遺傳標(biāo)記在動物遺傳育種上的作用

遺傳標(biāo)記在動物遺傳育種的應(yīng)用摘要：遺傳標(biāo)記是指在遺傳分析上用作標(biāo)記的基因，在重組實驗中多用于測定重組型和雙親型。其功能不一定研究得很清楚但因突變性狀是明確的，所以容易測定。對于微生物雖多用與生化性狀有關(guān)的基因，但對高等生物則多用與形態(tài)性狀有關(guān)的基因。也有用著絲粒作為遺傳標(biāo)記的。但在動物遺傳育種的應(yīng)用廣泛，并隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展一直不斷進(jìn)步，使得遺傳育種的效率和精確性不斷增強(qiáng)，也使遺傳育種的性狀監(jiān)測更加詳細(xì)。主要總結(jié)概述遺傳標(biāo)記在動物遺傳育種的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：遺傳標(biāo)記動物遺傳育種遺傳標(biāo)記是指在遺傳分析上用作標(biāo)記的基因，也稱為標(biāo)記基因。在重組實驗中多用于測定重組型和雙親型。作為標(biāo)記基因，其功能不一定研究得很清楚但因突變性狀是明確的，所以容易測定。對于微生物雖多用與生化性狀有關(guān)的基因，但對高等生物則多用與形態(tài)性狀有關(guān)的基因。也有用著絲粒作為遺傳標(biāo)記的。在微生物遺傳學(xué)中遺傳標(biāo)記還區(qū)分為選擇性標(biāo)記(或稱選擇性基因)和非選擇性標(biāo)記或稱選擇性基因)二類。遺傳標(biāo)記指可追蹤染色體、染色體某一節(jié)段、某個基因座在家系中傳遞的任何一種遺傳特性。它具有兩個基本特征，即可遺傳性和可識別性，因此生物的任何有差異表型的基因突變型均可作為遺傳標(biāo)記。遺傳標(biāo)記包括形態(tài)學(xué)標(biāo)記(morphologicalmarker).細(xì)胞學(xué)標(biāo)記(cytologicalmarker)、生物化學(xué)標(biāo)記(biochemicalmarker).免疫學(xué)標(biāo)記(ImmuneGeneticMarkers)和分子標(biāo)記(molecularmarker)五種類型。利用標(biāo)記來選擇和培育動物具有悠久的歷史。自從19世紀(jì)中期，奧地利學(xué)者孟德爾首創(chuàng)了將形態(tài)學(xué)性狀作為遺傳標(biāo)記的應(yīng)用先例以來，遺傳標(biāo)記得到發(fā)展和豐富。形態(tài)學(xué)標(biāo)記、細(xì)胞學(xué)標(biāo)記、生化標(biāo)記、免疫學(xué)標(biāo)記等一直被廣泛應(yīng)用，然而這些標(biāo)記都無法直接反映遺傳物質(zhì)的特征，僅是遺傳物質(zhì)的間接反映，且易受環(huán)境的影響，因此具有很大的局限性。DNA作為遺傳物質(zhì)的載體，是研究動物遺傳特性的一個重要指標(biāo)。20世紀(jì)80年代以來，隨著分子生物學(xué)技術(shù)和分子遺傳學(xué)的迅速發(fā)展，分子克隆及DNA重組技術(shù)的日趨完善，研究者對基因結(jié)構(gòu)和功能研究的進(jìn)一步深入，在分子水平上尋找DNA的多態(tài)性，以此為標(biāo)記進(jìn)行各種遺傳分析。DNA分子標(biāo)記直接反映DNA水平上的遺傳變異，能穩(wěn)定遺傳，信息量大，可靠性高，消除了環(huán)境影響°DNA水平的遺傳標(biāo)記自產(chǎn)生以來得到廣泛應(yīng)用。遺傳標(biāo)記的應(yīng)用對遺傳學(xué)發(fā)展起了重要作用，遺傳三大定律的發(fā)現(xiàn)和哺乳動物連鎖群的建立，都是以遺傳標(biāo)記作為工具來進(jìn)行遺傳分析的。