14動物育種學新技術ppt課件

生物技術在動物育種中的應用,第十四章動物育種學新技術,一、生物技術的概念,“生物技術”（Biotechnology）其英語的本意是“生物工藝學”，一些論著又將其譯為“生物工程”，其定義至今沒有一個十分經(jīng)典的表述，常見的表述有兩種：1、從微觀上認識和控制生物遺傳與繁殖的過程的技術；2、在探索生物所具有的多種多樣功能的同時，用工程設計的方式把這些功能應用于各個領域、或人工摸擬再現(xiàn)生物功能，為人類提供產(chǎn)品或服務的新興技術。,二、生物技術的特點,生物技術是人類最古老的工程技術之一（傳統(tǒng)生物技術）。如在公元前幾千年就掌握了釀酒技術，又如在公元883-895年，巴比倫人和亞述人就學會了人工授粉。生物技術是當今人類社會知識經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)革命中的高新技術之一（現(xiàn)代生物技術）。傳統(tǒng)生物技術現(xiàn)代生物技術。,發(fā)展,三、生物技術的研究領域,細胞工程（Celltechnology）：以細胞為研究對象，經(jīng)細胞融合形成雜種細胞、或用顯微注射法等把生物活性物質(zhì)注入細胞、或用導入基因等方法賦予細胞新的性狀，合成特定物質(zhì)的學科領域。遺傳工程（Geneticengineering）：廣義的遺傳工程包括細胞工程、染色體工程、細胞器工程等。狹義的遺傳工程即是指基因工程。習慣上所講的遺傳工程多指基因工程，指采用工程設計的方法，按照預先設計好的藍圖，借助于實驗室技術，將某種生物的基因或基因組轉移到另一種生物細胞中，獲得帶有全新遺傳信息的細胞，這一技術操作稱為基因工程。遺傳工程是生物工程中最重要的組成部分。酶工程發(fā)酵工程,四、生物技術在動物育種中的應用,提高動物繁殖率改良動物生產(chǎn)性狀分子育種,提高動物繁殖率,人工授精與超排胚移（MOET）技術的推廣應用，為動物育種提供了技術支撐。,人工授精站核心公牛群青年公牛群,MOET核心群育種體系基本流程示意圖,供體牛,胚胎,母牛核心群,ET犢牛,青年牛性能測定站（測定生長發(fā)育性狀）,核心群,生產(chǎn)群,MO,ET,育成,提高動物性能的生物技術,用于分子育種的生物技術,五、生物技術在生產(chǎn)上的應用,六、我校畜禽生物技術研究情況,從九十年代以來，我們開始從事動物育種領域的分子生物技術研究。主要進行了下述幾方面的研究：畜禽（豬、羊、雞、鵝、兔）遺傳多樣性研究；雞生長性狀基因位點的分子標記及效應分析；家禽生產(chǎn)性能與分子標記的相關研究；豬氟烷及其標記基因與經(jīng)濟性狀的相關研究；豬生長激素基因與生產(chǎn)性能的相關研究；豬高產(chǎn)仔性狀的分子標記及效應研究；綿羊新品種重要生產(chǎn)性能QTL作圖研究；家畜腔前卵。,以應用基礎研究和應用研究項目立項，先后得到省科技廳、省教育廳和省畜牧食品局的大力支持，同時進行了該領域的國際合作研究。本重點學科的動物遺傳改良作為“211”工程重點建設項目，已投入500萬元，主要購置生物技術儀器設備，現(xiàn)已建立起較先進的動物分子遺傳、數(shù)量遺傳、細胞遺傳、胚胎工程及肉品分析實驗室。已具備系統(tǒng)進行分子生物技術研究的條件。