1、,第13章 家畜遺傳資源多樣性保護,引 言 第一節(jié) 遺傳資源多樣性及其評估 第二節(jié) 家畜遺傳資源的保護 第三節(jié) 新技術(shù)在遺傳資源護中的應(yīng)用 第四節(jié) 家畜遺傳資源保存中存在的問題 第五節(jié) 家畜遺傳資源的管理與利用,引 言,畜禽遺傳資源是重要的生物資源，它是生物多樣性的重要組成部分，也是生態(tài)系統(tǒng)的有機組成，畜禽遺傳資源保護是關(guān)系到畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展和生物多樣性的重大問題。 畜禽遺傳資源具有不可再生性，一旦喪失，就無可挽回。 畜禽遺傳資源的枯竭，將使畜牧業(yè)面對自然條件的變化（如突變出現(xiàn)新的病原體以及日愈加劇的環(huán)境惡化）喪失自我調(diào)節(jié)和抗衡的能力。,引 言,近12000年以來，人類在全球馴化了40余個畜禽

2、物種，約14017個畜禽品種，為人類提供了約90%的動物性食品。 中國有豐富的畜禽品種資源。2004年前調(diào)查統(tǒng)計畜禽種質(zhì)資源576個，其中地方品種426個，培育品種73個，引進(jìn)品種77個；列入中國各畜禽品種志的品種280個。 （以上數(shù)據(jù)引自2009年第15次全國動物遺傳育種學(xué)術(shù)討論會杜立新教授的報告）,數(shù)十年來，家畜生產(chǎn)性能得到前所未有的改進(jìn),奶牛的產(chǎn)奶量幾乎是25年前的2倍 近十多年來商品豬的脂肪減少了30%多 肉雞上市天數(shù)也縮短了近兩周,與此同時家畜遺傳資源多樣性也受到嚴(yán)重的威脅，家畜品種、類群等資源受到嚴(yán)重破壞，瀕臨滅絕。,引 言,引 言,由于為數(shù)不多的品種的良種化推廣和雜交改良的普及，

3、在世界范圍內(nèi)逐漸取代了當(dāng)?shù)毓逃行笄萜贩N，使地方畜禽遺傳資源日趨貧乏，遺傳變異性愈來愈窄。 全球畜禽品種資源目前正以前所未有的速度遞減，2004年，F(xiàn)AO估計全球有35%的家畜品種和63%的家禽品種面臨滅頂之災(zāi)，世界上畜禽品種以每周減少1-2個的速度消失，其中滅絕速度最快的畜種是馬、牛和豬。 歐美等國家在認(rèn)識到畜禽資源的重要性之后，紛紛加強了畜禽遺傳資源保護的組織與管理，以及生物技術(shù)保種的科學(xué)研究，并廣泛實施了常規(guī)保種項目。,引 言,我國地方畜禽類群是中華民族的寶貴遺產(chǎn)，對我國畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有極其重要的意義。 但是因為某些地方類群的生產(chǎn)性能不能適應(yīng)變化中的市場需求，或由于人們對有些地方類群資

4、源的優(yōu)良特性認(rèn)識不足，簡單地引入外來品種取代或盲目雜交改良，致使其中一些極有潛在遺傳和經(jīng)濟價值的地方類群數(shù)量下降。 2000年調(diào)查的17個省331個類群中，處于瀕危或?qū)⒁獪缃^的類群有59個，另有7個類群已經(jīng)滅絕。同時約有93%的豬、44%的馬和驢、35%的牛、20%的家禽、15%的綿山羊種質(zhì)資源受到不同程度的威脅。,世界各國十分重視家畜遺傳資源的保護 1992年6月的167個國家簽署了生物多樣性公約 許多國家制定家畜遺傳資源管理計劃和保護措施 國內(nèi)自“六五”以來，就將家畜遺傳資源研究列為國家科技攻關(guān)項目 1994年我國正式頒布了種畜禽管理條例和種畜禽管理條例實施細(xì)則 1996年正式成立了國家家

