分子育種在現(xiàn)代豬種選育中的應(yīng)用

1、JXLAB分子育種在現(xiàn)代豬種選育中的應(yīng)用分子育種在現(xiàn)代豬種選育中的應(yīng)用任軍任軍江西農(nóng)業(yè)大學(xué)江西農(nóng)業(yè)大學(xué) Email: JXLAB 品種改良的關(guān)鍵品種改良的關(guān)鍵JXLAB品種改良的關(guān)鍵品種改良的關(guān)鍵基因型基因型環(huán)境環(huán)境表型表型JXLAB品種改良的措施品種改良的措施JXLAB品種改良的措施品種改良的措施MAS/GS生物技術(shù)生物技術(shù)數(shù)量遺傳數(shù)量遺傳嚴(yán)格數(shù)量嚴(yán)格數(shù)量遺傳選擇遺傳選擇 50年 20年豬的選種豬的選種性能測(cè)定是關(guān)鍵性能測(cè)定是關(guān)鍵標(biāo)記作用的大小標(biāo)記作用的大小和數(shù)量是關(guān)鍵和數(shù)量是關(guān)鍵JXLAB分子育種分子育種育種值估計(jì)的模型假設(shè)：經(jīng)濟(jì)性狀由微效多基因控制育種值估計(jì)的模型假設(shè)：經(jīng)濟(jì)性狀由微效多基

2、因控制QTL分析結(jié)果表明分析結(jié)果表明:存在主效基因存在主效基因JXLAB分子育種分子育種分子育種技術(shù)與數(shù)量遺傳學(xué)技術(shù)相結(jié)合是當(dāng)前種豬選育分子育種技術(shù)與數(shù)量遺傳學(xué)技術(shù)相結(jié)合是當(dāng)前種豬選育改良的新手段改良的新手段 -提高育種值估計(jì)精度提高育種值估計(jì)精度 -加大選擇反應(yīng)加大選擇反應(yīng)如何建立分子育種技術(shù)如何建立分子育種技術(shù) -有多少個(gè)主效基因有多少個(gè)主效基因? -影響的效應(yīng)有多大影響的效應(yīng)有多大? -選擇改良的效果如何選擇改良的效果如何?JXLAB主效基因的鑒別主效基因的鑒別侯選基因法侯選基因法 -根據(jù)已知的生理生化功能進(jìn)行選擇根據(jù)已知的生理生化功能進(jìn)行選擇 -分析基因內(nèi)的遺傳變異與表型的關(guān)聯(lián)性分析基

3、因內(nèi)的遺傳變異與表型的關(guān)聯(lián)性優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) -簡(jiǎn)單易行簡(jiǎn)單易行不足不足 -侯選基因的數(shù)量太多侯選基因的數(shù)量太多 -選擇效果不確定選擇效果不確定JXLAB主效基因的鑒別主效基因的鑒別眾多改變連鎖不平衡眾多改變連鎖不平衡(LD)的因素決定了許多候選基因標(biāo)記的因素決定了許多候選基因標(biāo)記影響效應(yīng)具有種群特異性影響效應(yīng)具有種群特異性-重組重組-選擇選擇 -遷移遷移 -遺傳漂變遺傳漂變 -進(jìn)化時(shí)間進(jìn)化時(shí)間JXLAB主效基因的鑒別主效基因的鑒別QTL-QTG-QTN的鑒別法的鑒別法基因組掃描基因組掃描主效主效QTLs的初步定位的初步定位（20 cM）主效主效QTL的精細(xì)定位（的精細(xì)定位（1-5cM）尋找位置候選基

