家畜育种学第九章教学指导

1、第九章第九章 育种新技术育种新技术 家畜育种学第九章教学指导 家畜育种学第九章教学指导 6 6、人工授精、人工授精 7 7、体外受精、体外受精 8 8、 胚胎冻存与移植胚胎冻存与移植 9 9、 胚胎性别鉴定胚胎性别鉴定 1010、核移植及细胞克隆、核移植及细胞克隆 3 3、同期发情、同期发情 4 4、超数排卵、超数排卵 5 5、卵母细胞体外培养、卵母细胞体外培养 1 1、精液低温冷冻保存、精液低温冷冻保存 2 2、X X、Y Y精子分离精子分离 家畜育种学第九章教学指导 定义：利用相应器械，将采集或加工处理的定义：利用相应器械，将采集或加工处理的 精液注入到母畜生殖器官内使其妊娠。精液注入到母

2、畜生殖器官内使其妊娠。 A B 家畜育种学第九章教学指导 人工授精育种体系（人工授精育种体系（AIAI育种体系，育种体系，AIAI breeding systembreeding system） 定义：人工受精技术与数量遗传学方法相定义：人工受精技术与数量遗传学方法相 结合形成的新育种体系。结合形成的新育种体系。 效应：它不但可以提高公畜的选择强度，效应：它不但可以提高公畜的选择强度， 而且还能提高种畜遗传评定的准确性，从而且还能提高种畜遗传评定的准确性，从 而加快群体的遗传进展。而加快群体的遗传进展。 家畜育种学第九章教学指导 人工授精给家畜育种带来的效应：人工授精给家畜育种带来的效应： 1

3、 1、可增加优秀种公畜的后代数，扩大其优良、可增加优秀种公畜的后代数，扩大其优良 遗传特性和高产基因在群体中的影响；遗传特性和高产基因在群体中的影响； 2 2、可使优秀种公畜的使用不受时间和地域限、可使优秀种公畜的使用不受时间和地域限 制；制； 3 3、可增加种公畜的配种任务；、可增加种公畜的配种任务； 4 4、可提高对种公畜进行后裔测定的准确性；、可提高对种公畜进行后裔测定的准确性； 5 5、可以更经济可靠地实现家畜品种资源保护。、可以更经济可靠地实现家畜品种资源保护。 家畜育种学第九章教学指导 定义：在体外进行精卵的结合。定义：在体外进行精卵的结合。 家畜育种学第九章教学指导 体外受精给家

4、畜育种带来的效应：体外受精给家畜育种带来的效应： 1 1、可大幅度地降低胚胎的生产成本；、可大幅度地降低胚胎的生产成本； 2 2、可增加优秀母畜的后代数量，扩大其高产基、可增加优秀母畜的后代数量，扩大其高产基 因在群体中的影响；因在群体中的影响； 3 3、可降低种母畜的留种率，从而提高母畜的选、可降低种母畜的留种率，从而提高母畜的选 择强度，加快群体的遗传进展；择强度，加快群体的遗传进展； 4 4、可增加同胞的数量，提高种公畜选择的准确、可增加同胞的数量，提高种公畜选择的准确 性；性； 5 5、可获得同龄母系半同胞，利用其的资料估计、可获得同龄母系半同胞，利用其的资料估计 育种值，可提高估计的

5、准确性；育种值，可提高估计的准确性； 家畜育种学第九章教学指导 6 6、可充分利用数量稀少而十分珍贵的种公畜、可充分利用数量稀少而十分珍贵的种公畜 的精液；的精液； 7 7、可打破常规的生产体系，建立新的动物生、可打破常规的生产体系，建立新的动物生 产模式；产模式； 8 8、可从非常年轻的母畜体内收集卵子，进行、可从非常年轻的母畜体内收集卵子，进行 体外成熟，缩小世代间隔。体外成熟，缩小世代间隔。 9 9、可作为其他胚胎工程的基础技术。、可作为其他胚胎工程的基础技术。 家畜育种学第九章教学指导 胚胎移植：指从优良母畜（供体）体内取出早胚胎移植：指从优良母畜（供体）体内取出早 期胚胎移植到性状一