5、畜禽品種遺傳資源委員會和國家家畜品種專業(yè)審定委員會,引 言,1998年以來，農(nóng)業(yè)部將畜禽品種資源的保護和開發(fā)利用列為畜禽良種繁育體系建設(shè)的重要組成部分。 2003年以來，家畜品種資源保護提到了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的高度。 2005年，全國人大常委會通過了畜牧法，對畜禽遺傳資源保護利用作出了全面規(guī)定，明確了資源保護利用工作的責(zé)任，為新時期開展畜禽遺傳資源保護利用工作提供了法律保障。,引 言,第一節(jié) 遺傳資源多樣性及其評估,一、概念 （一）生物多樣性： 在某一特定區(qū)域內(nèi)，植物、動物、微生物在基因、物種和生態(tài)系統(tǒng)三個水平上多樣性的總和 基因多樣性：也稱遺傳多樣性，指種內(nèi)的基因變異 物種多樣性：是指地球上所

6、有物種 生態(tài)系統(tǒng)多樣性：是指生物圈內(nèi)和生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的棲息地、生物群落以及生態(tài)過程變化的多樣性 畜禽種質(zhì)資源是生物多樣性的一個組成部分,家畜遺傳資源多樣性的表現(xiàn)：種、品種、品系 同種家畜不同品種和類型是家畜多樣性的重要形式 品種是家畜遺傳多樣性的主要表現(xiàn)形式，是遺傳資源研究的重要對象。 遺傳資源的實質(zhì)是基因資源（gene resource），品種就是一些特定基因及其組合匯集在一起的基因庫（gene pool），是培育優(yōu)良品種和利用雜種優(yōu)勢的良好原材料。 家畜遺傳資源構(gòu)成 傳統(tǒng)的家畜家禽、馴化程度較低的哺乳類和鳥類動物、主要家畜的近緣野生動物。 家畜遺傳資源多樣性是生物多樣性中一個重要組成部分 它在

7、物種多樣性中所占的比例很小但非常重要 家畜遺傳多樣性的丟失比野生物種多樣性的丟失對人類利益的損害更大,（二）家畜遺傳資源多樣性,家畜品種內(nèi)個體間的遺傳變異很大 研究證實，在DNA水平上個體間的遺傳差異很大 地方品種類群選育程度較低，遺傳多樣性豐富 遺傳變異為種群內(nèi)的選育提供了基礎(chǔ) 保持畜種內(nèi)豐富的遺傳多樣性，可以維持對未知需求的足夠應(yīng)變能力。,（三）家畜品種內(nèi)的遺傳多樣性,二、家畜種質(zhì)特性的評估,種質(zhì)特性（germplasm characteristics）即遺傳特性（genetic characteristics），作為遺傳資源的某一種群所特有的、能穩(wěn)定遺傳的特性，是家畜品種的固有屬性。 種

8、質(zhì)特性的具體表現(xiàn) 表型特征 生長、胴體及產(chǎn)品品質(zhì)特征 繁殖特性 適應(yīng)性與抗性 解剖學(xué)及生理生化特性 特色性狀及其相關(guān)基因,二、家畜種質(zhì)特性的評估,種質(zhì)特性評估的意義 為遺傳資源保護提供科學(xué)依據(jù) 發(fā)掘新的珍貴性狀或遺傳資源 為拓寬畜產(chǎn)品開發(fā)種類或開發(fā)渠道提供參考 為品種的遺傳分類提供依據(jù)，揭示品種的起源、演化歷程。,三、家畜遺傳多樣性的評估,評估層次及指標(biāo) 從研究水平分： 染色體多態(tài)性：核型、帶型 蛋白質(zhì)多態(tài)性：紅/白細(xì)胞抗原型、血液蛋白（酶）型 DNA多態(tài)性：SNPs、RFLP、AFLP、mtDNA、microsatellite DNA、microsatellite DNA座 等 從研究對象分

