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家畜育種學(xué)課件第十一章第一頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日
第一節(jié)遺傳資源保護(hù)的內(nèi)容、目的和意義
一、當(dāng)代世界家畜遺傳資源形勢(shì)在食品和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,家畜以肉、蛋、奶、毛、畜力和有機(jī)肥等形式提供了人類(lèi)30%-40%的需求,這些都來(lái)源于40多個(gè)畜禽種類(lèi)的大約7600個(gè)品種。
家畜遺傳資源是人類(lèi)社會(huì)賴(lài)以生存和發(fā)展的重要生物資源,是滿(mǎn)足人類(lèi)食物與健康需求的直接來(lái)源,是國(guó)家重大戰(zhàn)略性基礎(chǔ)資源。第二頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日世界畜禽品種資源狀況根據(jù)2007年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)公布的最新數(shù)據(jù),目前全球共有7616個(gè)已知的畜禽品種。但不論是哺乳類(lèi)還是禽類(lèi),遺傳資源的狀況都不容樂(lè)觀,目前狀態(tài)是:哺乳類(lèi)瀕臨滅絕品種占5%,瀕臨滅絕-維持品種占1%,危險(xiǎn)品種占7%,危險(xiǎn)-維持品種占3%,滅絕品種占11%,無(wú)危險(xiǎn)品種占38%,不詳品種占35%;禽類(lèi)品種有12%瀕臨滅絕,有2%瀕臨滅絕-維持,有13%危險(xiǎn),有3%危險(xiǎn)-維持,有2%滅絕,有26%無(wú)危險(xiǎn),有42%不詳。
第三頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日我國(guó)畜禽品種資源狀況經(jīng)過(guò)全國(guó)性畜禽遺傳資源普查、“同種異名”歸并后,確認(rèn)全國(guó)擁有畜禽品種和類(lèi)群596個(gè)。數(shù)十年來(lái)很大一部分品種資源遭到嚴(yán)重的破壞馬驢黃牛水牛駱駝綿羊山羊豬雞鴨鵝火雞66個(gè)20個(gè)73個(gè)20個(gè)4個(gè)79個(gè)48個(gè)113個(gè)109個(gè)35個(gè)21個(gè)3個(gè)第四頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日我國(guó)的地方豬種主要可以分為6個(gè)類(lèi)型:華北、華中、華南、西南、江海和高原型豬每一類(lèi)型中又有許多具有獨(dú)特性能的品種: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我國(guó)豬品種資源第五頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日我國(guó)飼養(yǎng)的一億多頭牛中,可以分為6個(gè)類(lèi)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(lèi)型:例如乳肉兼用品種三河牛體高力大、步伐輕快、性情溫順的南陽(yáng)牛行動(dòng)迅速、水旱兩用的延邊牛以及產(chǎn)于湖南、江蘇、四川等地的大型役用水牛我國(guó)牛品種資源第六頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日一般根據(jù)用途將綿羊分為細(xì)毛羊、半細(xì)毛羊、粗毛羊、裘皮羊和羔皮羊;將山羊分為乳用山羊、毛用山羊、絨用山羊和皮用山羊生態(tài)適應(yīng)性特別良好的蒙古羊、哈薩克羊和藏羊以獨(dú)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)沙毛山羊著名的遼寧絨山羊和內(nèi)蒙古絨山羊我國(guó)羊品種資源第七頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日我國(guó)家禽品種資源家禽主要有蛋用型、肉用型、兼用型、觀賞型、藥用型等具有世界聞名的品種:其中骨細(xì)、肉嫩、味鮮的北京油雞體小、省料、年產(chǎn)蛋量200枚左右的浙江仙居雞絲毛、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(zhǎng)快、產(chǎn)蛋多的北京鴨體型特大的獅頭鵝第八頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日我國(guó)畜禽品種資源保護(hù)面臨的形勢(shì)畜種基本滅絕稀少較少較多0~數(shù)十頭0.05~4.5萬(wàn)頭5.0~10.0萬(wàn)頭11.0萬(wàn)頭以上馬1259驢828牛421830駱駝111綿羊112319山羊30230豬4391617雞419938鴨3220鵝13513第九頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日糧農(nóng)組織指出,造成這種現(xiàn)象的主要原因,是家畜家禽市場(chǎng)的全球化正導(dǎo)致對(duì)產(chǎn)量的過(guò)分追求,飼養(yǎng)者只挑選高產(chǎn)品種,而忽視了品種的多樣性。