畜禽現(xiàn)代育種技術(shù)及應(yīng)用.ppt

1、畜禽現(xiàn)代育種技術(shù)及應(yīng)用,主講人：曹娟,育種技術(shù)發(fā)展階段,家畜的育種工作開始于l8世紀(jì)，l900年以前，畜禽的改良完全是以表型選擇，即 “見好就留”,孟德爾經(jīng)典遺傳學(xué)發(fā)現(xiàn)和建立，群體遺傳學(xué)和數(shù)量遺傳學(xué)發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)的普及和應(yīng)用，使動(dòng)物重要經(jīng)濟(jì)性狀的育種從表型值選擇進(jìn)入育種值選擇階段,20世紀(jì)80年代中后期以來，現(xiàn)代生物技術(shù)的出現(xiàn)和各種分子生物技術(shù)的應(yīng)用，使動(dòng)物育種已開始從群體水平進(jìn)入分子水平。 它可對控制肉、蛋、奶等主要經(jīng)濟(jì)性狀的主基因進(jìn)行基因定位，通過參考群體動(dòng)物用連鎖或候選基因法測定數(shù)量性狀基因座(QTL)的主效基因,現(xiàn)代育種技術(shù),一、轉(zhuǎn)基因技術(shù) 二、胚胎工程技術(shù) 三、動(dòng)物克隆技術(shù) 四、

2、分子生物技術(shù),一、 轉(zhuǎn)基因技術(shù),轉(zhuǎn)基因技術(shù)就是將外源基因轉(zhuǎn)移到動(dòng)物受精卵內(nèi)組成一個(gè)新的融合基因，使其在動(dòng)物體內(nèi)整合和表達(dá)，產(chǎn)生具有新的遺傳特性的動(dòng)物。,采用的步驟一般為,外源基因的選擇 外源基因在宿主細(xì)胞染色體上的整合 外源導(dǎo)入基因在宿主體內(nèi)的表達(dá)對轉(zhuǎn)基 因動(dòng)物的處理。,主要方法有：第一,DNA顯微注射法；第二，反轉(zhuǎn)錄病毒感染法；第三，胚胎干細(xì)胞(ES)介導(dǎo)法；第四，精子載體法;第五，染色體片斷注射法；第六，電轉(zhuǎn)移法。其中DNA顯微注射法是目前最成功的方。,利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)能將動(dòng)物本身沒有的基因整合到動(dòng)物的基因組中，定向地改造動(dòng)物的遺傳特征，在動(dòng)物育種上主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：,只有想不到，沒有

3、做不到！,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物,l 、抗病育種,利用DNA重組技術(shù)，在體外構(gòu)建出編碼著人們期望的有疾病抗性的嵌合基因，導(dǎo)入受精卵，使之在染色體上正確整合，在組織細(xì)胞中適當(dāng)表達(dá)，培養(yǎng)出具有期望性狀表型的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物新品系。,腺苷脫氨酶 (adenosine deaminase, ADA),Severe Combined Immunodeficiency, 重癥聯(lián)合免疫缺陷,目前在抗病育種方面已取得了很大成就。1989年，美國生物學(xué)家用重組ALV病毒作載體，將有抗A型白血病肉瘤顯示基因的外源片段導(dǎo)入機(jī)體內(nèi)，獲得了抗ALV雞的新品系,我國工程院院士殷震等將抗病毒基因?qū)胴i，獲得抗豬瘟個(gè)體,美國研究將抗凍蛋白基因

4、導(dǎo)入鮭魚也獲得表達(dá)。 抗口蹄疫病毒的轉(zhuǎn)基因兔、抗白血病毒的轉(zhuǎn)基因雞和小鼠、抗偽狂犬病毒的轉(zhuǎn)基因鼠也先后構(gòu)建成功。,2 、生產(chǎn)性能的改良,通過轉(zhuǎn)基因給畜禽引入新的代謝途徑，或通過轉(zhuǎn)基因的產(chǎn)物調(diào)整動(dòng)物的生長發(fā)育，改良動(dòng)物的生產(chǎn)性能。 改變奶牛乳的主要成分、提高產(chǎn)乳量和生長速度。如牛奶中奶酪的產(chǎn)量與牛奶中K酪蛋白的含量直接相關(guān)，轉(zhuǎn)入一個(gè)超量表達(dá)的K酪蛋白基因能夠增加酪蛋白產(chǎn)量,常規(guī)育種,人工授精,生產(chǎn)群體,高品質(zhì)奶,基因整合,基因轉(zhuǎn)移,基因工程,細(xì)胞篩選,隨機(jī)整合,目標(biāo)基因,克隆胚胎,細(xì)胞融合,除去卵核,細(xì)胞培養(yǎng),未受精卵,體細(xì)胞,卵供體動(dòng)物,核供體動(dòng)物,體細(xì)胞克隆,無核卵子,代孕母親,胚胎移植,代