6、般母畜（受体）体内继期胚胎移植到性状一般母畜（受体）体内继 续发育以生产优良仔畜的技术。续发育以生产优良仔畜的技术。 胚胎移植技术在家畜育种中可实现的一般效应：胚胎移植技术在家畜育种中可实现的一般效应： 可以生产较多的优良胚胎；可以生产较多的优良胚胎； 可以提高优良母畜的利用率；可以提高优良母畜的利用率； 可以解决活体运输困难的问题可以解决活体运输困难的问题 胚胎移植是一项重要的基本技术。胚胎移植是一项重要的基本技术。 家畜育种学第九章教学指导 胚胎移植与胚胎移植与MOETMOET核心群育种体系核心群育种体系 奶牛奶牛MOETMOET核心群育种体系核心群育种体系 MOET(Multiple O

7、vulation and Embryo Transfer)是超是超 数排卵和胚胎移植的缩写数排卵和胚胎移植的缩写 定义：将胚胎移植技术的优势与核心群育种的特点定义：将胚胎移植技术的优势与核心群育种的特点 结合为一体所形成的育种体系。结合为一体所形成的育种体系。 优势：可以提高母牛的繁殖力。优势：可以提高母牛的繁殖力。 效应：通过胚胎移植技术可以使核心群中的每个供效应：通过胚胎移植技术可以使核心群中的每个供 体母牛每年获得一定数量的具有全同胞关系的后体母牛每年获得一定数量的具有全同胞关系的后 代，大大缩短了种畜的世代间隔，加快群体的遗代，大大缩短了种畜的世代间隔，加快群体的遗 传进展，提高育种效

8、益。传进展，提高育种效益。 家畜育种学第九章教学指导 核心群育种的特点：育种措施主要集中在核心群育种的特点：育种措施主要集中在 较小的高产牛群中进行，既便于严格地实较小的高产牛群中进行，既便于严格地实 施育种方案，又可实施一些在一般牛群难施育种方案，又可实施一些在一般牛群难 以进行的育种措施。以进行的育种措施。 家畜育种学第九章教学指导 家畜育种学第九章教学指导 1 1、通过性激素处理来控制性别、通过性激素处理来控制性别 2 2、利用克隆来控制性别、利用克隆来控制性别 3 3、XYXY精子分离精子分离 性别控制的方法：性别控制的方法： 家畜育种学第九章教学指导 胚胎性别鉴定的方法：胚胎性别鉴定

9、的方法： 1 1、细胞遗传学方法、细胞遗传学方法 1 1）胚胎细胞染色体核型分析）胚胎细胞染色体核型分析 2 2）分子原位杂交技术（）分子原位杂交技术（FISHFISH） 2 2、免疫学方法、免疫学方法 1 1）细胞毒性分析法）细胞毒性分析法 2 2）间接免疫荧光法）间接免疫荧光法 3 3、生物化学分析法、生物化学分析法 4 4、分子生物学方法、分子生物学方法 家畜育种学第九章教学指导 性别控制与胚胎性别鉴定在家畜育种中性别控制与胚胎性别鉴定在家畜育种中 的意义的意义 1 1、可获得较多的具有某一限性性状性别的个、可获得较多的具有某一限性性状性别的个 体，从而提高动物生产的专门化程度和生体，从

10、而提高动物生产的专门化程度和生 产效率；产效率； 2 2、对于广泛应用人工授精技术的畜种，可增、对于广泛应用人工授精技术的畜种，可增 加母畜的数量，从而提高母畜的选择强度，加母畜的数量，从而提高母畜的选择强度， 加快母畜的遗传进展；加快母畜的遗传进展； 家畜育种学第九章教学指导 3 3、可在杂交育种方案的不同阶段，灵活应用、可在杂交育种方案的不同阶段，灵活应用 性别控制技术来满足于需求量大的性别个性别控制技术来满足于需求量大的性别个 体数量；体数量； 4 4、经过性别鉴定的胚胎移植，可产生同卵双、经过性别鉴定的胚胎移植，可产生同卵双 胎，从而提高繁殖率；胎，从而提高繁殖率； 5 5、胚胎克隆技