生產(chǎn)力較高的10多個(gè)歐美近代育成品種在世界相當(dāng)大的地域范圍內(nèi)取代了當(dāng)?shù)毓逃械钠贩N或類(lèi)型,在畜牧業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)了主導(dǎo)地位,其推廣速度日益加速。畜禽品種資源減少的原因第十頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日高產(chǎn)品種的特點(diǎn):從畜牧業(yè)生產(chǎn)發(fā)展來(lái)看,具有積極因素:當(dāng)代就特定的畜產(chǎn)品消費(fèi)方式而言,提高了家畜個(gè)體的生產(chǎn)水平。在特定的市場(chǎng)背景下,提高了畜牧業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。第十一頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日作為未來(lái)全球僅有的育種素材具有以下局限性:第一,起源資源狹窄,特異性免疫性的基因種類(lèi)貧乏;第二,高產(chǎn)品種在選育過(guò)程中因片面追求產(chǎn)量而存在一些相同缺陷,如抗病力弱、繁殖力低、肉質(zhì)差等;第三,進(jìn)一步改進(jìn)生產(chǎn)水平的潛力有限,因?yàn)檫@些品種都經(jīng)歷長(zhǎng)期閉鎖繁育和近交育種,群體純合化水平較高,它們并未包含種內(nèi)各地方品種所具有的全部有利基因;第四,都是經(jīng)歷過(guò)生產(chǎn)力專(zhuān)門(mén)化的高強(qiáng)度選擇,損失了一部分涉及其它性狀的有利基因,其產(chǎn)品類(lèi)型難以滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)畜產(chǎn)品多樣化的要求和社會(huì)需求的變化;高產(chǎn)品種的特點(diǎn):第十二頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日家畜遺傳資源:是家畜中存在的,被視為創(chuàng)造社會(huì)財(cái)富的原材料的遺傳性變異。①耗竭性是指家畜遺傳資源中某些品種的有利基因、基因型及基因配套體系被泯滅,造成這種現(xiàn)象主要是來(lái)自于盲目地追求市場(chǎng)效益,使少數(shù)優(yōu)良品種完全或不完全的取代了原有種群中固有的某些優(yōu)良遺傳變異,或者作為雜交改良的對(duì)象泯滅于一次性的利用之中。②再生性就是保護(hù)家畜遺傳資源,特別是要保持遺傳性變異的數(shù)量。而一般生物資源的再生性是保持群體規(guī)模,個(gè)體數(shù)量的增加和群體的擴(kuò)大與家畜遺傳資源的再生并沒(méi)有直接關(guān)系。
二、遺傳資源保護(hù)的內(nèi)容和目的(一)家畜遺傳資源的概念第十三頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日
家畜遺傳資源主要由傳統(tǒng)的家畜家禽、馴化程度較高的哺乳類(lèi)和鳥(niǎo)類(lèi)動(dòng)物及主要家畜家禽的近緣野生動(dòng)物三部分構(gòu)成,所以保護(hù)家畜遺傳資源就是保護(hù)上述這些物種、品種或類(lèi)群及其近緣祖先的遺傳多樣性。(二)家畜遺傳資源保護(hù)的總體目標(biāo)第十四頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日
家畜遺傳資源保護(hù)主要包括以下三方面的內(nèi)容:1.保護(hù)孟德?tīng)柸后w的遺傳多樣性:
即對(duì)各位點(diǎn)的基因種類(lèi)進(jìn)行保護(hù),以保證群體對(duì)自然或社會(huì)需求發(fā)生變化的適應(yīng)力,同時(shí)作為未來(lái)應(yīng)付變化進(jìn)行畜禽育種的基因貯備。2.保持品種的特性:即保持特定遺傳位點(diǎn)基因型的穩(wěn)定性,以保護(hù)不同的基因型特征來(lái)滿(mǎn)足自然條件的變化和社會(huì)的不同需求。3.保持孟德?tīng)柸后w多樣化的基因組合體系的穩(wěn)定性。(三)家畜遺傳資源保護(hù)的內(nèi)容第十五頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日1.家畜遺傳資源是與人類(lèi)社會(huì)活動(dòng)密切相關(guān)的生物資源的一個(gè)重要組成部分。