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2014我国奶牛分子育种的研究进展

    奶业是我国畜牧业的重要组成部分,从产值结构来说,畜牧业中处于第一位的是牛奶,占总产值的20%左右;第二位是牛肉,也占20%左右。据统计,我国现有存栏奶牛400多万头,平均单产奶量2.8~3吨;我国的奶牛年产量比世界发达国家平均低2000kg,发达国家为8000kg,而中国只有6000kg。优质的奶牛品种是牛奶产量高的主要原因,专家预测,采用分子育种可使牛的产奶量提高到年平均12000kg。
    随着分子生物学、分子遗传学的发展,以及现代生物技术应用于遗传育种的各个领域,在奶牛育种中,重要产奶性状包括305天产奶量、乳脂量、乳蛋白含量、乳脂率和乳蛋白率等为数量性状,是由微效多基因决定的,并受到环境因素的影响。通过对产奶性状密切相关的且与数量性状基因座位紧密连锁的分子遗传标记的选择,达到提高育种值的准确度和早期选种的目的,从而在育种中获得较大遗传进展。本文综述了目前奶牛分子育种的研究进展,以期为奶牛育种提供参考。

1奶牛分子育种
    奶牛的低遗传力,用传统的表型选择提高性状很困难,目前研究主要着重不同品种重要性状QTL图谱的建立和分子遗传标记的鉴定。
1.1奶牛标记辅助选择
    传统育种学逐渐被分子育种学所改造,分子标记辅助选择和育种等新技术得到了不断发展。以标记信息作为辅助信息,对该数量性状进行选择,以在育种中获得较大的遗传进展。Soller和Backman(1983)[2]以某种遗传标记与QTL存在的连锁关系为理论依据,提出了“标记辅助选择(MAS)”。
Kashi等(1990)在奶牛上用MAS对后备公牛进行性状基因筛选,后裔测定方法提高20%~30%的遗传进展。绝大多数关于MAS的研究都只考虑了单个性状,而实际育种往往需要同时对几个性状进行选择,最近已有人开展多个性状的MAS研究。
    利用分子遗传标记与某些生产性能、抗病性等功能基因或QTL间的连锁关系,可将一些功能基因或QTL定位在染色体上或连锁群中进行早期选种,从而缩短世代间隔,提高选择强度、选种效率和准确度[4]。MAS将能成为奶牛品种改良的有效方法。
1.2基因定位
    基因定位(GeneMapping)是将基因定位于某一染色体特定的区段,并测定基因在染色体上线性排列的顺序与相互之间的距离。牛基因定位的研究内容包括以下两大方面。
一是构建牛遗传图谱。牛遗传图谱(GeneMapping)或称牛连锁图谱(GeneMapping)。连锁图谱是构建与表型性状基因座位紧密连锁的DNA标记图谱,反映基因组遗传标记之间相对关系。牛遗传图谱主要分析牛重要经济性状(通常是QTL)在基因组中的位置及其对表型性状的贡献率。两个位点间的距离用厘摩(Genti-Morgan,cM)来表示。牛遗传图谱是定位重要生产性状基因和标记辅助选择技术的基础。牛的第一张微卫星标记遗传连锁图谱1994年由Barendse建成。最近以来研究人员主要进行29条常染色体和2条性染色体的各单条染色体连锁图谱的构建和完善。

2转基因育种
    转基因育种即通过基因转移技术将外源性基因导入奶牛基因组中,从而达到改良奶牛重要生产性状或非常规性育种性状的目标。
2.1改良奶牛重要生产性状
    目前,转基因牛主要限于转基因奶牛,主要目的是提高产奶量,改变奶成分和品质。Banumman与Mercier等(1985)认为,将牛生长激素基因转移到奶牛中,奶牛长大后可提高产奶量与营养成分。在改变乳成分和奶品质方面,用牛奶生产奶酪的产率正比于牛奶中к-酪蛋白的含量,к-酪蛋白转基因的高效表达可显著捉高牛奶中к-酪蛋白组分的比率。基因剔除技术应用在牛上值得去研究。
2.2非常规性转基因育种
    非常规性转基因育种的目的基因在血液循环系统或乳腺中产生表达,从而生产非常规性畜牧产品,在奶牛上的研究更多是集中在利用奶牛乳腺特异表达外源基因,生产人类药用蛋白、营养补充剂和营养保健品,这就是所谓的乳腺生物反应器(MammaryBioreactor)。

3存在的问题
    目前,奶牛分子育种仍处于发展阶段,但它无疑将成为未来奶牛品种改良的主要内容。目前,我国牛分子育种研究与国外相比,存在着简单重复和小规模等问题。大规模现代化研究设施、分子育种研究系统化不够,个体流动性较大,追踪验证困难,检测手段落后。另外,目前有些公众还不能完全理解基因在种间转移的观念,这也将在不同程度上制约奶牛转基因技术的发展。新技术、新方法等已在牛新品种培育及现有品种改良上发挥着越来越重要的作用。

4奶牛分子育种的展望
    随着生物技术的发展和应用,牛基因图谱的饱和度将大幅度提高。深秘度的牛基因连锁图谱将为分析控制奶牛重要经济性状座位在基因组中数量、位置及它们对相应表型的影响,继而用MAS技术来实现提高奶牛育种项目遗传进展速度和效益提供重要的依据和必要条件。此外,准确的基因转移会大大提高奶牛的产奶量,并改变乳成分变化,提高牛奶品质,还可为人类提供更多的各种药用蛋白和营养保健品,使奶牛的经济用途更加广泛。所以进行分子育种的前期积累,提高选种的准确性,大大加快奶牛生产性能的选育,无疑将成为未来奶牛品种培育和品种改良的主要方法。

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