11、术实施前，需进行性别鉴定。、胚胎克隆技术实施前，需进行性别鉴定。 家畜育种学第九章教学指导 定义：指用胚胎或机体的某一部分的细胞定义：指用胚胎或机体的某一部分的细胞 来完成繁衍后代的过程。来完成繁衍后代的过程。 克隆技术只能实现基因型的复制，而不能得克隆技术只能实现基因型的复制，而不能得 到基因库的扩充和创新。到基因库的扩充和创新。 种类：种类：1、胚胎分割、胚胎分割 2、胚胎细胞克隆、胚胎细胞克隆 3、体细胞克隆、体细胞克隆 家畜育种学第九章教学指导 小鼠胚胎：小鼠胚胎：A一个完整胚胎，一个完整胚胎，B、C为切割的两个半胚为切割的两个半胚 A C B 家畜育种学第九章教学指导 世界第一只体细

12、胞核移植绵羊世界第一只体细胞核移植绵羊-“-“多莉多莉”及其代母及其代母 家畜育种学第九章教学指导 20072007年年 20002000年年 20012001年年 20052005年年 家畜育种学第九章教学指导 克隆技术在家畜育种中的应用意义克隆技术在家畜育种中的应用意义 1 1、可生产更多的可用胚胎，提高胚胎移植和、可生产更多的可用胚胎，提高胚胎移植和MOETMOET 核心群育种体系的效率；核心群育种体系的效率； 2 2、可避免出现不育现象；、可避免出现不育现象； 3 3、可准确地估计遗传参数和一些重要的遗传效应；、可准确地估计遗传参数和一些重要的遗传效应； 4 4、可提高估计的准确性；、

13、可提高估计的准确性； 5 5、可实现对难于实现的生产性能的测定；、可实现对难于实现的生产性能的测定； 6 6、可获得数量较大的遗传同质的个体，对遗传育种、可获得数量较大的遗传同质的个体，对遗传育种 学研究与实践有很大的意义；学研究与实践有很大的意义； 家畜育种学第九章教学指导 7 7、可在、可在MOETMOET核心群育种体系中，迅速建立多个核心群育种体系中，迅速建立多个 具有特定基因组合的纯系，用于品系杂交育种；具有特定基因组合的纯系，用于品系杂交育种； 8 8、可将具有优良特性的胚胎克隆家畜迅速地推广、可将具有优良特性的胚胎克隆家畜迅速地推广 到生产中去，从而提高动物生产的总体水平；到生产中

14、去，从而提高动物生产的总体水平； 9 9、结合其他胚胎生物工程技术，可以建立最佳遗、结合其他胚胎生物工程技术，可以建立最佳遗 传资源保护模式；传资源保护模式； 1010、可最大限度地增加高产优秀个体在生产群中、可最大限度地增加高产优秀个体在生产群中 的数量，提高畜群的总体生产水平；的数量，提高畜群的总体生产水平； 1111、由此建立的遗传同质群体，便于标准化生产，、由此建立的遗传同质群体，便于标准化生产， 充分发挥其遗传潜力。充分发挥其遗传潜力。 家畜育种学第九章教学指导 家畜育种学第九章教学指导 F转基因动物：指借助分子生物学与繁殖生转基因动物：指借助分子生物学与繁殖生 物技术将已知的外源基

15、因导入生殖细胞、物技术将已知的外源基因导入生殖细胞、 早期胚胎干细胞或早期胚胎细胞，并整合早期胚胎干细胞或早期胚胎细胞，并整合 到受体细胞的基因组中所培育出的携带有到受体细胞的基因组中所培育出的携带有 外源基因并能遗传的动物个体或品系。外源基因并能遗传的动物个体或品系。 F转基因：导入并能表达的基因。转基因：导入并能表达的基因。 家畜育种学第九章教学指导 （一）常规技术（一）常规技术 1 1、显微注射法、显微注射法 方法：通过显微注射技术将目的基因注射入方法：通过显微注射技术将目的基因注射入 受体细胞中。受体细胞中。 优缺点：方法简单，稳定，但不能控制转基优缺点：方法简单，稳定，但不能控制转基

