家畜育种学家畜遗传资源多样性保护

1、家畜育种学家畜遗传资源多样性保护http:/ 近12000年以来，人类在全球驯化了40余个畜禽物种，约14017个畜禽品种，为人类提供了约90%的动物性食品。 中国有丰富的畜禽品种资源。2004年前调查统计畜禽种质资源576个，其中地方品种426个，培育品种73个，引进品种77个；列入中国各畜禽品种志的品种280个。（以上数据引自2009年第15次全国动物遗传育种学术讨论会杜立新教授的报告）第2页/共65页http:/ 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

2、胁，家畜品种、类群等资源受到严重破坏，濒临灭绝。第3页/共65页http:/ 言言l我国地方畜禽类群是中华民族的宝贵遗产，对我国畜牧业的可持续发展有极其重要的意义。l但是因为某些地方类群的生产性能不能适应变化中的市场需求，或由于人们对有些地方类群资源的优良特性认识不足，简单地引入外来品种取代或盲目杂交改良，致使其中一些极有潜在遗传和经济价值的地方类群数量下降。l2000年调查的17个省331个类群中，处于濒危或将要灭绝的类群有59个，另有7个类群已经灭绝。同时约有93%的猪、44%的马和驴、35%的牛、20%的家禽、15%的绵山羊种质资源受到不同程度的威胁。第5页/共65页http:/ 第6页

3、/共65页http:/ 遗传资源多样性及其评估遗传资源多样性及其评估一、概念（一）生物多样性： 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，指种内的基因变异 物种多样性：是指地球上所有物种 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 畜禽种质资源是生物多样性的一个组成部分第8页/共65页http:/ 同种家畜不同品种和类型是家畜多样性的重要形式 品种是家畜遗传多样性的主要表现形式，是遗传资源研究的重要对象。 遗传资源的实质是基因资源（gene resource），品种就是一些特定基因及其组

4、合汇集在一起的基因库（gene pool），是培育优良品种和利用杂种优势的良好原材料。家畜遗传资源构成 传统的家畜家禽、驯化程度较低的哺乳类和鸟类动物、主要家畜的近缘野生动物。家畜遗传资源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（二）家畜遗传资源多样性（二）家畜遗传资源多样性第9页/共65页http:/ 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较低，遗传多样性丰富 遗传变异为种群内的选育提供了基础E 保持畜种内丰富的遗传多样性，可以维持

5、对未知需求的足够应变能力。（三）家畜品种内的遗传多样性（三）家畜品种内的遗传多样性第10页/共65页http:/ characteristics）即遗传特性（genetic characteristics），作为遗传资源的某一种群所特有的、能稳定遗传的特性，是家畜品种的固有属性。l种质特性的具体表现 表型特征 生长、胴体及产品品质特征 繁殖特性 适应性与抗性 解剖学及生理生化特性 特色性状及其相关基因第11页/共65页http:/ DNA、microsatellite DNA座 等从研究对象分：l品种内l品种间l种间第13页/共65页http:/ 家畜遗传资源的保护家畜遗传资源的保护一、家畜遗

6、传资源保护的对象二、国内外畜禽品种资源状况三、家畜遗传资源保护的目标与任务四、家畜遗传资源保护的理论与方法第14页/共65页http:/ 目前全球约5000余个畜禽品种l 近代良种在全球畜牧生产中逐渐占居主导地位 l 许多家畜品种正面临灭绝的威胁，约有1200到1600个品种处于危险境地l 每年大约有50多个品种消失l 相当大一部分品种的数量正日益减少二、国内外畜禽品种资源状况二、国内外畜禽品种资源状况第16页/共65页http:/ 我国畜禽品种资源状况：“七五”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。l 2004年调查统计，畜禽种质资源576个，其中地

7、方品种426个，培育品种73个，引进品种77个；列入中国各畜禽品种志的品种280个。l 数十年来很大一部分品种资源遭到严重的破坏。马驴黄牛水牛骆驼绵羊山羊猪鸡鸭鹅火鸡66个20个73个20个4个79个48个113个109个35个21个3个二、国内外畜禽品种资源状况二、国内外畜禽品种资源状况第18页/共65页http:/ 绵羊l细毛羊、半细毛羊、粗毛羊、裘皮羊和羔皮羊u 山羊l乳用山羊、毛用山羊、绒用山羊和皮用山羊u 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

8、。我国羊品种资源我国羊品种资源第21页/共65页http:/ l畜禽品种资源种类多 传统畜禽的固有品种多，育种素材丰富l在起源系统方面具有优势 与欧美品种关系疏远 多数畜种包含着各有特点的不同种系 畜禽与自然生息的野生原种并存l具有多样化的生态类型l具有丰富多彩的生产力类型 第23页/共65页http:/ l肉脂品质好l对农副产品饲料具有良好的利用能力l繁殖力强l水禽卵用和肉用生产力高l多方面的抗逆性 l群体中遗传性有害性状的频率相对较低 第24页/共65页http:/ 14 148 53 185第25页/共65页http:/ l危机的表现l地方品种呈急剧减少的趋势，甚至濒临灭绝l品种高度单一