無(wú)論在過(guò)去還是未來(lái),家畜遺傳資源的保護(hù)是保證畜牧業(yè)生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重要措施,家畜中不少品種的泯滅或者畜種的消失都將直接危及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類(lèi)生活的切身利益。就這一點(diǎn)而言,家畜遺傳資源和人類(lèi)的關(guān)系比野生動(dòng)物的遺傳資源更密切、更重要。三、家畜遺傳資源保護(hù)的意義第十六頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日2.家畜遺傳資源是世界各民族歷史文化成果的重要組成部分。在人類(lèi)開(kāi)始馴養(yǎng)野生動(dòng)物至今的大約一萬(wàn)年間,從野生動(dòng)物到家畜的演變,群體在家養(yǎng)條件下的進(jìn)化以及物種中分離出的若干品種,都是以人工選擇為中心的育種活動(dòng),也是許多世代、許多民族在不同自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)及技術(shù)背景下,培育出了具有明顯的地域特征和歷史痕跡的地方品種或類(lèi)群,反映了不同時(shí)代民族文化的印記。三、家畜遺傳資源保護(hù)的意義第十七頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日3.目前在全球范圍內(nèi)分布較廣的少數(shù)畜禽品種,雖然其生產(chǎn)力較高,但其遺傳內(nèi)容相對(duì)貧乏,尤其缺乏適應(yīng)生態(tài)環(huán)境變遷和社會(huì)需求發(fā)生改變的遺傳潛力。地方品種目前雖然生產(chǎn)力相對(duì)較低,但卻蘊(yùn)藏著進(jìn)一步改進(jìn)現(xiàn)代流行品種所需要的基因資源,用其作為培育新品種或雜交生產(chǎn)的親本,具有重要的價(jià)值。三、家畜遺傳資源保護(hù)的意義第十八頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日4.人類(lèi)社會(huì)對(duì)畜產(chǎn)品的消費(fèi)方式以及對(duì)不同經(jīng)濟(jì)類(lèi)型畜產(chǎn)品的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值不是一成不變的。如80年代以前,在我國(guó)有許多絨用山羊品種,由于絨的收購(gòu)價(jià)僅為每公斤10元左右,所以飼養(yǎng)量下降,同時(shí)也受到“奶山羊熱”的沖擊,被雜交改良。但80年代以后,隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,絨的價(jià)格一升再升,最高達(dá)300元每公斤左右,使得絨山羊的飼養(yǎng)量迅速增加。由以上可見(jiàn),家畜遺傳資源的價(jià)值不能以消費(fèi)方式改變或社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值變化來(lái)衡量。同時(shí)這也說(shuō)明保護(hù)那些在眼前生產(chǎn)力較低,經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低,但卻有一定潛在價(jià)值的地方品種是非常有必要的。三、家畜遺傳資源保護(hù)的意義第十九頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日5.固有地方群體中蘊(yùn)藏有許多非特異性免疫性的基因資源。品種起源的單一化,導(dǎo)致許多抗性基因的喪失,加之現(xiàn)代良種一般純合化的水平較高,更加縮減了免疫的范圍,增加了流行病發(fā)生的機(jī)會(huì),流行病一旦發(fā)生,造成的損失往往不可估量,甚至使整個(gè)畜牧業(yè)生產(chǎn)處于癱瘓狀態(tài),所以對(duì)地方品種加以保護(hù),不僅保存了非特異性免疫性的基因資源,而且也給未來(lái)新品種培育貯備了育種素材。三、家畜遺傳資源保護(hù)的意義第二十頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日保種與選育的關(guān)系保種:保持群體的遺傳多樣性,避免選擇、突變、近交等因素的影響。選育:針對(duì)具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的生產(chǎn)性能進(jìn)行選擇,目的是打破群體遺傳結(jié)構(gòu)的平衡,選擇有利的基因,通過(guò)近交等手段,不斷提高有利基因在群體中的頻率。四、家畜遺傳資源保存的主要問(wèn)題第二十一頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日短期利益和長(zhǎng)遠(yuǎn)利益的矛盾短期利益:保種是一項(xiàng)缺乏經(jīng)濟(jì)效益的工作。