9、： 品種內(nèi) 品種間 種間,第二節(jié) 家畜遺傳資源的保護,一、家畜遺傳資源保護的對象 二、國內(nèi)外畜禽品種資源狀況 三、家畜遺傳資源保護的目標(biāo)與任務(wù) 四、家畜遺傳資源保護的理論與方法,一、家畜遺傳資源保護的對象,（一）保護物種多樣性 人類馴化的40多種哺乳動物和鳥類 一些稀少畜禽：如高原地區(qū)豚鼠、羊駝、無峰駝、牦牛，沙漠地區(qū)的駱駝，北極地區(qū)的麝牛、馴鹿，南極地區(qū)的企鵝， 重點保護目前廣泛飼養(yǎng)的畜禽只有7種哺乳動物：水牛、黃牛、山羊、馬、豬、綿羊、兔，6種禽類動物：雞、鴨、鵝、火雞、鴿子、鵪鶉。 （二）保護品種的多樣性,目前全球約5000余個畜禽品種 近代良種在全球畜牧生產(chǎn)中逐漸占居主導(dǎo)地位 許多家畜

10、品種正面臨滅絕的威脅，約有1200到1600個品種處于危險境地 每年大約有50多個品種消失 相當(dāng)大一部分品種的數(shù)量正日益減少,二、國內(nèi)外畜禽品種資源狀況,近代良種的局限性 全都起源于西歐，起源地域狹窄，種內(nèi)不同品種間親緣關(guān)系密切，不足以保證穩(wěn)定持續(xù)的畜牧業(yè)發(fā)展。 長期繁育在溫帶氣候及高度集約化的飼養(yǎng)體制或優(yōu)良草地的特定環(huán)境中，不足以滿足人類在世界上各種生態(tài)環(huán)境中發(fā)展畜牧業(yè)的需要。 經(jīng)歷過長期閉鎖繁育和近交育種，群體純合程度較高。有許多未知的有利基因在純合過程中隨機損失，導(dǎo)致這些品種的進(jìn)一步改進(jìn)潛力很有限。 在近現(xiàn)代高強度“專門化”選擇的過程中，造成了產(chǎn)品類型單調(diào)，不能滿足社會對畜產(chǎn)品多樣化的要

11、求。,二、國內(nèi)外畜禽品種資源狀況,我國畜禽品種資源狀況：“七五”全國性畜禽遺傳資源普查、“同種異名”歸并后，確認(rèn)全國擁有畜禽品種和類群596個。 2004年調(diào)查統(tǒng)計，畜禽種質(zhì)資源576個，其中地方品種426個，培育品種73個，引進(jìn)品種77個；列入中國各畜禽品種志的品種280個。 數(shù)十年來很大一部分品種資源遭到嚴(yán)重的破壞。,二、國內(nèi)外畜禽品種資源狀況,我國的地方豬種主要可以分為6個類型 華北、華中、華南、西南、江海和高原型豬 每一類型中都有許多具有獨特性能的品種，例如高繁殖性能的太湖豬，耐寒體大的東北民豬，瘦肉率高的榮昌豬，適于腌制優(yōu)質(zhì)火腿的金華豬，體型特小的香豬，耐寒抗缺氧的藏豬等。,我國豬品

12、種資源,我國飼養(yǎng)的一億多頭牛中，可以分為6個類型： 乳用牛、肉用牛、乳肉兼用牛，黃牛、水牛和牦牛 擁有許多著名的地方品種或類型 乳肉兼用品種三河牛 體高力大、步伐輕快、性情溫順的南陽牛 行動迅速、水旱兩用的延邊牛 產(chǎn)于湖南、江蘇、四川等地的大型役用水牛等,我國牛品種資源,綿羊 細(xì)毛羊、半細(xì)毛羊、粗毛羊、裘皮羊和羔皮羊 山羊 乳用山羊、毛用山羊、絨用山羊和皮用山羊 我國羊品種中，生態(tài)適應(yīng)性特別良好的蒙古羊、哈薩克羊和藏羊，以獨特二毛裘皮聞名的灘羊，繁殖力高、適于舍飼、羔皮品質(zhì)優(yōu)良的湖羊，皮優(yōu)良的中衛(wèi)沙毛山羊，以及著名的遼寧絨山羊和內(nèi)蒙絨山羊等。,我國羊品種資源,我國家禽品種資源,家禽：蛋用型、肉