4、因和多態(tài)標(biāo)記尋找位置候選基因和多態(tài)標(biāo)記功能驗(yàn)證分析功能驗(yàn)證分析JXLAB主效基因的鑒別主效基因的鑒別QTL-QTG-QTN的鑒別法的鑒別法-設(shè)計(jì)科學(xué)縝密設(shè)計(jì)科學(xué)縝密 - 標(biāo)記選擇效果明確標(biāo)記選擇效果明確 - 難度大難度大 - 研發(fā)時(shí)間長(zhǎng)研發(fā)時(shí)間長(zhǎng) - 已發(fā)現(xiàn)的已發(fā)現(xiàn)的QTG/QTN有限有限JXLABMAS中的分子標(biāo)記中的分子標(biāo)記直接標(biāo)記直接標(biāo)記(direct marker)-基因輔助選擇基因輔助選擇(GAS)連鎖不平衡標(biāo)記連鎖不平衡標(biāo)記(LD marker)-LD標(biāo)記輔助選擇標(biāo)記輔助選擇(LD-MAS)連鎖平衡標(biāo)記連鎖平衡標(biāo)記(LE marker)-LE標(biāo)記輔助選擇標(biāo)記輔助選擇(LE-MAS)

5、鑒別的難度鑒別的難度 育種價(jià)值育種價(jià)值JXLAB豬豬MAS中的主效基因中的主效基因類別類別性狀性狀基因基因遺傳缺陷遺傳缺陷惡性高溫綜合癥惡性高溫綜合癥RYR1酸肉效應(yīng)酸肉效應(yīng)PRKAG3斷奶后仔豬腹瀉易感性斷奶后仔豬腹瀉易感性FUT1精子短尾癥精子短尾癥KPL2體形外貌體形外貌顯性白毛和黑毛顯性白毛和黑毛KIT/MC1R生長(zhǎng)速度和背膘厚生長(zhǎng)速度和背膘厚MC4R高血脂癥高血脂癥LDLR椎骨數(shù)椎骨數(shù)NR6A1生長(zhǎng)速度生長(zhǎng)速度背膘厚和產(chǎn)肉量背膘厚和產(chǎn)肉量IGF2JXLAB豬豬MAS中的中的LD標(biāo)記標(biāo)記類別類別性狀性狀基因基因繁殖性狀繁殖性狀產(chǎn)仔數(shù)產(chǎn)仔數(shù)ESR產(chǎn)仔數(shù)產(chǎn)仔數(shù)PRLR產(chǎn)仔數(shù)產(chǎn)仔數(shù)RBP4產(chǎn)

6、仔數(shù)產(chǎn)仔數(shù)FSHB肌內(nèi)脂肪含量肌內(nèi)脂肪含量H-FABP嫩度和多汁性嫩度和多汁性CAST肉質(zhì)性狀肉質(zhì)性狀肌內(nèi)脂肪含量肌內(nèi)脂肪含量A-FABPJXLAB豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-RYR1RYR1:第一個(gè)被鑒別的豬重要經(jīng)濟(jì)性狀主基因第一個(gè)被鑒別的豬重要經(jīng)濟(jì)性狀主基因豬的豬的蘭定尼受體基因蘭定尼受體基因(RYR1)使敏感個(gè)體易在應(yīng)激條使敏感個(gè)體易在應(yīng)激條件下猝死，且易產(chǎn)生件下猝死，且易產(chǎn)生PSE肉（肉色蒼白、滲水）肉（肉色蒼白、滲水）JXLAB豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-RYR1已建立簡(jiǎn)捷準(zhǔn)確的已建立簡(jiǎn)捷準(zhǔn)確的RYR1基因檢測(cè)技術(shù)基因檢測(cè)技術(shù)PIC公司應(yīng)用該技術(shù)剔除易感個(gè)體公司應(yīng)用該

7、技術(shù)剔除易感個(gè)體,使使種群內(nèi)因種群內(nèi)因PSS致死的個(gè)體數(shù)從致死的個(gè)體數(shù)從4-16頭頭/1000下降為下降為零零JXLAB豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-RYR1國(guó)內(nèi)針對(duì)國(guó)內(nèi)針對(duì)RYR1基因的種群選育改良工作仍有必要基因的種群選育改良工作仍有必要JXLAB豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-PRKAG3漢普夏豬的酸肉效應(yīng)漢普夏豬的酸肉效應(yīng): pH24顯著低于其他豬種顯著低于其他豬種,致使火腿加工產(chǎn)量下降致使火腿加工產(chǎn)量下降JXLAB豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-PRKAG3漢普夏豬酸肉基因研究的國(guó)際大合作漢普夏豬酸肉基因研究的國(guó)際大合作 瑞典瑞典, , 法國(guó)法國(guó), , 英國(guó)英國(guó)JXLA

