價值難于評價 長遠經(jīng)濟利益非常模糊 公益事業(yè)：需要政府和社會團體的支持，甚至全球性的國際組織和政府間的合作,保種任務的區(qū)域性不平衡 發(fā)達國家：少數(shù)優(yōu)秀品種取代多數(shù)地方品種 發(fā)展中國家：仍擁有相對豐富的遺傳資源 大多保種理論研究者集中在發(fā)達國家和地區(qū) 大多數(shù)發(fā)展中國家或地區(qū)卻承擔保種任務 這種區(qū)域的不平衡性，影響了保種成效 發(fā)展中國家的保種應得到發(fā)達國家的支持,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、體細胞）：作為活體原位保種的補充方式，技術、費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，互為補充,保種資金的投入,保種是一項耗資巨大的工作 需要設法多渠道地籌措保種資金： 政府財政投入，它是保種的基礎 國際社會的支持，有利于平衡區(qū)域間的矛盾 社會團體或個人的贊助 遺傳資源的綜合開發(fā)利用，是積極主動籌資保種,第二節(jié) 遺傳多樣性保護理論和方法,原位保存 保存一個群體基因庫的平衡，力爭保存每一個基因 在一個規(guī)模大的群體，并且實行隨機留種和交配 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致群體隨機遺傳漂變 遺傳漂變的大小可依據(jù)群體有效含量來預測的,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)隨機交配、無世代重疊、無其它遺傳效應影響 群體有效含量：與實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，對理想群體而言，兩者的關系如下：,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 交配系統(tǒng) 世代間群體規(guī)模的波動 世代間隔,性別比例與近交增量,一般家畜群體中種公畜Nm遠少于母畜Nf 數(shù)量，這使得群體有效含量比實際群體規(guī)模要?。?隨機留種條件下，群體近交系數(shù)增量為上式 種公畜數(shù)量對群體有效含量的影響遠大于種母畜，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，即隨機留種和各家系等量留種，不同的留種方式對保種效果影響很大。家系等量留種條件下，群體平均近交系數(shù)增量 當種母畜數(shù)與種公畜數(shù)目相等，家系等量留種時的近交系數(shù)增量僅相當于隨機留種時的一半，這時的群體有效含量提高近一倍,親本的貢獻與近交增量,實際群體中基因的傳遞是四個途徑： 種公畜公畜（mm）、種公畜母畜（mf） 種母畜公畜（fm）、種母畜母畜（ff） 四個途徑傳遞的基因數(shù)目是不同的，即親本對下一代的貢獻差異，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 在隨機交配的基礎上，人為地避免親緣關系較近的個體間交配 將群體劃分為幾個不同的親緣關系較遠的亞群，在亞群間計劃交配，可控制群體平均近交系數(shù)的增長 對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)模的波動與近交增量,若群體在不同世代的規(guī)模是變化的，則t個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，它導致群體遺傳漂變越嚴重,世代間隔與近交增量,世代間隔不直接影響群體近交增量 它與一定時間內(nèi)的群體遺傳結(jié)構(gòu)變化速度密切相關 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)境條件相對穩(wěn)定，防止基因突變 在保種群中一般不進行選擇,第三節(jié) 新技術在遺傳多樣性保護中的應用,1.種群遺傳變異分析（分子生物技術） 分析種群內(nèi)和種群間的遺傳變異，是家畜保種的基礎工作 對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、準確地分析種群的遺傳變異 限制性片段長度多態(tài)（RFLP)、擴增片段長度多態(tài)（AFLP)、可變數(shù)目序列重復（VNTR)、微衛(wèi)星（microsatellite)、簡單序列重復（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）,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)星分子標記,1.種群遺傳變異分析（分子生物技術）,利用DNA分子多態(tài)性和相應的基因頻率計算群體的遺傳多樣性一般用雜合度 同樣利用DNA多態(tài)性，還可以進行種群間親緣關系分析，即計算種群間的遺傳距離（genetic distance，D）,2.細胞冷凍保存,家畜品種資源易位保存的主要形式之一 低溫冷凍技術對大多數(shù)畜禽的精液進行長期保存已基本可行 冷凍精液的缺陷是，若想要獲得與