13、用型、兼用型、觀賞型、藥用型等 骨細(xì)、肉嫩、味鮮的北京油雞 體小、省料、年產(chǎn)蛋200枚左右的仙居雞 絲毛、烏骨、名貴藥用的泰和雞 體小、胸肌發(fā)達(dá)、能夠飛翔的藏雞 生長快、產(chǎn)蛋多的北京鴨 體型特大的獅頭鵝。,我國家畜遺傳資源優(yōu)勢,畜禽品種資源種類多 傳統(tǒng)畜禽的固有品種多，育種素材豐富 在起源系統(tǒng)方面具有優(yōu)勢 與歐美品種關(guān)系疏遠(yuǎn) 多數(shù)畜種包含著各有特點的不同種系 畜禽與自然生息的野生原種并存 具有多樣化的生態(tài)類型 具有豐富多彩的生產(chǎn)力類型,我國家畜的優(yōu)良特性,肉脂品質(zhì)好 對農(nóng)副產(chǎn)品飼料具有良好的利用能力 繁殖力強 水禽卵用和肉用生產(chǎn)力高 多方面的抗逆性 群體中遺傳性有害性狀的頻率相對較低,我國畜禽

14、品種資源面臨的形勢,合計 14 148 53 185,世界性的家畜遺傳資源危機,危機的表現(xiàn) 地方品種呈急劇減少的趨勢，甚至瀕臨滅絕 品種高度單一化 豬：歐洲基本上是大約克和長白的天下；北美，除上述品種外，多數(shù)是杜洛克和漢普夏。 奶牛：黑白花奶牛、西門塔爾牛 雞：蛋用品種基本上只有白殼蛋、褐殼蛋兩大類型和一些合成品系；肉用雞幾乎都是白洛克和科尼什等少數(shù)品種的雜交種。 危機的原因 高產(chǎn)品種對低產(chǎn)品種的排擠 盲目雜交 掠奪性開發(fā)利用,三、家畜遺傳資源保護的目的與任務(wù),家畜遺傳資源保護的概念：家畜的遺傳資源又叫種質(zhì)資源、品種資源或基因資源，保存家畜遺傳資源又叫保種。 家畜遺傳資源保護的目的：獲得最大的

15、持續(xù)利益，并保持滿足未來需求的潛力。 任務(wù) 妥善保存現(xiàn)有現(xiàn)有畜禽的種群（品種、品系、品族、類型或其它種群），使之免遭混雜和滅絕。 嚴(yán)格地說，是妥善保存現(xiàn)有畜禽種群的基因庫，使其中所有的基因都不丟失，無論它目前是否有利。,保種的意義,經(jīng)濟意義 保護可利用的遺傳變異，當(dāng)畜產(chǎn)品消費結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)條件發(fā)生改變，借助品種資源，生產(chǎn)者能夠迅速地作出相關(guān)的反應(yīng)。 科學(xué)意義 畜禽遺傳資源是動物遺傳育種研究的基礎(chǔ)； 利用群體間以及個體間的遺傳變異研究動物的發(fā)育和生理機制； 分析動物進(jìn)化、馴化、品種形成過程。 文化和歷史意義 畜禽遺傳資源的保存可為一個國家或地區(qū)的文化歷史遺產(chǎn)提供活的見證； 對于瀕危畜禽遺傳資源的保存

16、，應(yīng)該象對待一個國家其它文化遺產(chǎn)一樣給予高度的重視。,四、家畜遺傳資源保護的理論與方法,（一）原位保存 保存一個群體基因庫的平衡，力爭保存每個基因。 一個規(guī)模大的群體，實行隨機留種和交配，保證不受突變、選擇、遷移、遺傳漂變等影響。 閉鎖的有限保種群體很易導(dǎo)致群體隨機遺傳漂變 遺傳漂變的大小可依據(jù)群體有效含量來預(yù)測,理想群體：群體含量世代間保持恒定、公母各半、隨機交配、世代不重疊、無選擇和突變的群體。 群體有效含量：與理想群體有相同基因頻率方差或相同的雜合度衰減率的群體含量，用Ne表示。 理想群體中親子代間基因頻率抽樣方差和雜合度衰減率： 近交系數(shù)增量 ：即雜合度衰減率，反映群體遺傳結(jié)構(gòu)中基因的