8、B豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-PRKAG3PRKAG3:農(nóng)業(yè)動(dòng)物中第一個(gè)采用位置候選克隆鑒別到的重要農(nóng)業(yè)動(dòng)物中第一個(gè)采用位置候選克隆鑒別到的重要經(jīng)濟(jì)性狀主基因（經(jīng)濟(jì)性狀主基因（Science, 288:1248-1281 ）年：年： 提出單基因控制酸肉效應(yīng)假說提出單基因控制酸肉效應(yīng)假說年：年： 驗(yàn)證了單個(gè)主效基因的存在驗(yàn)證了單個(gè)主效基因的存在RN基因的精細(xì)定位基因的精細(xì)定位鑒別主效基因位點(diǎn)鑒別主效基因位點(diǎn)(R200Q)v 2000年：年： 論文發(fā)表于論文發(fā)表于ScienceJXLAB豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-PRKAG3PRKAG3: 不利等位基因只存在于漢普夏及含其血緣的合

9、成系不利等位基因只存在于漢普夏及含其血緣的合成系中，已應(yīng)用中，已應(yīng)用PRKAG3育種技術(shù)淘汰不利個(gè)體育種技術(shù)淘汰不利個(gè)體JXLAB豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-FUT1v產(chǎn)腸毒素大腸桿菌產(chǎn)腸毒素大腸桿菌F18侵染腸道，與其表面受體結(jié)合，侵染腸道，與其表面受體結(jié)合，是造成斷奶后仔豬腹瀉和水腫的主要致病原之一是造成斷奶后仔豬腹瀉和水腫的主要致病原之一無受體豬：無受體豬：抵抗型抵抗型有受體豬：有受體豬：易感型易感型JXLAB豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-FUT1FUT1是編碼產(chǎn)腸毒素大腸桿菌是編碼產(chǎn)腸毒素大腸桿菌F18受體的基因受體的基因,決定抗性決定抗性的主效變異位點(diǎn)為的主效變異位點(diǎn)為

10、M307G-A。GG：易感型易感型AG：易感型易感型AA：抵抗型抵抗型PIC公司購(gòu)買了公司購(gòu)買了FUT1基因檢測(cè)專利，于基因檢測(cè)專利，于2003年起在法國(guó)年起在法國(guó)和西班牙首先推出了能特異抵抗和西班牙首先推出了能特異抵抗F18ab仔豬腹瀉的新品系仔豬腹瀉的新品系JXLAB豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-KITKIT的重復(fù)突變和剪接突變決定西方豬群顯性白毛表型的重復(fù)突變和剪接突變決定西方豬群顯性白毛表型JXLAB豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-MC1RMCIR的多重錯(cuò)義突變位點(diǎn)影響黑毛斑點(diǎn)的形成的多重錯(cuò)義突變位點(diǎn)影響黑毛斑點(diǎn)的形成KIT+MC1R毛色選育毛色選育JXLAB豬豬MAS中的主

11、效基因中的主效基因-KPL2精子短尾不育癥：精子短尾不育癥：1987年首見于芬蘭長(zhǎng)白豬年首見于芬蘭長(zhǎng)白豬 至至20世紀(jì)末芬系長(zhǎng)白核心群種公豬中有世紀(jì)末芬系長(zhǎng)白核心群種公豬中有82個(gè)患病個(gè)體個(gè)患病個(gè)體正常個(gè)體正常個(gè)體異常個(gè)體異常個(gè)體JXLAB豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-KPL2KLP2：內(nèi)含子內(nèi)含子30中中1個(gè)約個(gè)約9kb的逆轉(zhuǎn)座子插入事件造成的逆轉(zhuǎn)座子插入事件造成外顯子外顯子30的異常表達(dá)，形成無功能性蛋白，最的異常表達(dá)，形成無功能性蛋白，最終導(dǎo)致精子短尾不育癥終導(dǎo)致精子短尾不育癥(PNAS, 2006, 5006-11)已用于芬系長(zhǎng)白的選育改良已用于芬系長(zhǎng)白的選育改良內(nèi)含子內(nèi)含子29