形態(tài)學(xué)標(biāo)記(morphologicalmarker)形態(tài)學(xué)標(biāo)記是指肉眼可見的或儀器測量動物的外部特征(如毛色、體型、外形、皮膚結(jié)構(gòu)等)，以這種形態(tài)性狀、生理性狀及生態(tài)地理分布等待征為遺傳標(biāo)記，研究物種間的關(guān)系、分類和鑒定。形態(tài)學(xué)標(biāo)記研究物種是基于個體性狀描述，得到的結(jié)論往往不夠完善，且數(shù)量性狀很難剔除環(huán)境的影響，需生物統(tǒng)計學(xué)知識進(jìn)行嚴(yán)密的分析。但是用直觀的標(biāo)記研究質(zhì)量性狀的遺傳顯得更簡單、更方便。目前此法仍是一種有效手段并發(fā)揮著重要作用。主要包括：動物被毛顏色和皮膚結(jié)構(gòu)：動物的毛色由數(shù)個位于不同染色體的基因控制，一直是動物品種的標(biāo)記，可分為野生型、黑色、白色、肉桂色、巧克力色等。由遺傳突變所引起的皮膚異常也是很好的形態(tài)學(xué)標(biāo)記，如小鼠裸基因、無毛基因等。外部生理缺陷：如斷尾，殘翅等。這種標(biāo)記在小鼠等發(fā)生近交的實驗動物較為常見。下頜骨形態(tài)：下頜骨的形狀與遺傳因素有密切的關(guān)系，被認(rèn)為是比較穩(wěn)定的數(shù)量性狀。觀察方法為在一定的坐標(biāo)軸圖上測量動物下頜骨11個位點(diǎn)的分布，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。細(xì)胞學(xué)標(biāo)記(cytologicalmarker)細(xì)胞學(xué)標(biāo)記是指對處理過的動物個體染色體數(shù)目和形態(tài)進(jìn)行分析，主要包括：染色體核型和帶型及缺失、重復(fù)、易位、倒位等。一個物種的核型特征即染色體數(shù)目、形態(tài)及行為的穩(wěn)定是相對的，故可作為一種遺傳標(biāo)記來測定基因所在的染色體及在染色體上的相對位置，染色體是遺傳物質(zhì)的載體，是基因的攜帶者，染色體變異必然會導(dǎo)致生物體發(fā)生遺傳變異，是遺傳變異的重要來源。通過比較動物與其近緣祖先的染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)，追溯動物的起源和演化，檢測動物的遺傳特性，為動物育種提供較好的方法。也可以是指對經(jīng)過處理的動物染色體數(shù)目和形態(tài)進(jìn)行分析，主要包括：染色體的正常核型、Q、G、C、R帶型及缺失，異位等。生物化學(xué)標(biāo)記(biochemicalmarker)生物化學(xué)標(biāo)記是以動物體內(nèi)的某些生化性狀為遺傳標(biāo)記，主要指血型、血清蛋白及同工酶。20世紀(jì)60年代以來，蛋白電泳技術(shù)作為檢測遺傳特性的一種主要方法得到了廣泛的應(yīng)用。蛋白電泳所檢測的主要是血漿和血細(xì)胞中可溶性蛋白和同工酶中氨基酸的變化，通過對一系列蛋白和同工酶的檢測，就可為動物品種內(nèi)的遺傳變異和品種間的親緣關(guān)系提供有用的信息川。但是，蛋白和同工酶都是基因的表達(dá)產(chǎn)物，非遺傳物質(zhì)本身，它們的表現(xiàn)易受環(huán)境和發(fā)育狀況的影響；這些因素決定了蛋白電泳具有一定的局限性，但是蛋白電泳技術(shù)操作簡便、快速及檢測費(fèi)用相對較低，日前仍是遺傳特性研究中應(yīng)用較多的方法之一。生化遺傳標(biāo)記經(jīng)濟(jì)、方便，且多態(tài)性比形態(tài)學(xué)標(biāo)記和細(xì)胞遺傳標(biāo)記豐富。已被廣泛應(yīng)用于物種起源與分類研究和動物育種中。血液生化標(biāo)記：主要指動物血液的同工酶和蛋白質(zhì)的多態(tài)性。