,動物遺傳育種與繁殖重點學科實驗室,主要研究方向：畜禽重要經(jīng)濟性狀的目的基因定位、分離和克隆畜禽重要經(jīng)濟性狀的標記輔助選擇研究動物重要基因的體外表達研究轉基因動物生物反應器研究,豬主要經(jīng)濟性狀的分子標記、QTL定位及基因克隆研究,研究系列之一,主要研究內(nèi)容,對已定位的豬主要經(jīng)濟性狀基因進行診斷,在育種中實現(xiàn)基因型選擇(如Hal基因).繼續(xù)尋找豬主要經(jīng)濟性狀的分子遺傳標記并加以應用.利用分子遺傳標記將一些重要QTL定位到基因組特定染色體區(qū)段上，再進行目的基因的分離、克隆或PCRRFLP分析，最終實現(xiàn)性狀的基因型選擇。,利用24種限制性內(nèi)切酶對來自我國13個省的21個地方豬品種的線粒體DNA限制性酶切片段長度多態(tài)性（mtDNARFLP）進行了分析研究。研究獲得如下結果：1、中國地方豬種有四種mtDNARFLP類型；長白豬有三種mtDNARFLP類型，其中一種與中國地方豬種相同。2、根據(jù)mtDNARFLP多態(tài)性聚類，中國地方豬種與四川野豬的親緣關系較近，與越南野豬和長白豬的親緣關系較遠。3、中地方豬種mtDNA的變異程度較低，說明其遺傳多樣性比較貧乏，提示中國家豬可能起源于一個共同的祖先。,中國主要地方豬種線粒體DNA（mtDNA）遺傳多樣性及其起源分化研究,豬產(chǎn)仔數(shù)分子標記及其效應的研究,采用候選基因法，對ESR、PRLR、FSHR和RYR1四個基因與豬產(chǎn)仔數(shù)間的關系進行了研究；同時選擇第八號染色體上的9個微衛(wèi)星進行研究，尋找豬高產(chǎn)仔數(shù)的分子遺傳標記。通過分析研究，初步確立了三個新的豬產(chǎn)仔數(shù)分子標記：1、雌激素受體基因（ESR）第八外顯子內(nèi)的ESRB酶切位點2、促卵泡生長激素受體基因（FSHR）第七外顯子的FSHRB酶切位點3、豬第八號染色體上的SWR1101微衛(wèi)星。,豬產(chǎn)仔數(shù)分子標記及其效應的研究,對提高母豬產(chǎn)仔數(shù)有利而不影響仔豬生長的分子標記有5個：1、ESR基因的BB基因型；2、ESRB酶切位點的AA型；3、FSHRB酶切位點的BB型；4、PRLR基因的AA基因型；5、RYR1基因的BB基因型等。用這5個分子遺傳標記選擇母豬群體窩平產(chǎn)仔數(shù)可提高2.2頭。,豬產(chǎn)仔數(shù)分子標記及其效應的研究,對提高母豬產(chǎn)仔不利的分子標記也有5個：1、ESR基因的AA基因型2、ESRB酶切位點的BB型3、FSHRB酶切位點的AA型4、PRLR基因的BB基因型5、微衛(wèi)星SWR1101的BD基因型。,豬產(chǎn)仔數(shù)分子標記及其效應的研究,第八號染色體上的9個微衛(wèi)星在不同豬群中表現(xiàn)出較豐富的多態(tài)性。ESR、ESRA、ESRB、PRLR、RYR1和FSHRB的PCRRFLP在不同豬群中都存在多態(tài)性。PRLR1和FSHRA酶切位點的PCRSSCP無多態(tài)性表現(xiàn)。,基因診斷方法的研究與應用,基因診斷技術規(guī)程的研究。1.Mg2+濃度對PCR反應的影響：研究結果表明，PCR反應中Mg2+最適濃度隨DNA模板濃度的變化而變化，DNA模板濃度越高，Mg2+濃度越大。2.TaqDNA聚合酶與dNTPs對PCR效果的影響3.PCR反應體系中各組成成份的配比,45.540.535.530.525.520.515.510.55.50.5Marker,不同Mg2+濃度對PCR的影響（DNA濃度為0.68g/l),1543,994,695,515,377,237,-,+,基因診斷技術規(guī)程的應用,用本實驗室制訂的基因診斷技術規(guī)程，檢測了四川省外種豬各選育群及“新榮系”核心群等共近800個樣品的氟烷基因型，摸清了氟烷基因在四川省外種豬和“新榮系”中的分布。