長(zhǎng)期利益:保種的經(jīng)濟(jì)效益是模糊的,未來(lái)的應(yīng)用價(jià)值在目前難以做出準(zhǔn)確的判斷。保護(hù)的品種多為生產(chǎn)力水平低下的一些地方品種,當(dāng)將來(lái)人們的消費(fèi)方式及產(chǎn)品類(lèi)型需求發(fā)生變化的時(shí)候,那么這些被保護(hù)的品種就有可能作為育種的材料。四、家畜遺傳資源保存的主要問(wèn)題第二十二頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日保種任務(wù)的區(qū)域性不平衡對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家,由于長(zhǎng)期的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈,主要以追求高經(jīng)濟(jì)利益為目的,對(duì)于生產(chǎn)性能較低的地方品種相繼淘汰或滅絕,用少數(shù)生產(chǎn)性能優(yōu)秀的培育品種代替。對(duì)于大多數(shù)發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō),商品化進(jìn)程相對(duì)落后,因此對(duì)遺傳資源的占有情況較發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)要好的多。四、家畜遺傳資源保存的主要問(wèn)題第二十三頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日保種方式的多樣化原位保種——活體保種建立保種群,在保種群中避免近交,適當(dāng)延長(zhǎng)世代間隔,降低遺傳進(jìn)展。配子或胚胎的超低溫保存特點(diǎn):簡(jiǎn)單,費(fèi)用較低,便于長(zhǎng)途運(yùn)輸,在引種時(shí),比引進(jìn)活體容易,檢疫過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單。DNA基因組文庫(kù)的保存特點(diǎn):最安全、可靠,維持費(fèi)用最低的方法,在構(gòu)建時(shí)費(fèi)用高。體細(xì)胞的冷凍保存利用體細(xì)胞長(zhǎng)期保存現(xiàn)有的染色體。四、家畜遺傳資源保存的主要問(wèn)題第二十四頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日保種資金的投入政府財(cái)政投入——是進(jìn)行畜禽遺傳資源保護(hù)的基礎(chǔ)。國(guó)際社會(huì)的支持
FAO——聯(lián)合國(guó)糧食和農(nóng)業(yè)組織社會(huì)團(tuán)體或個(gè)人的資助。遺傳資源的綜合開(kāi)發(fā)利用。四、家畜遺傳資源保存的主要問(wèn)題第二十五頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日五、保護(hù)好遺傳資源的對(duì)策活體保種在今后的一段時(shí)間內(nèi)都是主要的保種方法。開(kāi)發(fā)古老的地方品種的價(jià)值。將現(xiàn)代先進(jìn)的生物技術(shù)應(yīng)用到保種工作中。政府應(yīng)當(dāng)盡可能的加大投資力度。第二十六頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日生物多樣性涵義:包括所有的微生物、植物、動(dòng)物等物種及其所有的生態(tài)系統(tǒng)和它們形成的生態(tài)過(guò)程,是生命有機(jī)體的種類(lèi)和變異性及其賴(lài)以存在的生態(tài)復(fù)合體。層次:遺傳多樣性,物種多樣性,生態(tài)系統(tǒng)多樣性,景觀多樣性第二節(jié)群體多樣性的保持機(jī)制
一、基本概念第二十七頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日家畜遺傳多樣性
遺傳多樣性:亦稱(chēng)基因多樣度。對(duì)家畜而言,主要指品種間及品種內(nèi)個(gè)體在遺傳方面的千差萬(wàn)變。一個(gè)品種就是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的特殊基因庫(kù),匯集了各種各樣的基因,是培育優(yōu)良品種和利用雜種優(yōu)勢(shì)的良好原材料。一、基本概念第二十八頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日研究現(xiàn)狀國(guó)際
FAO啟動(dòng)全球家畜多樣性行動(dòng)計(jì)劃,并建立相應(yīng)的信息系統(tǒng)網(wǎng)站(iDAD-is),在全球范圍內(nèi)致力于區(qū)域性和國(guó)家級(jí)保護(hù)這些不可替換資源免受破壞的行動(dòng),推動(dòng)對(duì)這些資源持續(xù)、有效、合理的利用。