17、平均純合速度。,保種群的有效含量,影響近交系數(shù)增量的因素,群體規(guī)模 性別比例 留種方式 親本貢獻(xiàn) 交配系統(tǒng) 世代間群體規(guī)模的波動 世代間隔,群體規(guī)模是影響群體平均近交系數(shù)增量最重要的因素，對理想群體而言，兩者的關(guān)系如下：,群體規(guī)模與近交增量,一般家畜群體中種公畜數(shù)量(Nm)遠(yuǎn)少于母畜數(shù)量(Nf )，這使得群體有效含量比實際群體規(guī)模要?。?性別比例與近交增量,隨機留種條件下，群體近交系數(shù)增量為： 種公畜數(shù)量對群體有效含量的影響遠(yuǎn)大于種母畜，為了在保種群中維持較大的群體有效含量，必須保持有一定數(shù)量的種公畜。,在保種群體中，留種方式有兩種，即隨機留種和各家系等量留種。 家系等量留種條件下，群體平均近

18、交系數(shù)增量為：,留種方式與近交增量,當(dāng)種母畜數(shù)與種公畜數(shù)目相等，家系等量留種時的近交系數(shù)增量僅相當(dāng)于隨機留種時的一半，這時的群體有效含量提高近一倍。,實際群體中基因的傳遞有四個途徑： 種公畜公畜（mm）、種公畜母畜（mf） 種母畜公畜（fm）、種母畜母畜（ff） 四個途徑傳遞的基因數(shù)目是不同的，即親本對下一代的貢獻(xiàn)有差異，近交增量為：,親本的貢獻(xiàn)與近交增量,群體平均近交系數(shù)增量隨各方差、協(xié)方差增加而提高。 減少種畜在提供后代數(shù)目上的變異，是降低近交系數(shù)增量的重要手段。,異型交配可保持群體的雜合性，降低近交增量 在隨機交配的基礎(chǔ)上，人為地避免親緣關(guān)系較近的個體間交配； 將群體劃分為幾個不同的親緣

19、關(guān)系較遠(yuǎn)的亞群，在亞群間計劃交配，可控制群體平均近交系數(shù)的增長。 對長期保種的群體而言，更主要的是控制群體規(guī)模。,交配系統(tǒng)與近交增量,若群體在不同世代的規(guī)模是變化的，則t個世代平均的群體有效含量是各世代群體有效含量的調(diào)和均數(shù)：,世代間群體規(guī)模的波動與近交增量,群體平均近交系數(shù)增量主要取決于有效含量最小的世代群體規(guī)模，群體有效含量越小，它導(dǎo)致群體遺傳漂變越嚴(yán)重。,世代間隔不直接影響群體近交增量； 它與一定時間內(nèi)的群體遺傳結(jié)構(gòu)變化速度密切相關(guān)； 世代間隔的延長可以有效減緩群體的遺傳變化，有利于遺傳資源的長期保存。,世代間隔與近交增量,在一個設(shè)計的保種群體中，有種公畜10頭，種母畜50頭。 若采用完

20、全隨機留種，群體平均近交系數(shù)增量為：,例題, 若采用家系等量留種，群體平均近交系數(shù)增量為：, 如果保持種公、母畜各30頭，并且采用各家系等量留種，近交增量為：, 如果初始群體近交系數(shù)為零，完全隨機留種情況下從第1到第5代時的群體平均近交系數(shù)各為多大？, 如果初始群體只有種公畜2頭，種母畜8頭，以后4個世代保持種公畜10頭，種母畜50頭，在隨機留種情況下，平均的近交系數(shù)增量是多大？此時群體的平均近交系數(shù)是多大？, 上述各種情況下的群體有效含量是多少？,完全隨機留種情況下：,類似地可以得到其它三種情況（、和）分別為：50、120、18.12。,原位保存的基本方法,劃定良種基地：基地禁止引進(jìn)其它品種

