14動(dòng)物育種學(xué)新技術(shù)ppt課件

生物技術(shù)在動(dòng)物育種中的應(yīng)用,第十四章動(dòng)物育種學(xué)新技術(shù),一、生物技術(shù)的概念,“生物技術(shù)”（Biotechnology）其英語的本意是“生物工藝學(xué)”，一些論著又將其譯為“生物工程”，其定義至今沒有一個(gè)十分經(jīng)典的表述，常見的表述有兩種：1、從微觀上認(rèn)識(shí)和控制生物遺傳與繁殖的過程的技術(shù)；2、在探索生物所具有的多種多樣功能的同時(shí)，用工程設(shè)計(jì)的方式把這些功能應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域、或人工摸擬再現(xiàn)生物功能，為人類提供產(chǎn)品或服務(wù)的新興技術(shù)。,二、生物技術(shù)的特點(diǎn),生物技術(shù)是人類最古老的工程技術(shù)之一（傳統(tǒng)生物技術(shù)）。如在公元前幾千年就掌握了釀酒技術(shù)，又如在公元883-895年，巴比倫人和亞述人就學(xué)會(huì)了人工授粉。生物技術(shù)是當(dāng)今人類社會(huì)知識(shí)經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)革命中的高新技術(shù)之一（現(xiàn)代生物技術(shù)）。傳統(tǒng)生物技術(shù)現(xiàn)代生物技術(shù)。,發(fā)展,三、生物技術(shù)的研究領(lǐng)域,細(xì)胞工程（Celltechnology）：以細(xì)胞為研究對(duì)象，經(jīng)細(xì)胞融合形成雜種細(xì)胞、或用顯微注射法等把生物活性物質(zhì)注入細(xì)胞、或用導(dǎo)入基因等方法賦予細(xì)胞新的性狀，合成特定物質(zhì)的學(xué)科領(lǐng)域。遺傳工程（Geneticengineering）：廣義的遺傳工程包括細(xì)胞工程、染色體工程、細(xì)胞器工程等。狹義的遺傳工程即是指基因工程。習(xí)慣上所講的遺傳工程多指基因工程，指采用工程設(shè)計(jì)的方法，按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的藍(lán)圖，借助于實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，將某種生物的基因或基因組轉(zhuǎn)移到另一種生物細(xì)胞中，獲得帶有全新遺傳信息的細(xì)胞，這一技術(shù)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(shù)在動(dòng)物育種中的應(yīng)用,提高動(dòng)物繁殖率改良動(dòng)物生產(chǎn)性狀分子育種,提高動(dòng)物繁殖率,人工授精與超排胚移（MOET）技術(shù)的推廣應(yīng)用，為動(dòng)物育種提供了技術(shù)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(dòng)物性能的生物技術(shù),用于分子育種的生物技術(shù),五、生物技術(shù)在生產(chǎn)上的應(yīng)用,六、我校畜禽生物技術(shù)研究情況,從九十年代以來，我們開始從事動(dòng)物育種領(lǐng)域的分子生物技術(shù)研究。主要進(jìn)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(diǎn)的分子標(biāo)記及效應(yīng)分析；家禽生產(chǎn)性能與分子標(biāo)記的相關(guān)研究；豬氟烷及其標(biāo)記基因與經(jīng)濟(jì)性狀的相關(guān)研究；豬生長激素基因與生產(chǎn)性能的相關(guān)研究；豬高產(chǎn)仔性狀的分子標(biāo)記及效應(yīng)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(yīng)用基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究項(xiàng)目立項(xiàng)，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(shí)進(jìn)行了該領(lǐng)域的國際合作研究。本重點(diǎn)學(xué)科的動(dòng)物遺傳改良作為“211”工程重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，已投入500萬元，主要購置生物技術(shù)儀器設(shè)備，現(xiàn)已建立起較先進(jìn)的動(dòng)物分子遺傳、數(shù)量遺傳、細(xì)胞遺傳、胚胎工程及肉品分析實(shí)驗(yàn)室。已具備系統(tǒng)進(jìn)行分子生物技術(shù)研究的條件。,動(dòng)物遺傳育種與繁殖重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室,主要研究方向：畜禽重要經(jīng)濟(jì)性狀的目的基因定位、分離和克隆畜禽重要經(jīng)濟(jì)性狀的標(biāo)記輔助選擇研究動(dòng)物重要基因的體外表達(dá)研究轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生物反應(yīng)器研究,豬主要經(jīng)濟(jì)性狀的分子標(biāo)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(duì)已定位的豬主要經(jīng)濟(jì)性狀基因進(jìn)行診斷,在育種中實(shí)現(xiàn)基因型選擇(如Hal基因).繼續(xù)尋找豬主要經(jīng)濟(jì)性狀的分子遺傳標(biāo)記并加以應(yīng)用.利用分子遺傳標(biāo)記將一些重要QTL定位到基因組特定染色體區(qū)段上，再進(jìn)行目的基因的分離、克隆或PCRRFLP分析，最終實(shí)現(xiàn)性狀的基因型選擇。,利用24種限制性內(nèi)切酶對(duì)來自我國13個(gè)省的21個(gè)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(jìn)行了分析研究。