1992年6月,包括中國(guó)在內(nèi)的167個(gè)國(guó)家共同簽署了《生物多樣性公約》,其目的是維持各種類(lèi)型的生物多樣性,尋求達(dá)到緩和環(huán)境退化、增強(qiáng)長(zhǎng)期生存能力的可能性。第二十九頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日國(guó)內(nèi)1992年成立中國(guó)科學(xué)院生物多樣性委員會(huì)1996年農(nóng)業(yè)部成立“國(guó)家家畜禽遺傳資源管理委員會(huì)”出版:《中國(guó)動(dòng)物志》《中國(guó)畜禽品種志》等網(wǎng)站:中國(guó)物種信息系統(tǒng)等數(shù)據(jù)庫(kù):中國(guó)畜禽品種數(shù)據(jù)庫(kù)等項(xiàng)目:中國(guó)地方豬品種遺傳距離測(cè)定等確立地方畜禽品種品種保護(hù)名錄第三十頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日
2000年8月23日,農(nóng)業(yè)部公告了的78個(gè)國(guó)家級(jí)畜禽品種資源保護(hù)品種,它們分別是:
⑴豬(19個(gè)):八眉豬、大花白豬(廣東大花白豬)、黃淮海黑豬(馬身豬、淮豬)、內(nèi)江豬、烏金豬(大河豬)、五指山豬、太湖豬(二花臉豬、梅山豬)、民豬、兩廣小花豬(陸川豬)、里岔黑豬、金華豬、榮昌豬、香豬(含白香豬)、華中兩頭烏豬(通城豬)、清平豬、滇南小耳豬、槐豬、藍(lán)塘豬、藏豬;地方畜禽品種保護(hù)名錄第三十一頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日⑵雞(11個(gè)):九斤黃雞、大骨雞、中國(guó)斗雞、白耳黃雞、仙居雞、北京油雞、絲羽烏骨雞、茶花雞、狼山雞、清遠(yuǎn)麻雞、藏雞;⑶鴨(8個(gè)):北京鴨、攸縣麻鴨、連城白鴨、建昌鴨、金定鴨、紹興鴨、莆田黑鴨、高郵鴨;⑷鵝(6個(gè)):四川白鵝、伊犁鵝、獅頭鵝、皖西白鵝、雁鵝、豁眼鵝;地方畜禽品種保護(hù)名錄第三十二頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日⑸羊(14個(gè)):遼寧絨山羊、內(nèi)蒙古絨山羊(阿爾巴斯型、阿拉善型)、小尾寒羊、中衛(wèi)山羊、長(zhǎng)江三角洲白山羊(筆料毛型)、烏珠穆沁羊、同羊、西藏羊(草地型)、西藏山羊、濟(jì)寧青山羊、貴德黑裘皮羊、湖羊、灘羊、雷州山羊;⑹牛(15個(gè)):九龍牦牛、天祝白牦牛、青海高原牦牛、獨(dú)龍牛(大額牛)、中國(guó)水牛(山區(qū)水牛、富鐘水牛、西林水牛)、延邊牛、復(fù)州牛、南陽(yáng)牛、秦川牛、晉南牛、渤海黑牛、魯西牛、溫嶺高峰牛、蒙古牛、雷瓊牛;⑺其他品種(5個(gè)):中蜂、阿拉善雙峰駝、關(guān)中驢、百色馬、蒙古馬。地方畜禽品種保護(hù)名錄第三十三頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日二、群體遺傳多樣性保護(hù)的方法保種:指全面而穩(wěn)妥的保存現(xiàn)有家畜品種,使之不遭混雜和滅絕。保護(hù):指人類(lèi)利用家畜資源以使其對(duì)當(dāng)代產(chǎn)生最大的效益,并且又能保護(hù)生物資源的潛力來(lái)滿(mǎn)足后代的需要和愿望。保存:采用隔離方法來(lái)維持家畜資源的存在,而不包括對(duì)其遺傳變異或進(jìn)化潛力的保留。保護(hù)是積極的,包含對(duì)家畜遺傳資源的保存、持續(xù)利用、恢復(fù)和改善。第三十四頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日保護(hù)方法:原位保存就地保護(hù),即在家畜原適應(yīng)環(huán)境或盡可能一致的環(huán)境中,進(jìn)行品種的保護(hù)和維持。如國(guó)家地方品種資源場(chǎng)和自然保護(hù)區(qū)。易位保存遷地保護(hù),意味著貯存,將欲保存家畜品種的個(gè)體或部分群體在脫離其正常的生產(chǎn)棲息環(huán)境狀態(tài)下進(jìn)行維持。如凍精、凍胚、DNA文庫(kù)。第三十五頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日原位保存(一)傳統(tǒng)保種原理:盡量保存一個(gè)群體基因庫(kù)(genepool或genebank)的平衡,力爭(zhēng)使其中的每一個(gè)基因都不丟失。困難:保種群內(nèi)隨機(jī)遺傳漂變,近交系數(shù)增加。我國(guó)擁有許多地方品種,若將所有品種均以活體保種群形式進(jìn)行保存,經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)很重。