16、 因的整合位点及整合的拷贝数。因的整合位点及整合的拷贝数。 家畜育种学第九章教学指导 2 2、逆转录病毒感染法、逆转录病毒感染法 方法：通过逆转录病毒感染，可将插入病毒基因组方法：通过逆转录病毒感染，可将插入病毒基因组 的异源基因转移到宿主中。的异源基因转移到宿主中。 优点：感染效率高，缩主范围广，对缩主无害。优点：感染效率高，缩主范围广，对缩主无害。 3 3、精子载体法、精子载体法 方法：将精子与外源方法：将精子与外源DNADNA共同培养，体外受精，然后共同培养，体外受精，然后 将带有外源基因的胚胎植入假孕体。将带有外源基因的胚胎植入假孕体。 特点：简单易行，对仪器设备要求不高，但效果不特点

17、：简单易行，对仪器设备要求不高，但效果不 稳定，可重复性差。稳定，可重复性差。 家畜育种学第九章教学指导 4 4、胚胎干细胞介导法、胚胎干细胞介导法 方法：先将目的基因整合到胚胎干细胞，再将转入方法：先将目的基因整合到胚胎干细胞，再将转入 外源基因的胚胎干细胞重新导入囊胚或进行克隆，外源基因的胚胎干细胞重新导入囊胚或进行克隆， 可培育转基因个体。可培育转基因个体。 优缺点：胚胎干细胞是理想的受体细胞，是转基因优缺点：胚胎干细胞是理想的受体细胞，是转基因 动物、细胞核移植、基因疗法等研究领域的一种动物、细胞核移植、基因疗法等研究领域的一种 新的试验材料，具有广泛应用前景。但细胞不易新的试验材料，

18、具有广泛应用前景。但细胞不易 建株。建株。 家畜育种学第九章教学指导 家畜育种学第九章教学指导 （二）转基因克隆动物技术（二）转基因克隆动物技术 转基因克隆动物技术：将动物克隆技术、核转基因克隆动物技术：将动物克隆技术、核 移植技术与转基因技术相结合生产转基因移植技术与转基因技术相结合生产转基因 动物的技术称之。动物的技术称之。 技术要点：技术要点： 将外源基因导入体细胞或胚胎干细胞将外源基因导入体细胞或胚胎干细胞培培 养养筛选核供体筛选核供体核移植受体细胞。核移植受体细胞。 家畜育种学第九章教学指导 家畜育种学第九章教学指导 二、转基因动物技术的意义二、转基因动物技术的意义 转基因动物技术能

19、够克服动物种间固有的生转基因动物技术能够克服动物种间固有的生 殖隔离，实现物种间或分类学上相距更远的殖隔离，实现物种间或分类学上相距更远的 种群间遗传物质的交换。种群间遗传物质的交换。 1 1、改良经济性状；、改良经济性状； 2 2、改进生产性能；改进生产性能； 3 3、改良抗病性；、改良抗病性； 4 4、生产移植用器官；、生产移植用器官； 5 5、生产人类药用蛋白；、生产人类药用蛋白； 家畜育种学第九章教学指导 家畜育种学第九章教学指导 分子育种（分子育种（Molecular breeding)主要是指主要是指 DNA分子标记辅助育种，简称分子标记辅助育种，简称DNA标记辅助标记辅助 育种育

20、种(DNA marker-assisted breeding)，它，它 是一种利用是一种利用DNA水平上的分子标记或水平上的分子标记或DNA标标 记，对生物群体进行遗传改良的技术。记，对生物群体进行遗传改良的技术。 家畜育种学第九章教学指导 标记辅助导入标记辅助导入（marker-assisted introgression) 标记辅助导出标记辅助导出（marker-assisted extragression) 标记辅助预测标记辅助预测（marker-assisted prediction) 标记辅助近交避免标记辅助近交避免（marker-assisted inbreeding avoida

21、nce) 标记辅助保种标记辅助保种（marker-assisted conservation) 根据根据DNADNA标记的用途，分子育种技术可分为：标记的用途，分子育种技术可分为： 家畜育种学第九章教学指导 遗传标记：是指能够遗传的、可以识别的遗传标记：是指能够遗传的、可以识别的 并能明确反映遗传多态性的生物特征。并能明确反映遗传多态性的生物特征。 家畜育种学第九章教学指导 具有多态性，即具有多个等位基因；具有多态性，即具有多个等位基因； 共显性，即在杂合子中通过一定的方法可检测共显性，即在杂合子中通过一定的方法可检测 到两个等位基因的存在；到两个等位基因的存在； 不具有上位性，即一个位点相关