研究獲得如下結(jié)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(guān)系較近，與越南野豬和長白豬的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。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(gè)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(biāo)記及其效應(yīng)的研究,采用候選基因法，對(duì)ESR、PRLR、FSHR和RYR1四個(gè)基因與豬產(chǎn)仔數(shù)間的關(guān)系進(jìn)行了研究；同時(shí)選擇第八號(hào)染色體上的9個(gè)微衛(wèi)星進(jìn)行研究，尋找豬高產(chǎn)仔數(shù)的分子遺傳標(biāo)記。通過分析研究，初步確立了三個(gè)新的豬產(chǎn)仔數(shù)分子標(biāo)記：1、雌激素受體基因（ESR）第八外顯子內(nèi)的ESRB酶切位點(diǎn)2、促卵泡生長激素受體基因（FSHR）第七外顯子的FSHRB酶切位點(diǎn)3、豬第八號(hào)染色體上的SWR1101微衛(wèi)星。,豬產(chǎn)仔數(shù)分子標(biāo)記及其效應(yīng)的研究,對(duì)提高母豬產(chǎn)仔數(shù)有利而不影響仔豬生長的分子標(biāo)記有5個(gè)：1、ESR基因的BB基因型；2、ESRB酶切位點(diǎn)的AA型；3、FSHRB酶切位點(diǎn)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(gè)分子遺傳標(biāo)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(biāo)記及其效應(yīng)的研究,對(duì)提高母豬產(chǎn)仔不利的分子標(biāo)記也有5個(gè)：1、ESR基因的AA基因型2、ESRB酶切位點(diǎn)的BB型3、FSHRB酶切位點(diǎn)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(biāo)記及其效應(yīng)的研究,第八號(hào)染色體上的9個(gè)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(diǎn)的PCRSSCP無多態(tài)性表現(xiàn)。,基因診斷方法的研究與應(yīng)用,基因診斷技術(shù)規(guī)程的研究。1.Mg2+濃度對(duì)PCR反應(yīng)的影響：研究結(jié)果表明，PCR反應(yīng)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(duì)PCR效果的影響3.PCR反應(yīng)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(duì)PCR的影響（DNA濃度為0.68g/l),1543,994,695,515,377,237,-,+,基因診斷技術(shù)規(guī)程的應(yīng)用,用本實(shí)驗(yàn)室制訂的基因診斷技術(shù)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(gè)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(kuò)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(kuò)增產(chǎn)物序列分析,擴(kuò)增序列長度：擴(kuò)增序列共2107bP，比預(yù)計(jì)的擴(kuò)增片段多了82bp；擴(kuò)增序列多態(tài)性：全序列多態(tài)性：與Vize研究結(jié)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(dá)97.2%。外顯子序列多態(tài)性：5個(gè)外顯子中，第2外顯子有2處堿基取代，分別為+368處的GA，導(dǎo)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(dǎo)致HisArg。外顯子總長度為648bp，與Vize研究結(jié)果相比，同源性達(dá)99.69%。內(nèi)含子序列多態(tài)性：與Vize結(jié)果比較，擴(kuò)增序列比Vize序列多了9個(gè)堿基，變異21個(gè)堿基，缺少了28個(gè)堿基。,PGH基因全序列酶切位點(diǎn)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(diǎn)的分子標(biāo)記及效應(yīng)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(shù)分析了16個(gè)中國家鵝品種和2個(gè)歐洲家鵝品種及2個(gè)雜交種共220只個(gè)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(duì)鵝在分子水平的研究報(bào)道，獲得了一系列重要研究成果，其研究水平得到較高評(píng)價(jià)，論文在畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào)發(fā)表，并得到多次引用和檢索。,一、已進(jìn)行的研究及所取得的成果,利用微衛(wèi)星DNA和RAPD標(biāo)記分析家雞的群體遺傳變異,選用10對(duì)微衛(wèi)星引物及20個(gè)RAPD引物分析了8個(gè)家雞品種及2個(gè)雜交群體的遺傳變異，兩種標(biāo)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(gòu)建、基因定位和QTL連鎖分析，并對(duì)分子生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了有益的摸索。該論文在四川大學(xué)學(xué)報(bào)發(fā)表，在四川省遺傳學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)研討會(huì)交流，得到較好評(píng)價(jià)。