第三十六頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日系統(tǒng)保種理論:同一種家畜的許多品種視為同一繁殖系統(tǒng)或基因系統(tǒng)成員;家畜的保種重在保存基因或基因組合種類(lèi),不是品種數(shù)目;保存特異性的性狀,而不是重疊有共性的性狀。原位保存(二)第三十七頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日系統(tǒng)保種方法:每種畜禽為一系統(tǒng),打開(kāi)品種界限而統(tǒng)一規(guī)劃保護(hù)目標(biāo),再將這些保護(hù)目標(biāo)經(jīng)系統(tǒng)規(guī)劃后而分配到各品種,每個(gè)品種分擔(dān)保護(hù)2~3個(gè)保種性狀。這些性狀應(yīng)納入該品種的選育計(jì)劃,或保持原狀,或繼續(xù)改進(jìn),務(wù)求能保持原有特色;以選為保,邊保邊選,在品種改進(jìn)中保留其特色,在保留品種特色的前提下改良品種,從而達(dá)到一種動(dòng)態(tài)保種的效果。原位保存(三)第三十八頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日系統(tǒng)保種的實(shí)質(zhì):改變各品種的獨(dú)特保種為整個(gè)畜種系統(tǒng)的保種,化無(wú)目標(biāo)保種為有目的保護(hù)。系統(tǒng)保種是動(dòng)態(tài)變化的,當(dāng)不同基因或性狀出現(xiàn)明顯變化時(shí)或當(dāng)人們對(duì)不同基因或性狀保存價(jià)值發(fā)生變化時(shí),保護(hù)方案可適時(shí)作出相應(yīng)變化。原位保存(四)第三十九頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日原位保存基本方法:劃定良種基地建立保種群實(shí)行各家系等量留種制定合理的交配制度適當(dāng)延長(zhǎng)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(duì)穩(wěn)定,控制污染源,防止基因突變?cè)诒7N群中一般不進(jìn)行選擇,在不得已的情況下,才實(shí)行保種與選育相結(jié)合的“動(dòng)態(tài)保種”。原位保存(四)第四十頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日易位保存精液、胚胎冷凍建立DNA文庫(kù)克隆技術(shù)胚胎細(xì)胞工程(干細(xì)胞克隆等)體細(xì)胞克隆第四十一頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日第四十二頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日2003年5月29日,世界首頭克隆騾在美國(guó)公開(kāi)亮相愛(ài)達(dá)荷寶石第四十三頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日三、群體遺傳多樣性的保持機(jī)制
對(duì)于群體內(nèi)遺傳多樣性的度量常用有多態(tài)性、雜合性、基因多樣度及平均密碼子差數(shù)等指標(biāo)。這些指標(biāo)在世代傳遞過(guò)程中下降的幅度(即遺傳多樣性減少的概率),通常以一代間群體平均近交系數(shù)增量(又叫近交率)來(lái)表示。第四十四頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日1.多態(tài)性:即群體中多型基因位點(diǎn)的比例。所謂多型基因位點(diǎn)是指該位點(diǎn)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的等位基因。2.雜合性:即群體中多個(gè)基因位點(diǎn)雜合子頻率的平均值。3.基因一致度:是指從各個(gè)位點(diǎn)隨機(jī)抽出兩個(gè)相同等位基因的概率之均值,亦叫平均純合度。三、群體多樣性的保持機(jī)制
第四十五頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日4.近交增量(又叫近交率)群體遺傳多樣性消失的概率,可以用一代間群體平均近交系數(shù)的增量來(lái)表示:—一代間群體平均近交系數(shù)增量Ft—t世代群體近交系數(shù)Ft-1—t-1世代群體近交系數(shù)F—群體近交系數(shù)t—世代數(shù)群體平均近交系數(shù)(F)的余值即P=1-F,稱(chēng)為隨機(jī)交配指數(shù),是指由雙親不同等位基因復(fù)制組成個(gè)體一對(duì)等位基因的概率,因此,群體一代間平均近交系數(shù)增量也就是群體平均隨機(jī)交配指數(shù)在同一時(shí)期減少的量.即: =Pt-1-Pt
近交增量是目前衡量群體遺傳多樣性下降速率的一個(gè)最適宜指標(biāo)。三、群體多樣性的保持機(jī)制
第四十六頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日