5、孕母親,在豬上，美國伊利諾斯大學(xué)研究出一種帶牛生長激素的轉(zhuǎn)基因豬，這種豬生長快、體大、飼料利用率高，可給養(yǎng)豬業(yè)帶來豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。澳大利亞培育的轉(zhuǎn)基因豬瘦肉率達(dá)75 ，日增重920 g；,轉(zhuǎn)基因山羊羊毛增產(chǎn)5 ；轉(zhuǎn)基因大馬哈魚生長速度提高1 1-37倍。,3、 生產(chǎn)醫(yī)藥制劑的基因工程,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物可用來制備基因產(chǎn)品，此種生物叫做生物反應(yīng)器。 利用豬作為生物反應(yīng)器已成功獲得血紅蛋白，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，它與天然的人的血紅蛋白性質(zhì)完全相同。 由此可見，在不遠(yuǎn)的將來，人們就可以用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)血紅蛋白來輔助輸血,二、胚胎工程技術(shù),在動(dòng)物方面，對卵細(xì)胞(胚胎)進(jìn)行人工操作和改造而形成的胚胎技術(shù)稱之為胚胎工程技術(shù)

6、,1 、體外受精技術(shù),實(shí)現(xiàn)胚胎工廠化生產(chǎn) 提高家畜的繁殖率, 拯救瀕危動(dòng)物 醫(yī)治人類生育能力缺陷 研究哺乳類動(dòng)物受精及早期胚胎發(fā)育,胚胎移植技術(shù)步入商業(yè)化階段的關(guān)鍵, 胎的冷凍保存可以使胚胎移植不受時(shí)間、地域限制, 簡化引種過程, 防止疫病傳播。,2 、胚胎冷凍保存,家畜育種、瀕危動(dòng)物等遺傳資源的保護(hù)、動(dòng)物克隆方面的地位日益重要。 目前, 利用胚胎冷凍技術(shù)能夠長期保存小鼠、牛、綿羊、山羊、兔、大鼠、豬、人等的胚胎。,3 、胚胎分割,胚胎分割已應(yīng)用于奶牛育種和生產(chǎn)上, 其目的是生產(chǎn)更多的胚胎及小牛。胚胎的分割一般是一分為二, 也有一分為三或一分為四的。,用核移植做胚胎克隆, 可得到大量的遺傳同型

7、胚胎。胚胎分割和克隆動(dòng)物技術(shù)可以使我們獲得遺傳基礎(chǔ)完全相同的動(dòng)物個(gè)體。,4、動(dòng)物胚胎移植,主要是通過對優(yōu)良供體母畜作同期排卵處理和體內(nèi)胚胎生產(chǎn)或體外人工受精( IVF) 的方法, 以大量獲得優(yōu)良的動(dòng)物胚胎后再將其移植給普通代孕受體母牛進(jìn)行快速繁殖優(yōu)良動(dòng)物的生物技術(shù)。,胚胎移植技術(shù)主要用于快速擴(kuò)大優(yōu)秀種公牛和核心母牛的數(shù)量。目前, 胚胎移植在奶牛業(yè)已普遍應(yīng)用。,三、 動(dòng)物克隆技術(shù),克隆即無性繁殖，是指不通過有性生殖過程由正常的二倍體細(xì)胞繁衍后代。,1938年，第一位現(xiàn)代胚胎學(xué)家、德國的漢斯斯皮曼博士建議用成熟的細(xì)胞核植入卵子的辦法進(jìn)行哺乳動(dòng)物克隆。,1984年，斯蒂恩威拉德森用胚胎細(xì)胞克隆出一只

8、羊。這是第一例得到證實(shí)的克隆哺乳動(dòng)物 1995年10月，美國麻省麻醉學(xué)家維坎蒂博士利用改良組織工程，令老鼠背上長出人耳，從而使人類能在實(shí)驗(yàn)室培育出可向人類移植的皮膚和軟骨。 1996年7月，英國蘇格蘭羅斯林研究所成功地用羊乳腺細(xì)胞克隆出小綿羊多利。,1997年10月，英國專家研制出一個(gè)無頭的青蛙胚胎，令其有關(guān)技術(shù)可以制造人類器官以便作為醫(yī)學(xué)移植用途。 1999年7月，日本科學(xué)家克隆出多頭牛，并將其肉類推向市場出售。 2000年4月，美國先進(jìn)細(xì)胞工程公司克隆出6頭比它們本身實(shí)際年齡年輕的小牛。,2000年，美國科學(xué)家用無性繁殖技術(shù)成功克隆出一只猴子泰特拉，這意味著克隆人本身已沒有技術(shù)障礙。,20

9、01年11月25日，美國馬薩諸塞州的生物技術(shù)公司成功克隆出人類胚胎，不過該公司表示其目的不是為了克隆人，而是為了獲得能夠用于治療帕金森綜合征和青少年糖尿病等各種疾病的干細(xì)胞。,1 、迅速擴(kuò)繁同基因型的優(yōu)秀體,自1987年胚胎細(xì)胞核移植成功，?？寺∨咛サ闹貜?fù)克隆已達(dá)六個(gè)世代，并獲得第三代克隆牛，由一枚胚胎反復(fù)克隆已得到190枚克隆胚胎，母牛繁殖后代可呈幾何級數(shù)增加。 迅速擴(kuò)繁同基因型的優(yōu)良種群，從而大幅度提高畜群的生產(chǎn)水平，增加畜產(chǎn)品產(chǎn)量，改善畜產(chǎn)品質(zhì)量。,2、 克隆技術(shù)是生物育種的捷徑,傳統(tǒng)的動(dòng)物育種方法是選優(yōu)劣汰，以選擇效應(yīng)的世代積累實(shí)現(xiàn)動(dòng)物群體的遺傳改良。育成一個(gè)品種一般需幾代到幾十代。

