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1、畜禽遗传资源保护,金陵科技学院动物科学与技术学院,第十六章：,内 容,家畜遗传多样性概述 遗传多样性保护理论和方法 新技术在遗传多样性保护中的应用 家畜遗传资源的管理与利用,引言,畜产品来源于40多个畜禽种类的大约4500个品种。数十年来，家畜生产性能得到前所未有的改进： 奶牛的产奶量几乎是25年前的2倍 近十多年来商品猪的脂肪减少了30%多 肉鸡上市天数也缩短了近两周 与此同时家畜遗传资源多样性也受到严重的威胁，家畜品种、类群等资源受到严重破坏，濒临灭绝 至1993年，全球3831个畜禽品种中，有618（占16%）已经消亡，还有30%40%的畜禽种质资源濒于灭绝,引言,世界各国十分重视家畜遗
2、传资源的保护 1992年6月的167个国家签署了生物多样性公约 许多国家制定家畜遗传资源管理计划和保护措施 国内自“六五”以来，就将家畜遗传资源研究列为国家科技攻关项目 1994年我国正式颁布了种畜禽管理条例和种畜禽管理条例实施细则 1996年正式成立了国家家畜禽品种遗传资源委员会和国家家畜品种专业审定委员会,第一节 家畜遗传多样性概述,畜禽种质资源是生物多样性的一个组成部分 生物多样性（Biological diversity）界定为： 在某一特定区域内，植物、动物、微生物在基因、物种和生态系统三个水平上多样性的总和。 基因多样性：也称遗传多样性是指种内的基因变异 物种多样性：是指地球上物种
3、多样性 生态系统多样性：是指生物圈内和生态系统内的栖息地、生物群落以及生态过程变化的多样性,家畜多样性的概念,家畜多样性是生物多样性中一个重要组成部分 它在物种多样性中所占的比例很小 但是在遗传多样性中却非常重要 家畜遗传多样性的丢失比野生物种多样性的丢失对人类利益的损害更大 同种家畜的不同品种和类型是构成家畜多样性的重要形式 一个品种就是一个相对独立的特殊基因库，是培育优良品种和利用杂种优势的良好原材料,家畜品种内遗传多样性的作用,家畜品种内个体间的遗传变异很大 研究证实，在DNA水平上个体间的遗传差异很大 地方品种类群选育程度低中，遗传多样性丰富 遗传变异为种群内的选育提供了基础 保持畜种
4、内丰富的遗传多样性，可以维持对未知需求的足够应变能力,国内外家畜遗传多样性概况,家畜是人类长期选择的产物 人类驯化40多种哺乳动物和鸟类 目前广泛饲养的畜禽只有6种哺乳动物，即水牛、黄牛、山羊、马、猪和绵羊；4种禽类动物，即鸡、鸭、鹅和火鸡 此外一些稀少畜禽的遗传多样性对人类社会生活同样具有重要的意义：高原地区豚鼠、羊驼、无峰驼、牦牛，沙漠地区的骆驼，北极地区的麝牛和驯鹿等,国外畜禽品种资源状况,许多家畜品种正面临灭绝的威胁，在1433个调查品种中大约有27%处于灭绝的边沿 可以推测，目前全球的5000余品种中，大约有1200到1600个品种处于危险境地 每年大约有50多个品种消失 还有相当大
5、一部分品种的数量正日益减少。,我国畜禽品种资源状况,经全国性畜禽遗传资源普查、“同种异名”归并后，确认全国拥有畜禽品种和类群596个（“七五”） 数十年来很大一部分品种资源遭到严重的破坏,我国猪品种资源,我国的地方猪种主要可以分为6个类型（存栏数4.65亿头，2002年）： 华北、华中、华南、西南、江海和高原型猪 每一类型中又有许多具有独特性能的品种，例如高繁殖性能的太湖猪，耐寒体大的东北民猪，瘦肉率高的荣昌猪，适于腌制优质火腿的金华猪，体型特小的香猪等,中国猪品种的分布,华 北 型,高 原 型,西,南,型,华 中 型,华 南 型,江 海 型,我国牛品种资源,我国饲养的一亿多头牛中，可以分为6
6、个类型：乳用牛、肉用牛、乳肉兼用牛、黄牛、水牛和牦牛 拥有许多著名的地方品种或类型，例如乳肉兼用品种三河牛；，体高力大、步伐轻快、性情温顺的南阳牛，行动迅速、水旱两用的延边牛，以及产于湖南、江苏、四川等地的大型役用水牛等,我国羊品种资源,一般根据用途将绵羊分为细毛羊、半细毛羊、粗毛羊、裘皮羊和羔皮羊；将山羊分为乳用山羊、毛用山羊、绒用山羊和皮用山羊 我国羊品种中，生态适应性特别良好的蒙古羊、哈萨克羊和藏羊，以独特二毛裘皮闻名的滩羊，繁殖力高、适于舍饲、羔皮品质优良的湖羊，皮优良的中卫沙毛山羊，以及著名的辽宁绒山羊和内蒙绒山羊等,我国家禽品种资源,家禽主要有蛋用型、肉用型、兼用型、观赏型、药用型