12、29內(nèi)含子內(nèi)含子3030正常正常異常異常JXLAB2003年：豬中第一個(gè)被鑒別的數(shù)量性狀核苷酸位點(diǎn)年：豬中第一個(gè)被鑒別的數(shù)量性狀核苷酸位點(diǎn)(QTN)影響豬肌肉生長(zhǎng)和背膘的主效基因位影響豬肌肉生長(zhǎng)和背膘的主效基因位點(diǎn)點(diǎn)IGF2-intron3-3092 (Nature, 425:823-836 )v 1994: QTL初步定位初步定位 (Science)v 1999: 印跡印跡QTL的鑒別的鑒別 (Nature Genetics)v 2002: 圖位比較基因組學(xué)研究圖位比較基因組學(xué)研究 (Mammalian Genome)v 2003: 采用采用IBD精細(xì)定位精細(xì)定位QTL (Genetics)

13、v 2003: 鑒別主效基因位點(diǎn)鑒別主效基因位點(diǎn) (Nature)v 2004: 綜述綜述 (Nature Review Genetics)豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-IGF2JXLABIGF2-intron3-3092主效位點(diǎn)的分子機(jī)主效位點(diǎn)的分子機(jī)理示意圖理示意圖豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-IGF2JXLABIGF2 基因主要影響產(chǎn)后的生長(zhǎng)發(fā)育和脂肪沉積基因主要影響產(chǎn)后的生長(zhǎng)發(fā)育和脂肪沉積AA型個(gè)體的產(chǎn)肉量增長(zhǎng)型個(gè)體的產(chǎn)肉量增長(zhǎng)3-4%，同時(shí)降低背膘厚，同時(shí)降低背膘厚豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-IGF2JXLABIGF2獨(dú)特的父本表達(dá)印跡遺傳模式獨(dú)特的父本表達(dá)印跡遺

14、傳模式GpatApat GmatAmatGpatGmat GpatAmat ApatGmat ApatAmat IGF2對(duì)父本品種（系）的選育意義重大對(duì)父本品種（系）的選育意義重大選育選育AA型純合子！型純合子！豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-IGF2JXLAB1、優(yōu)勢(shì)等位基因已在杜洛克、皮特蘭、漢普夏豬種中、優(yōu)勢(shì)等位基因已在杜洛克、皮特蘭、漢普夏豬種中純合，大白和長(zhǎng)白有明顯的分離純合，大白和長(zhǎng)白有明顯的分離2、QTN起源于中國(guó)地方豬種起源于中國(guó)地方豬種豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-IGF2我們檢測(cè)了歐、亞、美、非40個(gè)品種946個(gè)無相關(guān)個(gè)體在IGF2主效位點(diǎn)及其23kb鄰近區(qū)域的遺

15、傳變異Yang et al. 2006, Animal Genetics, 37: 179-188Ojeda, Ren, et al. 2007, Genetics (Accepted with revision)JXLAB豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-NR6A1野豬和大部分地方豬種的椎骨數(shù)為野豬和大部分地方豬種的椎骨數(shù)為19，西方商業(yè)豬種椎，西方商業(yè)豬種椎骨數(shù)為骨數(shù)為21-23影響椎骨數(shù)的兩個(gè)主效影響椎骨數(shù)的兩個(gè)主效QTL位于位于SSC1和和SSC7SSC1上的上的NR6A1是其中的主效基因之一，主效突變位是其中的主效基因之一，主效突變位點(diǎn)點(diǎn)Pro192Leu有利等位基因攜帶者增加椎骨