10、動(dòng)物克隆技術(shù)把核移植、ES細(xì)胞培養(yǎng)MOET育種等現(xiàn)代生物技術(shù)相結(jié)合，就能迅速提高優(yōu)良基因及其組合在群體中的頻率,3、 動(dòng)物克隆是家畜遺傳資源保護(hù)的有力措施,四、分子生物技術(shù),隨著分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)的迅速發(fā)展，以DNA分子標(biāo)記為核心的各種分子生物技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。,目前常用的有十幾種： 第一，DNA指紋技術(shù)(DNA Finger-print，DFP) 第二，限制性片斷長度多態(tài)性(Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP),第三，PCR技術(shù)(Polymerase Chain Reaction),第四，RAPD技術(shù)(Random Amplified

11、Polymorphic DNA)是以基因組DNA為模板，以一個(gè)隨機(jī)的寡核苷酸序列作引物通過PCR擴(kuò)增反應(yīng)，產(chǎn)生不連續(xù)DNA產(chǎn)物，用以檢測DNA序列的多態(tài)性。,第五，RAPM 技術(shù)(Random Am plifiedMicrosatellite Polymorphism) 第六，特異性擴(kuò)增多態(tài)性(Specific Am plified Polymorphism，SAP) 第七，微衛(wèi)星DNA標(biāo)記(Micmsatellite Repeats),第八，小衛(wèi)星DNA標(biāo)記(MinisateUite DNA) 第九，擴(kuò)增片斷長度多態(tài)性(Am plified Fragment LengthPolymorphi

12、sm，AFLP) AFLP是先酶切，再用特殊設(shè) 計(jì)的引物進(jìn)行擴(kuò)增,第十，單鏈構(gòu)型多態(tài)性標(biāo)記(Single-Strand Conformation Polymorphism，SSCP) 這些方法的應(yīng)用，將大大促進(jìn)動(dòng)物分子育種工作的開展。主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：,1 、構(gòu)建分子遺傳圖譜，基因定位,目前用DNA分子標(biāo)記已構(gòu)建了一些動(dòng)物的分子遺傳圖譜，這些圖譜將對動(dòng)物的進(jìn)一步開發(fā)利用提供了重要的基礎(chǔ)資料。,2 、基因的檢測、分離和克隆,主要經(jīng)濟(jì)性狀主基因和一些有害基因的檢測、分離和克隆。,3 、親緣關(guān)系的分析,DNA分子標(biāo)記所檢測的動(dòng)物基因組DNA上的差異穩(wěn)定、真實(shí)、客觀?？捎糜谄贩N資源的調(diào)查、鑒定和

13、保存，研究生物起源進(jìn)化，雜交親本的選擇和雜種優(yōu)勢的預(yù)測等。,4 、DNA標(biāo)記輔助選擇,利用DNA標(biāo)記輔助選擇是一個(gè)很誘人的領(lǐng)域，將給傳統(tǒng)的育種工作帶來革命性的變化,5 、性別診斷與控制,一些DNA標(biāo)記與性別有密切關(guān)系，有DNA標(biāo)記只在一個(gè)性別中存在。利用這一特點(diǎn)可以制備性別探針，進(jìn)行性別診斷與控制。,由于精子帶有X 染色體和Y 染色體( 家畜) 或帶Z 染色體和W 染色體( 家禽) 兩種, 應(yīng)用生物技術(shù), 能有效地將其分離。,X染色體,Y染色體,6、 證身和父系測驗(yàn),如DNA指紋有高度多變性和穩(wěn)定性，人們已用它作證身和父系測驗(yàn)。,7 、突變分析,由于大部分DNA分子標(biāo)記符合孟德爾遺傳規(guī)律，有關(guān)后代的DNA帶譜可以追溯到雙親。后代中出現(xiàn)而雙親中沒出現(xiàn)的帶肯定來自于突變。進(jìn)而可以推算動(dòng)物在特定條件下的突變率。,五、 存在的問題與不足,現(xiàn)代生物技術(shù)雖然已顯示出其旺盛的生命力，但其相關(guān)技術(shù)還很不完善，主要原因是相關(guān)基礎(chǔ)理論研究十分薄弱。,如體外成熟、體外受精及體外培養(yǎng)系統(tǒng)很不完善，細(xì)胞核的分離和卵母細(xì)胞的去核水平也需提高，轉(zhuǎn)基因的整合機(jī)制與基因組重新編程機(jī)制尚不清楚，各種分子遺傳標(biāo)記在應(yīng)用過