22、的表现型不受不具有上位性，即一个位点相关的表现型不受 其它位点基因型变化的影响；其它位点基因型变化的影响； 表现稳定，对环境的变化不敏感；表现稳定，对环境的变化不敏感； 标记的数量较多；标记的数量较多； 按简单的孟德尔规律遗传。按简单的孟德尔规律遗传。 （一）理想的遗传标记的特征（一）理想的遗传标记的特征 家畜育种学第九章教学指导 （二）遗传标记的种类（二）遗传标记的种类 形态学标记：形态学标记：具有明显遗传多态性（遗传变具有明显遗传多态性（遗传变 异）的外观性状。异）的外观性状。 细胞学标记：细胞学标记：指能明确显示遗传多态性的细指能明确显示遗传多态性的细 胞学特征。胞学特征。 蛋白质标记蛋

23、白质标记 DNADNA标记标记(DNA marker)(DNA marker)：指在指在DNADNA水平上能水平上能 反映核苷酸序列的任何差异的标记。反映核苷酸序列的任何差异的标记。 家畜育种学第九章教学指导 （三）（三）DNADNA标记的类型标记的类型 1 1、基于单碱基突变的、基于单碱基突变的DNADNA标记标记 又称又称SNPSNP（single nucleotide polymorphism） 如：如：RFLPRFLP、 PCR-RFLPPCR-RFLP、SSCPSSCP 2 2、基于重复序列变异的、基于重复序列变异的DNADNA标记标记 如：小卫星、微卫星如：小卫星、微卫星 3 3、

24、基于随机扩增的多态、基于随机扩增的多态DNADNA标记标记 如：如：RAPDRAPD、AFLPAFLP 家畜育种学第九章教学指导 （一）基本概念（一）基本概念 主效基因：对某一数量性状有明显作用的主效基因：对某一数量性状有明显作用的 处于分离状态的单个基因。处于分离状态的单个基因。 一个基因的效应达到一个基因的效应达到0.5-1.00.5-1.0表型标准差时，表型标准差时， 就可以看作是主效基因。就可以看作是主效基因。 家畜育种学第九章教学指导 uantitative rait ocus (Loci) = 数量性数量性 状基因座状基因座：对数量性状产生影响的对数量性状产生影响的 或或（染色体片

25、段）（染色体片段）。 利用（分子）遗传标记，通过标记利用（分子）遗传标记，通过标记-QTL-QTL 连锁分析（基因组扫描）被检测出并被连锁分析（基因组扫描）被检测出并被 定位的定位的QTL。 家畜育种学第九章教学指导 （二）数量性状基因的鉴别方法（二）数量性状基因的鉴别方法 1 1、候选基因法、候选基因法 候选基因：是已知在性状的发展或生理过程候选基因：是已知在性状的发展或生理过程 中具有某种生物学功能并经过测序的基因。中具有某种生物学功能并经过测序的基因。 候选基因法不需特定品种的杂交，只要发现候选基因法不需特定品种的杂交，只要发现 一个候选基因位点上存在多态性，便可直接一个候选基因位点上存

26、在多态性，便可直接 在商业品系中研究该多态性与目标性状之间在商业品系中研究该多态性与目标性状之间 的相关性。的相关性。 家畜育种学第九章教学指导 1 1、选择候选基因、选择候选基因（参考文献，（参考文献，GenBank)GenBank) 2 2、获得用于扩增基因的引物序列、获得用于扩增基因的引物序列(Oligo,primer(Oligo,primer软件软件) ) 3 3、揭示候选基因内的多态性、揭示候选基因内的多态性（RFLPRFLP，SSCPSSCP等）等） 4 4、选择用于进行候选基因分析的群体、选择用于进行候选基因分析的群体 5 5、分析候选基因与性状变异的关系、分析候选基因与性状变异