常用的有：紅蛋白(Hb)、酯酶類、堿性磷酸酶。酸性磷酸酶、淀粉酶、碳酸酐酶等。其它生化標(biāo)記：主要指血液以外的體液或排泄物中化學(xué)物質(zhì)或生化性狀，如奶中的奶蛋白，公畜精液和母畜陰道粘液，尿液和體內(nèi)組織液的生化性狀等。免疫學(xué)標(biāo)記(ImmuneGeneticMarkers)免疫學(xué)標(biāo)記是以動物的免疫學(xué)特征為遺傳標(biāo)記，主要指：紅細(xì)胞抗原、白細(xì)胞抗原、胸腺細(xì)胞抗原等。早在 1900年，Ehrlich和Morgenroth指出山羊紅細(xì)胞表面存在抗原，并證明這些抗原具有個體差異；20世紀(jì)80年代初，人們轉(zhuǎn)向白細(xì)胞抗原的研究，即主要組織相容性復(fù)合體(MHC)，MHC的重要特性與疾病及生理性狀具有重要關(guān)系。根據(jù)動物個體淋巴細(xì)胞抗原特異性，研究品種間、個體間、抗病力強(qiáng)弱的差異及親子關(guān)系等。分子標(biāo)記(molecularmarker)分子標(biāo)記是以個體間遺傳物質(zhì)內(nèi)核苷酸序列變異為基礎(chǔ)的遺傳標(biāo)記，是DNA水平遺傳多態(tài)性的直接的反映。與其他幾種遺傳標(biāo)記一一形態(tài)標(biāo)記、同工酶標(biāo)記、細(xì)胞標(biāo)記相比，DNA分子標(biāo)記具有的優(yōu)越性有：大多數(shù)分子標(biāo)記為共顯性，對隱性的農(nóng)藝性狀的選擇十分便利；基因組變異極其豐富，分子標(biāo)記的數(shù)量幾乎是無限的；在生物發(fā)育的不同階段，不同組織的DNA都可用于標(biāo)記分析；分子標(biāo)記揭示來自DNA的變異；表現(xiàn)為中性，不影響目標(biāo)性狀的表達(dá)，與不良性狀無連鎖；檢測手段簡單、迅速。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在DNA分子標(biāo)記技術(shù)已有數(shù)十種，廣泛應(yīng)用于作物遺傳育種、基因組作圖、基因定位、植物親緣關(guān)系鑒別、基因庫構(gòu)建、基因克隆等方面。2遺傳標(biāo)記在動物遺傳育種的應(yīng)用動物遺傳育種學(xué)是動物科學(xué)的一門重要分支，是用遺傳學(xué)理論和相關(guān)學(xué)科的知識從遺傳上改良動物，使其向人類所需的方向發(fā)展的科學(xué)，是合理開發(fā)、利用和保護(hù)動物資源的理論和方法。遺傳學(xué)的原理用于育種規(guī)劃主要有兩大任務(wù)：一是基于對遺傳性狀的預(yù)測，選擇最理想的種畜；二是通過育種規(guī)劃和交配系統(tǒng)生產(chǎn)最好基因型的商品動物。育種所需的相關(guān)學(xué)科除遺傳學(xué)外，還包括統(tǒng)計學(xué)、生物化學(xué)、生理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和其它學(xué)科。計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展更使育種工作如虎添翼。動物遺傳育種學(xué)是研究動物遺傳規(guī)律、育種的理論和方法的科學(xué)，是既有理論又有實踐的一門綜合性學(xué)科。內(nèi)容包括遺傳的基本原理和育種原理和方法兩大部分。遺傳原理部分主要研究遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)、遺傳的基本規(guī)律、質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀的遺傳，群體遺傳學(xué)和數(shù)量遺傳學(xué)基礎(chǔ)及分子遺傳學(xué)基礎(chǔ)等。