7、等 其中骨细、肉嫩、味鲜的北京油鸡、体小、省料、年产蛋量200枚左右的浙江仙居鸡，丝毛、乌骨、名贵药用的泰和鸡，体小、胸肌发达、能够飞翔的藏鸡。还有生长快、产蛋多的北京鸭，体型特大的狮头鹅等。这些品种大多是世界闻名的,我国畜禽品种资源面临的形势,家畜遗传多样性保护的意义,狭义的遗传多样性保存 通过维持一个免受人为影响而导致遗传变化的保种群来实现 家畜遗传多样性保护 指人类管理和利用家畜资源以获得最大的持续利益，并保持满足未来需求的潜力,保种的经济意义,畜禽遗传资源保存具有潜在的重要经济价值 保种就是保护可利用的遗传变异，当畜产品消费结构和生产条件发生改变，借助品种资源，生产者能够迅速地作出相关
8、的反应 对畜禽遗传资源保存的成本和效益进行准确分析是相当困难的 保种投入与完全忽视畜禽遗传多样性保存，从而导致对未来变化丧失应变能力所带来的损失要低得多,保种的科学意义,畜禽遗传多样性是动物遗传育种研究的基础 利用群体间以及个体间的遗传变异来研究动物的发育和生理机制 分析动物进化、驯化、品种形成过程,保种的文化和历史意义,畜禽品种遗传资源的保存也为一个国家的文化历史遗产提供了活的见证 对于濒危畜禽遗传资源的保存，应该象对待一个国家其它文化遗产一样给予高度的重视,家畜遗传资源保存的主要问题,保种与选育的矛盾 家畜品种的改良为了改善生产性能 选择的目的是要打破群体遗传结构的平衡 保种的目的在于全面
9、地维持群体遗传结构的稳定 保种群体应避免选择、突变、迁移、近交等因素，同时要尽量降低遗传漂变 传统保种与选育目标是对立的 若转变观念，可将保种与选育结合起来,家畜遗传资源保存的主要问题,短期利益与长远利益的矛盾 短期利益：保种是一项缺乏经济效益的工作 长远利益：保种对于畜牧生产乃至社会发展都具有长期效益 资源应用价值难于评价 长远经济利益非常模糊 公益事业：需要政府和社会团体的支持，甚至全球性的国际组织和政府间的合作,保种任务的区域性不平衡 发达国家：少数优秀品种取代多数地方品种 发展中国家：仍拥有相对丰富的遗传资源 大多保种理论研究者集中在发达国家和地区 大多数发展中国家或地区却承担保种任务
10、 这种区域的不平衡性，影响了保种成效 发展中国家的保种应得到发达国家的支持,家畜遗传资源保存的主要问题,保种方式的多样化,畜禽遗传资源保存的三种主要方法： 活体原位保种：需要设立保种群体，维持成本很高，可靠性差 超低温冷冻方法保种（配子、胚胎、体细胞）：作为活体原位保种的补充方式，技术、费用和可靠性在不同的家畜有所不同 DNA基因组文库保种：处于研究阶段，这是一种最安全、最可靠、维持费用最低的遗传资源保存方法 三种方法各有利弊，需要共同使用，互为补充,保种资金的投入,保种是一项耗资巨大的工作 需要设法多渠道地筹措保种资金： 政府财政投入，它是保种的基础 国际社会的支持，有利于平衡区域间的矛盾
11、社会团体或个人的赞助 遗传资源的综合开发利用，是积极主动筹资保种,第二节 遗传多样性保护理论和方法,原位保存 保存一个群体基因库的平衡，力争保存每一个基因 在一个规模大的群体，并且实行随机留种和交配 保证不受突变、选择、迁移、遗传漂变等影响 闭锁的有限保种群体很易导致群体随机遗传漂变 遗传漂变的大小可依据群体有效含量来预测的,保种群的有效含量,理想群体：群体含量在世代间保持恒定、群体内随机交配、无世代重叠、无其它遗传效应影响 群体有效含量：与实际群体有相同基因频率、方差或相同的杂合度衰减率的理想群体含量Ne 近交系数增量：反映群体遗传结构中基因的平均纯合速度 t世代的近交系数Ft：与近交系数增