,微衛(wèi)星標(biāo)記M5PCR擴(kuò)增及電泳結(jié)果,RAPD標(biāo)記R93PCR擴(kuò)增及電泳結(jié)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(gè)家雞群體的聚類圖,利用微衛(wèi)星DNA標(biāo)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(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記，對(duì)四川6個(gè)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(jìn)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(jié)果對(duì)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(jià)值。論文將參加中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會(huì)家禽學(xué)分會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)交流。（該項(xiàng)研究正在繼續(xù)進(jìn)行，是由省科技廳的應(yīng)用基礎(chǔ)項(xiàng)目資助）,微衛(wèi)星MCW0120擴(kuò)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(diǎn)的分子標(biāo)記及效應(yīng)分析,該研究通過組建F2分離群體，構(gòu)建了雞RAPD連鎖圖譜，用區(qū)間作圖分析法，對(duì)雞19種產(chǎn)肉性狀基因位點(diǎn)（QTL）進(jìn)行定位和效應(yīng)分析。連鎖圖譜包含32個(gè)RAPD標(biāo)記，分布于5個(gè)連鎖群；檢測到控制17種產(chǎn)肉性狀QTL35個(gè)；檢測到2個(gè)控制雞脛長的主效基因。該論文在畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào)發(fā)表，全國家禽研究會(huì)交流，引起同行專家高度重視。,2.生產(chǎn)性狀與分子標(biāo)記的連鎖分析,二、目前正在進(jìn)行的研究及進(jìn)展,1.絲羽烏骨雞產(chǎn)蛋性能與分子標(biāo)記（SSR）的相關(guān)分析,通過選擇與產(chǎn)蛋性能有連鎖關(guān)系的SSR標(biāo)記，對(duì)已進(jìn)行五個(gè)世代選育的絲羽烏骨雞品系進(jìn)行相關(guān)分析研究，旨在為利用分子標(biāo)記進(jìn)行輔助選擇打下基礎(chǔ)，結(jié)合常規(guī)方法探索育種新途徑。目前正在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分子標(biāo)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(zhuǎn)化率與SSR和RAPD標(biāo)記的相關(guān)分析,該研究利用黃羽肉雞組建回交一代（BC1）分離群體，運(yùn)用微衛(wèi)星DNA多態(tài)性和隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性來研究分子標(biāo)記與飼料轉(zhuǎn)化率之間的相關(guān)關(guān)系，為下一步的QTL定位和標(biāo)記輔助選擇提供依據(jù)。目前實(shí)驗(yàn)室工作進(jìn)展良好，雞群性能資料可靠，可望獲得重要的進(jìn)展。,3.黃羽肉雞個(gè)體微衛(wèi)星和RAPD多態(tài)性與雜種優(yōu)勢預(yù)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(gè)與生產(chǎn)性能有連鎖關(guān)系的分子標(biāo)記，對(duì)個(gè)體在位點(diǎn)上的異同進(jìn)行分析，并計(jì)算父本與母本個(gè)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(guān)分析，探索雜交親本選配和雜種優(yōu)勢預(yù)測的可行性。目前已獲得較好的擴(kuò)增結(jié)果，正在進(jìn)行電泳條帶的分析和資料的處理。,中國半細(xì)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(xué)動(dòng)物科技學(xué)院吳登俊教授與德國慕尼黑大學(xué)動(dòng)物分子遺傳育種研究所費(fèi)斯特教授(Prof.Dr.Dr.M.Foerster)合作研究該項(xiàng)目目前獲德國BMBF資助(CHN/316)。,系列研究之三,研究目標(biāo)：建立檢測半細(xì)毛羊重要經(jīng)濟(jì)性能如羊毛品質(zhì)、羊毛細(xì)度、羊毛長度、羊毛強(qiáng)度和產(chǎn)毛量以及生長發(fā)育等性狀QTL的DNA微衛(wèi)星標(biāo)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(jìn)展1、建立半細(xì)毛羊基因組DNA微衛(wèi)星標(biāo)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(xì)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(xì)毛羊羊毛品質(zhì)性狀QTL的DNA微衛(wèi)星標(biāo)記體系。目前已經(jīng)完成4條所選擇染色體上的50余個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記(600頭綿羊個(gè)體)的近3萬余個(gè)基因型實(shí)驗(yàn)室檢測(使用ABI遺傳分析技術(shù))。,ABI遺傳分析程序檢測微衛(wèi)星標(biāo)記圖譜,圖中共有7個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記，獲得PCR產(chǎn)品后，用ABI遺傳分析技術(shù)20分鐘獲得的結(jié)果。該圖譜還可進(jìn)行群體的精確系譜鑒定，即通常講的親子鑒定。該技術(shù)還可以用