27、的关系（关联分析）（关联分析） 6 6、进一步证实所发现的候选基因与性状的关系。、进一步证实所发现的候选基因与性状的关系。 候选基因分析的基本方法候选基因分析的基本方法: 家畜育种学第九章教学指导 优点：优点：1 1、统计检验效率较高、统计检验效率较高; ; 2 2、应用范围广；、应用范围广； 3 3、成本低，容易实施；、成本低，容易实施； 4 4、便于应用。、便于应用。 缺点：缺点：1 1、不能找出所有的、不能找出所有的QTLQTL； 2 2、难于确定候选基因就是、难于确定候选基因就是QTLQTL。 候选基因分析的优缺点：候选基因分析的优缺点： 家畜育种学第九章教学指导 2 2、标记、标记-

28、QTL-QTL连锁分析连锁分析( (基因组扫描）基因组扫描） 基因组扫描：在资源群中利用均匀分布在全部染基因组扫描：在资源群中利用均匀分布在全部染 色体上的数十至数百个色体上的数十至数百个DNADNA标记与目标性状表型信标记与目标性状表型信 息进行连锁分析、连锁不平衡分析和传递不平衡息进行连锁分析、连锁不平衡分析和传递不平衡 检验，以扫描到性状控制座位所在的染色体位置。检验，以扫描到性状控制座位所在的染色体位置。 是目前定位是目前定位QTLQTL和未知和未知QTLQTL最常用的方法。最常用的方法。 在畜禽基因组扫描中最常用的分析方法是连锁分在畜禽基因组扫描中最常用的分析方法是连锁分 析，因此将

29、基因组扫描又称标记析，因此将基因组扫描又称标记-QTL-QTL连锁分析连锁分析 家畜育种学第九章教学指导 标记标记-QTL-QTL连锁分析需具备的条件：连锁分析需具备的条件： 1 1、要有理想的遗传标记；、要有理想的遗传标记； 2 2、要有合适的群体用于进行分析；、要有合适的群体用于进行分析； 3 3、在该群体中存在分离的、在该群体中存在分离的QTLQTL。 家畜育种学第九章教学指导 标记标记-QTL-QTL连锁分析的基本步骤连锁分析的基本步骤 1 1、进行试验设计、进行试验设计 2 2、选择遗传标记、选择遗传标记 3 3、收集数据、收集数据 4 4、构建标记连锁图谱、构建标记连锁图谱 5 5

30、、QTLQTL的检测与参数估计的检测与参数估计 家畜育种学第九章教学指导 标记标记-QTL-QTL连锁分析的优缺点连锁分析的优缺点 优点：优点：1 1、成功率高；、成功率高； 2 2、可以检测出基因组中的所有效应较、可以检测出基因组中的所有效应较 大的大的QTLQTL。 缺点：缺点：1 1、成本高，耗时长；、成本高，耗时长； 2 2、统计分析难度较大；、统计分析难度较大； 3 3、很难精确定位；、很难精确定位； 4 4、不便应用。、不便应用。 家畜育种学第九章教学指导 分子遗传学与数量遗传学相结合分子遗传学与数量遗传学相结合 未知基因未知基因 （黑箱）（黑箱） 侯选基因分析侯选基因分析标记标记

31、-QTL-QTL连锁分析连锁分析 标记标记QTLQTL 主主效基因效基因 标记辅助选择（标记辅助选择（MASMAS） 基因辅助选择（基因辅助选择（GASGAS） 家畜育种学第九章教学指导 定义：以现代生物技术与常规选择方法相结定义：以现代生物技术与常规选择方法相结 合合 , , 借助血型、生化物质、借助血型、生化物质、 DNA DNA 分子标分子标 记等遗传标记选择数量性状基因型记等遗传标记选择数量性状基因型 , , 使之使之 能同时用标记位点信息和数量性状表型信能同时用标记位点信息和数量性状表型信 息进行选种的方法。息进行选种的方法。 MASMAS的基础的基础: :是遗传标记的发现和遗传标记与是遗传标记的发现和遗传标记与 数量性状基因座数量性状基因座 (QTL) (QTL) 存在相关和连锁。存在相关和连锁。 家畜育种学第九章教学指导 MASMAS的适用于对下列性状的选择：的适用于对下列性状的选择： 低遗传力性状低遗传力性状 ，这类性状直接选择的效果，这类性状直接选择的效果 很差很差 ； 限性性状限性性状 ，如公猪的产仔性能