16、數(shù)有利等位基因攜帶者增加椎骨數(shù)0.57根，根，已在西方豬群中固定已在西方豬群中固定可應(yīng)用于新品系培育的體長(zhǎng)選擇可應(yīng)用于新品系培育的體長(zhǎng)選擇Genome Res, 2007, 17: 586-593JXLAB豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-MC4R C N S I I D P L I YC N S I I N P L I YNH2COOHTransmembranedomainsIIIIIIIVVVIVIIAllele 1 homozygote sequence Allele 2 homozygote sequence 293295297299300ab1/12/21/2542466JXLAB

17、BfatDays 110kgDaily GainDFI11.1 167.9 871.91.9411.6 166.9 885.12.0312.0 164.6 908.82.11.001 .001 .001.011720 1720 1194231Pn(mm)(g/day)(kg/day)111222 11-22-0.9+3.3-36.9-0.17選擇選擇11型個(gè)體：生長(zhǎng)速度型個(gè)體：生長(zhǎng)速度慢慢些些，背膘背膘?。ū。?1.1mm）選擇選擇22型個(gè)體：生長(zhǎng)速度型個(gè)體：生長(zhǎng)速度快快(-3.3天天)，背膘背膘厚厚些些豬豬MAS中的主效基因中的主效基因-MC4RJXLAB ESR 1st Parity Ge

18、notype TNB NBA AA 10.14a 9.42a AB 10.59b 9.87b BB 10.97c 10.22cESR ESR 基因的選擇效應(yīng)是常規(guī)育種的基因的選擇效應(yīng)是常規(guī)育種的五倍五倍. .須注意品系效應(yīng)問題！須注意品系效應(yīng)問題！豬豬MAS中的中的LD標(biāo)記標(biāo)記-ESRJXLABMAS的幾個(gè)原則的幾個(gè)原則1、分子（基因）標(biāo)記的檢測(cè)主要針對(duì)低遺傳力性狀、分子（基因）標(biāo)記的檢測(cè)主要針對(duì)低遺傳力性狀（如產(chǎn)仔數(shù)）、限性性狀、表型難以測(cè)定的性狀（如產(chǎn)仔數(shù)）、限性性狀、表型難以測(cè)定的性狀（如（如IMF、抗?。┖瓦z傳缺陷、抗?。┖瓦z傳缺陷 生長(zhǎng)性狀生長(zhǎng)性狀/ /脂肪沉積脂肪沉積 產(chǎn)仔數(shù)產(chǎn)仔數(shù)

19、 肉質(zhì)、抗病性狀肉質(zhì)、抗病性狀JXLAB2、選擇、選擇主基因標(biāo)記主基因標(biāo)記和和LD標(biāo)記標(biāo)記，LE標(biāo)記（標(biāo)記（QTL標(biāo)記）標(biāo)記）的選擇效果不佳的選擇效果不佳3、隨著豬全基因組計(jì)劃的完成（、隨著豬全基因組計(jì)劃的完成（2009年秋）和高密年秋）和高密度度SNP標(biāo)記判型技術(shù)的不斷完善，標(biāo)記判型技術(shù)的不斷完善，LD標(biāo)記標(biāo)記的數(shù)量的數(shù)量將大大增加，并將應(yīng)用于育種計(jì)劃中將大大增加，并將應(yīng)用于育種計(jì)劃中4、必須結(jié)合常規(guī)表型測(cè)定和育種值估計(jì)、必須結(jié)合常規(guī)表型測(cè)定和育種值估計(jì)(MBV+EBV)MAS的幾個(gè)原則的幾個(gè)原則JXLAB有限的分子標(biāo)記只能解釋表型的部分變異有限的分子標(biāo)記只能解釋表型的部分變異 LD-MAS中利用中利用20QTL的標(biāo)記信息只能利用的標(biāo)記信息只能利用50-60%的表型方差的表型方差MAS的不足的不足JXLAB現(xiàn)代育種的未來之路現(xiàn)代育種的未來之路-基因組選擇基因組選擇(GAS)基因組選擇：