12、量F的关系为,群体规模与近交增量,群体规模是影响群体平均近交系数增量最重要的因素，对理想群体而言，两者的关系如下：,影响近交系数增量的因素,性别比例 留种方式 亲本的贡献 交配系统 世代间群体规模的波动 世代间隔,性别比例与近交增量,一般家畜群体中种公畜Nm远少于母畜Nf 数量，这使得群体有效含量比实际群体规模要小： 随机留种条件下，群体近交系数增量为上式 种公畜数量对群体有效含量的影响远大于种母畜，为了在保种群中维持较大的群体有效含量，必须保持有一定数量的种公畜,留种方式与近交增量,在保种群体中，留种方式有两种，即随机留种和各家系等量留种，不同的留种方式对保种效果影响很大。家系等量留种条件下
13、，群体平均近交系数增量 当种母畜数与种公畜数目相等，家系等量留种时的近交系数增量仅相当于随机留种时的一半，这时的群体有效含量提高近一倍,亲本的贡献与近交增量,实际群体中基因的传递是四个途径： 种公畜公畜（mm）、种公畜母畜（mf） 种母畜公畜（fm）、种母畜母畜（ff） 四个途径传递的基因数目是不同的，即亲本对下一代的贡献差异，近交增量为： 群体平均近交系数增量随各方差、协方差增加而提高的 减少种畜在提供后代数目上的变异，是降低近交系数增量的重要手段,交配系统与近交增量,异型交配可保持群体的杂合性，降低近交增量 在随机交配的基础上，人为地避免亲缘关系较近的个体间交配 将群体划分为几个不同的亲缘
14、关系较远的亚群，在亚群间计划交配，可控制群体平均近交系数的增长 对长期保种的群体而言，更主要的是控制群体规模,世代间群体规模的波动与近交增量,若群体在不同世代的规模是变化的，则t个世代平均的群体有效含量是各世代群体有效含量的调合均数 群体平均近交系数增量主要取决于有效含量最小的世代群体规模，群体有效含量越小，它导致群体遗传漂变越严重,世代间隔与近交增量,世代间隔不直接影响群体近交增量 它与一定时间内的群体遗传结构变化速度密切相关 世代间隔的延长可以有效减缓群体的遗传变化，有利于遗传资源的长期保存,原位保存的基本方法,划定良种基地：基地禁止引进其它品种的种畜 建立保种群：在良种基地建立足够数量的
15、保种群 实行各家系等量留种 制定合理的交配制度：在保种群体中避免同胞交配 适当延长世代间隔，也可以降低群体近交系数增量 外界环境条件相对稳定，防止基因突变 在保种群中一般不进行选择,第三节 新技术在遗传多样性保护中的应用,1.种群遗传变异分析（分子生物技术） 分析种群内和种群间的遗传变异，是家畜保种的基础工作 对遗传变异的分析已经从表型、蛋白质多态深入到DNA分子水平 利用DNA多态性可以更全面、准确地分析种群的遗传变异 限制性片段长度多态（RFLP)、扩增片段长度多态（AFLP)、可变数目序列重复（VNTR)、微卫星（microsatellite)、简单序列重复（SSR)、单股构象DNA多态
16、（SSCP)、双股构象DNA多态（DSCP）等,1.种群遗传变异分析（分子生物技术）,已经开展的： 全国鸡品种遗传多样性研究 全国水牛品种遗传多样性研究 全国猪品种遗传多样性研究 正在开展的： 全国鸭品种遗传多样性研究 全国黄牛品种遗传多样性研究 主要方法 微卫星分子标记,1.种群遗传变异分析（分子生物技术）,利用DNA分子多态性和相应的基因频率计算群体的遗传多样性一般用杂合度 同样利用DNA多态性，还可以进行种群间亲缘关系分析，即计算种群间的遗传距离（genetic distance，D）,2.细胞冷冻保存,家畜品种资源易位保存的主要形式之一 低温冷冻技术对大多数畜禽的精液进行长期保存已基本可行 冷冻精液的缺陷是，若想要获得与现有遗传特性基本一致的纯种，必须通过利用冷冻精液对畜群进行一系列的回交,2.细胞冷冻保存,哺乳动物的冷冻胚胎技术，自七十年代初首获成功以来，已经在二十多种哺乳动物获得成功， 为了克服冷冻精液的缺陷，最好是结合冷冻胚胎来进行畜禽的易位保存 在需要纯种时可以通过适当的受体及时获得,疾病诊断和控制,家畜健康状况是遗传资源国际间交流和利用的重要限制因素之一 随着种畜的引入，一些传染性疾病也有可能引进 精液过滤和胚胎冲洗等新技术有效的控制了疫病传播 疫病诊断与控制技术对家畜遗传资源保护具有重要的意义,谢 谢！,