動物育種的原理和方法主要研究家畜家禽品種的形成，主要經(jīng)濟(jì)性狀的遺傳規(guī)律、生產(chǎn)性能測定，培育新品種、品系的理論和方法，雜種優(yōu)勢機(jī)理和利用，保證育種工作有效進(jìn)行的規(guī)劃，育種組織、措施，動物遺傳資源的調(diào)查、開發(fā)利用和保存。2.1個體及親緣關(guān)系的鑒定親緣關(guān)系鑒定就是依據(jù)遺傳學(xué)的基本原理，采用現(xiàn)代化的DNA分型檢測技術(shù)來綜合評判爭議個體之間是否存在親生、隔代或其他血緣關(guān)系?？茖W(xué)研究已證實，一個人從受精卵的形成開始，值她）的基因型就已確定并終生不變。因此，根據(jù)某個體遺留的生物學(xué)物證（如血液、精液、煙頭、毛發(fā)等），通過DNA分型檢測、比對和相應(yīng)的理論計算，可以得出這些生物學(xué)物證是來自這個人的可能性有多大。2.2近交系動物的遺傳監(jiān)測近交系動物：近交系是指近交程度相當(dāng)于20代以上連續(xù)全同胞或親子交配，近交系數(shù)達(dá)98.6%以上、群體基因達(dá)到高度純合和穩(wěn)定的動物群。近交系動物的育成是實驗動物科學(xué)的一大進(jìn)步，近交系動物的應(yīng)用大大推動了遺傳學(xué)、腫瘤學(xué)、免疫學(xué)等學(xué)科的發(fā)展。有意識地從一個動物群體中選用血緣關(guān)系比較接近的雌雄個體，即有共同祖先的兄妹、母子、父女進(jìn)行交配，此種近親交配的方式稱為近交（inbreding）；經(jīng)至少連續(xù)20代的全同胞兄妹之間或親代與子代之間交配培育而成的動物，稱為近交系(inbredstrain)動物；又稱為純系動物。如BALB/c小鼠、C57BL/6J小鼠等。近交系內(nèi)所有個體都可追溯到起源于第20代或以后代數(shù)的一對共同祖先。每個近交系從物種的整個基因庫中，只獲得極少部分基因，它們構(gòu)成了該品系基因的遺傳組成。因而，每個近交系在遺傳組成上都是獨(dú)一無二的，因而具有獨(dú)特的表現(xiàn)型。各近交系之間的差異或大或??；它們可作為相應(yīng)模型動物而應(yīng)用于形態(tài)學(xué)、生理學(xué)和行為學(xué)研究。正是由于每個近交系動物只代表種屬的某些特質(zhì)，因此，采用某近交系所作實驗的結(jié)果往往不直接代表整個種屬的反應(yīng)，而須在多個近交系作動物實驗，以增加其代表性。為了確保每個近交系動物固有的生物學(xué)特性，適時進(jìn)行遺傳監(jiān)測至關(guān)重要，國家實驗動物管理條例規(guī)定每年至少對近交系動物監(jiān)測一次。所有的遺傳標(biāo)記，包括下頜骨測量、細(xì)胞學(xué)標(biāo)記、免疫學(xué)標(biāo)記，都可被用于近交系動物的遺傳監(jiān)測，較常用的是同工酶和蛋白質(zhì)的多態(tài)性。微衛(wèi)星是近十多年來發(fā)展起來的一種新型的分子遺傳標(biāo)記.它具有在基因組中數(shù)量大、分布廣、多態(tài)性豐富、易于檢測、呈孟德爾共顯性遺傳等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于基因定位、構(gòu)建基因組圖譜、個體及親緣關(guān)系鑒定、群體遺傳結(jié)構(gòu)與遺傳關(guān)系的分析、監(jiān)測育種和遺傳操作效應(yīng)、標(biāo)記輔助選擇及雜種優(yōu)勢預(yù)測等方面。參考文獻(xiàn)【1】遺傳標(biāo)記及其在動物遺傳育種中的應(yīng)用(上)賈永紅，簡承松《黃牛雜志》，1998(06):45-46【2】遺傳標(biāo)記及其在動物遺傳育種中的應(yīng)用(下)賈永紅，簡承松《黃牛雜志》，1999(1):50-56【3】遺傳標(biāo)記及其在動物