9、化 l 猪：欧洲基本上是大约克和长白的天下；北美，除上述品种外，多数是杜洛克和汉普夏。l 奶牛：黑白花奶牛、西门塔尔牛l 鸡：蛋用品种基本上只有白壳蛋、褐壳蛋两大类型和一些合成品系；肉用鸡几乎都是白洛克和科尼什等少数品种的杂交种。l危机的原因l高产品种对低产品种的排挤 l盲目杂交 l掠夺性开发利用 第26页/共65页http:/ u家畜遗传资源保护的概念：家畜的遗传资源又叫种质资源、品种资源或基因资源，保存家畜遗传资源又叫保种。u家畜遗传资源保护的目的：获得最大的持续利益，并保持满足未来需求的潜力。u任务l妥善保存现有现有畜禽的种群（品种、品系、品族、类型或其它种群），使之免遭混杂和灭绝。l严

10、格地说，是妥善保存现有畜禽种群的基因库，使其中所有的基因都不丢失，无论它目前是否有利。第27页/共65页http:/ 理想群体：群体含量世代间保持恒定、公母各半、随机交配、世代不重叠、无选择和突变的群体。 群体有效含量：与理想群体有相同基因频率方差或相同的杂合度衰减率的群体含量，用Ne表示。 理想群体中亲子代间基因频率抽样方差和杂合度衰减率： 近交系数增量 ：即杂合度衰减率，反映群体遗传结构中基因的平均纯合速度。保种群的有效含量保种群的有效含量F NeFNeppS21212第30页/共65页http:/ 群体规模与近交增量群体规模与近交增量第32页/共65页http:/ )，这使得群体有效含量

11、比实际群体规模要小：fm8181NNF性别比例与近交增量性别比例与近交增量E随机留种条件下，群体近交系数增量为：E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。mfmfeeNNNNNNNN441411fm第33页/共65页http:/ 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。l 家系等量留种条件下，群体平均近交系数增量为： fm321323NNF留种方式与近交增量留种方式与近交增量l 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。第34页/共65页

12、http:/ 实际群体中基因的传递有四个途径： 种公畜公畜（mm）、种公畜母畜（mf） 种母畜公畜（fm）、种母畜母畜（ff）l 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有差异，近交增量为：亲本的贡献与近交增量亲本的贡献与近交增量2mf2fmmfmm,fm2mmm22321NNCovNNNF2fm2mffmff,mf2fff22321NNCovNNNl 群体平均近交系数增量随各方差、协方差增加而提高。l 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。第35页/共65页http:/ 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

13、体间交配；将群体划分为几个不同的亲缘关系较远的亚群，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。交配系统与近交增量交配系统与近交增量第36页/共65页http:/ 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和均数：世代间群体规模的波动与近交增量tNNNtF1112121 v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。tNNNtNe1111121第37页/共65页http:/ 若采用完全随机留种，群体平均近交系数增量为：例题 若采用家系等量留种，

14、群体平均近交系数增量为：015. 0508110818181fmNNF010. 05032110323321323fmNNF第39页/共65页http:/ 如果保持种公、母畜各如果保持种公、母畜各3030头，并且采用各家系头，并且采用各家系等量留种，近交增量为：等量留种，近交增量为： 如果初始群体近交系数为零，如果初始群体近交系数为零，完全随机留种情情况下从第况下从第1 1到第到第5 5代时的群体平均近交系数各为代时的群体平均近交系数各为多大？多大？0042. 0308181321323mfmNNNF0728. 0015. 011115ttFF第40页/共65页http:/ 如果初始群体只有种

15、公畜2头，种母畜8头，以后4个世代保持种公畜10头，种母畜50头，在随机留种情况下，平均的近交系数增量是多大？此时群体的平均近交系数是多大？ 上述各种情况下的群体有效含量是多少？上述各种情况下的群体有效含量是多少？0276. 003. 048412415211112121tNNNtF 1307. 00276. 011115ttFF 33.33015. 02121eFN 完全随机留种情况下：类似地可以得到其它三种情况（、和）分别为：50、120、18.12。 第41页/共65页http:/ 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保种群实行各家系等量留种制定合

16、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42页/共65页http:/ 新技术在遗传多样性保护中的应用新技术在遗传多样性保护中的应用一、种群遗传变异分析（分子遗传学技术） 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)单链构象DN

17、A多态（SSCP)双链构象DNA多态（DSCP）第44页/共65页http:/ 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，一般用杂合度表示。 利用DNA多态性，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）一、种群遗传变异分析（分子遗传学技术）第45页/共65页http:/ 家畜遗传资源保存的主要问题家畜遗传资源保存的主要问题 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。一、保种与选育的矛盾E传统保

18、种与选育目标是对立的。传统保种与选育目标是对立的。E系统保种：将保种与选育结合起来。系统保种：将保种与选育结合起来。第47页/共65页http:/ 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。二、短期利益与长远利益的矛盾二、短期利益与长远利益的矛盾第48页/共65页http:/ 大多保种理论研究者集中在发达国家和地区，而大多数发展中国家或地区却承担保种任务。E这种区域的不平衡性影响了保种成效，因此，发展中国家的保种应得到发达国家的支持。第49页/共65页http:/ 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。五、保种资金的投入 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； 社会团体或个人的赞助，是有效的补充； 遗传资源的综合开发利用，是积极主动筹资保种的有效途径。第51页/共65页http:/ 家畜遗传资源的管理与利用家畜遗传资源的管理与利用一、畜牧法中关于畜禽遗传资源保护的规定l国家建立畜禽遗传资源保护制度。l国务院畜牧兽医行政主管部门设立设立由专家组成的“国家畜禽遗传资源委员会”，负责鉴定遗传资源、评估新品种、审定配套系、论证遗传资源的保护和利用l国务院畜牧兽医行政主管部门组织资源调查、公布资源保护名录、制订