,-,+,PCR擴增產(chǎn)物,四川省三大外種豬及新榮系氟烷基因分布,PGH基因全序列PCR產(chǎn)物,-,+,生長激素基因研究,PGH基因全序列擴增產(chǎn)物序列分析,擴增序列長度：擴增序列共2107bP，比預計的擴增片段多了82bp；擴增序列多態(tài)性：全序列多態(tài)性：與Vize研究結果相比較，從-149到+1870基本相同的連續(xù)片段有2019bp，其中包含所有外顯子和內(nèi)含子。這一片段中僅有57bp差異，完全相同堿基數(shù)為1962bp，同源性達97.2%。外顯子序列多態(tài)性：5個外顯子中，第2外顯子有2處堿基取代，分別為+368處的GA，導致ArgGln，及+456處的TC，為同義取代，編譯的氨基酸仍為Ala，第5外顯子有1處發(fā)生變化，即+1572處的AG，導致HisArg。外顯子總長度為648bp，與Vize研究結果相比，同源性達99.69%。內(nèi)含子序列多態(tài)性：與Vize結果比較，擴增序列比Vize序列多了9個堿基，變異21個堿基，缺少了28個堿基。,PGH基因全序列酶切位點多態(tài)性研究,Bst酶切片段長度多態(tài)性,PGH基因全序列Hha酶切片段長度多態(tài)性,PGH基因全序列Msp酶切片段長度多態(tài)性,家禽遺傳多樣性和生產(chǎn)性狀基因位點的分子標記及效應研究,研究系列之二,1.家禽遺傳多樣性研究中國主要家鵝品種的遺傳多樣性及起源分化研究采用mtDNARFLP和RAPD技術分析了16個中國家鵝品種和2個歐洲家鵝品種及2個雜交種共220只個體的核內(nèi)基因組和核外基因組的多態(tài)性。是我國首次對鵝在分子水平的研究報道，獲得了一系列重要研究成果，其研究水平得到較高評價，論文在畜牧獸醫(yī)學報發(fā)表，并得到多次引用和檢索。,一、已進行的研究及所取得的成果,利用微衛(wèi)星DNA和RAPD標記分析家雞的群體遺傳變異,選用10對微衛(wèi)星引物及20個RAPD引物分析了8個家雞品種及2個雜交群體的遺傳變異，兩種標記具有豐富的多態(tài)性，微衛(wèi)星DNA更適合于遺傳多樣性、遺傳圖譜構建、基因定位和QTL連鎖分析，并對分子生物技術實驗條件進行了有益的摸索。該論文在四川大學學報發(fā)表，在四川省遺傳學會學術研討會交流，得到較好評價。,微衛(wèi)星標記M5PCR擴增及電泳結果,RAPD標記R93PCR擴增及電泳結果,1.3000,1.1975,0.8950,0.7776,0.7066,0.6179,0.8299,0.6795,0.5731,00.50.60.70.80.91.01.11.21.3,QYE3GXE1BEEBE4ABHU,根據(jù)RAPD分析的d值繪制出的10個家雞群體的聚類圖,利用微衛(wèi)星DNA標記分析四川烏骨雞種群的遺傳多樣性,利用家禽基因組中的10個微衛(wèi)星標記，對四川6個烏骨雞種群的等位基因頻率、各群體的遺傳雜合度、群體間的遺傳距離等進行了分析。表明各烏骨雞群體的遺傳多樣性較為豐富，并具有較高的選擇潛力，各烏骨雞種群間有一定的遺傳距離。研究結果對開發(fā)利用我國優(yōu)良地方雞種的遺傳資源具有重要的參考價值。論文將參加中國畜牧獸醫(yī)學會家禽學分會學術大會交流。