21、的種畜 建立保種群：在良種基地建立足夠數(shù)量的保種群 實行各家系等量留種 制定合理的交配制度：在保種群體中避免同胞交配 適當(dāng)延長世代間隔，也可以降低群體近交系數(shù)增量 外界環(huán)境條件相對穩(wěn)定，防止基因突變 在保種群中一般不進(jìn)行選擇,二、冷凍保存,家畜品種資源易位保存的主要形式之一。 低溫冷凍技術(shù)對大多數(shù)畜禽的精液進(jìn)行長期保存已基本可行。 冷凍精液的缺陷是，若想要獲得與現(xiàn)有遺傳特性基本一致的純種，必須通過利用冷凍精液對畜群進(jìn)行一系列的回交。 為了克服冷凍精液的缺陷，最好是結(jié)合冷凍胚胎來進(jìn)行畜禽的易位保存。,第三節(jié) 新技術(shù)在遺傳多樣性保護中的應(yīng)用,一、種群遺傳變異分析（分子遺傳學(xué)技術(shù)） 分析種群內(nèi)和種群

22、間的遺傳變異，是家畜保種的基礎(chǔ)工作。 對遺傳變異的分析已經(jīng)從表型、蛋白質(zhì)多態(tài)深入到DNA分子水平。 利用DNA多態(tài)性可以更全面、準(zhǔn)確地分析種群的遺傳變異。,限制性片段長度多態(tài)（RFLP) 擴增片段長度多態(tài)（AFLP) 可變數(shù)目序列重復(fù)（VNTR) 微衛(wèi)星（microsatellite) 簡單序列重復(fù)（SSR) 單鏈構(gòu)象DNA多態(tài)（SSCP) 雙鏈構(gòu)象DNA多態(tài)（DSCP）,利用DNA分子多態(tài)性和相應(yīng)的基因頻率計算群體的遺傳多樣性，一般用雜合度表示。 利用DNA多態(tài)性，可以進(jìn)行種群間親緣關(guān)系分析，即計算種群間的遺傳距離（genetic distance，D）,一、種群遺傳變異分析（分子遺傳學(xué)技術(shù)

23、）,二、基因工程技術(shù),構(gòu)建遺傳圖譜和物理圖譜 克隆特定基因 基因轉(zhuǎn)移 核移植 通過構(gòu)建DNA文庫保存特殊基因,第四節(jié) 家畜遺傳資源保存的主要問題,家畜品種的改良為了改善生產(chǎn)性能、選擇的目的是要打破群體遺傳結(jié)構(gòu)的平衡。 保種的目的在于全面地維持群體遺傳結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、保種群體應(yīng)避免選擇、突變、遷移、近交等因素，同時要盡量降低遺傳漂變。,一、保種與選育的矛盾,傳統(tǒng)保種與選育目標(biāo)是對立的。 系統(tǒng)保種：將保種與選育結(jié)合起來。,短期利益：保種是一項缺乏經(jīng)濟效益的工作。 長遠(yuǎn)利益：保種對于畜牧生產(chǎn)乃至社會發(fā)展都具有長期效益。但是： 資源應(yīng)用價值難于評價 長遠(yuǎn)經(jīng)濟利益非常模糊 公益事業(yè)：需要政府和社會團體的支持

24、，甚至全球性的國際組織和政府間的合作。,二、短期利益與長遠(yuǎn)利益的矛盾,三、保種任務(wù)的區(qū)域性不平衡,發(fā)達(dá)國家：少數(shù)優(yōu)秀品種取代多數(shù)地方品種。 發(fā)展中國家：仍擁有相對豐富的遺傳資源。,大多保種理論研究者集中在發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，而大多數(shù)發(fā)展中國家或地區(qū)卻承擔(dān)保種任務(wù)。,這種區(qū)域的不平衡性影響了保種成效，因此，發(fā)展中國家的保種應(yīng)得到發(fā)達(dá)國家的支持。,畜禽遺傳資源保存的三種主要方法：,四、保種方式的多樣化,活體原位保種： 需要設(shè)立保種群體，維持成本很高，可靠性差。 超低溫冷凍方法保種（配子、胚胎、體細(xì)胞） 作為活體原位保種的補充方式，技術(shù)、費用和可靠性在不同的家畜有所不同。 DNA基因組文庫保種 目前基本上處于研究階段，這是一種最安全、最可靠、維持費用最低的遺傳資源保存方法。,三種方法各有利弊，需要共同使用，互為補充。,保種是一項耗資巨大的工作，需要設(shè)法多渠道地籌措保種資金。,五、保種資金的投入,政府財政投入，它是保種的基礎(chǔ)； 國際社會的支持，有