（該項研究正在繼續(xù)進行，是由省科技廳的應用基礎項目資助）,微衛(wèi)星MCW0120擴增產(chǎn)物變性聚丙烯酰胺電泳檢測,雞產(chǎn)肉性狀基因位點的分子標記及效應分析,該研究通過組建F2分離群體，構建了雞RAPD連鎖圖譜，用區(qū)間作圖分析法，對雞19種產(chǎn)肉性狀基因位點（QTL）進行定位和效應分析。連鎖圖譜包含32個RAPD標記，分布于5個連鎖群；檢測到控制17種產(chǎn)肉性狀QTL35個；檢測到2個控制雞脛長的主效基因。該論文在畜牧獸醫(yī)學報發(fā)表，全國家禽研究會交流，引起同行專家高度重視。,2.生產(chǎn)性狀與分子標記的連鎖分析,二、目前正在進行的研究及進展,1.絲羽烏骨雞產(chǎn)蛋性能與分子標記（SSR）的相關分析,通過選擇與產(chǎn)蛋性能有連鎖關系的SSR標記，對已進行五個世代選育的絲羽烏骨雞品系進行相關分析研究，旨在為利用分子標記進行輔助選擇打下基礎，結合常規(guī)方法探索育種新途徑。目前正在進行實驗室分子標記的篩選，已經(jīng)完成性能資料測定和收集工作，表現(xiàn)出較好的苗頭。,2.雞飼料轉化率與SSR和RAPD標記的相關分析,該研究利用黃羽肉雞組建回交一代（BC1）分離群體，運用微衛(wèi)星DNA多態(tài)性和隨機擴增多態(tài)性來研究分子標記與飼料轉化率之間的相關關系，為下一步的QTL定位和標記輔助選擇提供依據(jù)。目前實驗室工作進展良好，雞群性能資料可靠，可望獲得重要的進展。,3.黃羽肉雞個體微衛(wèi)星和RAPD多態(tài)性與雜種優(yōu)勢預測研究,通過微衛(wèi)星DNA和RAPD多態(tài)性研究方法，選取數(shù)個與生產(chǎn)性能有連鎖關系的分子標記，對個體在位點上的異同進行分析，并計算父本與母本個體間的遺傳距離，并尋找特征性條帶，通過遺傳距離以及條帶頻率與雜種優(yōu)勢的相關分析，探索雜交親本選配和雜種優(yōu)勢預測的可行性。目前已獲得較好的擴增結果，正在進行電泳條帶的分析和資料的處理。,中國半細毛羊新品種重要生產(chǎn)性能QTL作圖研究,四川農(nóng)業(yè)大學動物科技學院吳登俊教授與德國慕尼黑大學動物分子遺傳育種研究所費斯特教授(Prof.Dr.Dr.M.Foerster)合作研究該項目目前獲德國BMBF資助(CHN/316)。,系列研究之三,研究目標：建立檢測半細毛羊重要經(jīng)濟性能如羊毛品質(zhì)、羊毛細度、羊毛長度、羊毛強度和產(chǎn)毛量以及生長發(fā)育等性狀QTL的DNA微衛(wèi)星標記的遺傳連鎖圖譜并將其中一些重要QTL定位到基因組特定染色體區(qū)段上。,主要研究內(nèi)容和進展1、建立半細毛羊基因組DNA微衛(wèi)星標記的資源參考家系DNA樣本庫。主要材料為國內(nèi)新培育成功的48-50半細毛羊品種。目前已經(jīng)采集保存和分析DNA樣本800多頭份。,2、研究用于檢測半細毛羊羊毛品質(zhì)性狀QTL的DNA微衛(wèi)星標記體系。目前已經(jīng)完成4條所選擇染色體上的50余個微衛(wèi)星標記(600頭綿羊個體)的近3萬余個基因型實驗室檢測(使用ABI遺傳分析技術)。,ABI遺傳分析程序檢測微衛(wèi)星標記圖譜,圖中共有7個微衛(wèi)星標記，獲得PCR產(chǎn)品后，用ABI遺傳分析技術20分鐘獲得的結果。該圖譜還可進行群體的精確系譜鑒定，即通常講的親子鑒定。該技術還可以用