5.群體有效規(guī)模:又叫群體有效繁殖個(gè)數(shù)、群體有效含量。是指就決定近交率上升速度而言,群體實(shí)際規(guī)模所相當(dāng)于“理想規(guī)?!钡念^數(shù),而“理想規(guī)模”乃是規(guī)模恒定,公母各半,沒(méi)有選擇、遷移、突變以及世代交替的隨機(jī)交配群體。為了統(tǒng)計(jì)上的方便,群體有效規(guī)模常用Ne來(lái)表示。三、群體多樣性的保持機(jī)制
第四十七頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日在生產(chǎn)實(shí)踐中,避免近交率上升是保持遺傳多樣性的關(guān)鍵。導(dǎo)致近交率上升的主要因素有:群體規(guī)模、性別比例、留種方式、親本的貢獻(xiàn)、交配系統(tǒng)、世代間群體規(guī)模的波動(dòng)及世代間隔等。三、群體多樣性的保持機(jī)制第四十八頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日(一)群體規(guī)模群體規(guī)模乃指群體實(shí)際頭數(shù)。它對(duì)群體近交率的影響主要有兩個(gè)途徑:1.直接影響Crow曾經(jīng)證明:在(雌雄同體)理想群體中,群體規(guī)模N與近交率F在t代后的近交系數(shù)Ft有如下關(guān)系:第四十九頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日上式由于是理想群體中的關(guān)系,所以但又由于家畜不存在雌雄同體,所以N≠Ne,S.Wright進(jìn)一步證明了在其它前提不變的條件下,Ne=N+,因而在家畜群體中有:第五十頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日例:要使畜禽自繁6代以后的近交系數(shù)不高于10%,所必需的畜禽最小規(guī)模為多少?解:答:所必需的畜禽最小規(guī)模為29頭。第五十一頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日2.決定遺傳漂變的速率遺傳漂變的速率可以用一個(gè)世代中基因頻率的方差(即抽樣方差)來(lái)表示,其值則與群體原來(lái)的基因頻率p、q即各小群體的規(guī)模N的關(guān)系如下:式中:—遺傳漂變的速率。 由此式可知,群體越小,漂變速率越快,基因達(dá)到固定和消失所需世代越少。
第五十二頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日由于遺傳漂變與近交的作用都是導(dǎo)致純合子頻率增加,減少基因的多樣度,所以,兩者的計(jì)算關(guān)系是完全相同的。2.決定遺傳漂變的速率第五十三頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日(二)性別比例
當(dāng)群體中兩性個(gè)體數(shù)不等時(shí),群體間基因頻率的方差就應(yīng)分別計(jì)算。在母畜群:在公畜群:
式中:Nf—用于繁殖的母畜頭數(shù); Nm—用于繁殖的公畜頭數(shù)。對(duì)于下一代而言,由于公母雙方提供的基因是相等的,故下一代群體基因頻率的方差就是雙方基因頻率方差之均值。第五十四頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日(二)性別比例
第五十五頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日(二)性別比例
因而此時(shí)的有效規(guī)模則是:∵以上說(shuō)明,群體中兩性比例不等有提高近交率、降低群體有效規(guī)模的作用,兩者比例差異越大作用越明顯。所以在兩性別個(gè)體數(shù)不等時(shí),較少的一方對(duì)群體有效規(guī)模有更大的影響。第五十六頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日例:在一個(gè)除性別存在差異外,其它條件都符合理想群體條件,各自規(guī)模為200頭的三個(gè)群體中,其近交率和有效規(guī)模計(jì)算結(jié)果如下:群別公畜數(shù)母畜數(shù)近交率有效規(guī)模甲1001000.0025200乙401600.0039128丙201800.006972由此可見(jiàn),只有當(dāng)性別比例相等時(shí),才是最有利于保持遺傳多樣性的性別比例。第五十七頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日(三)留種方式在理想群體中,群體總個(gè)數(shù)為N,假設(shè)每個(gè)個(gè)體在群體中留有K個(gè)配子,這時(shí):于是第五十八頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日(三)留種方式這時(shí),可能的配子對(duì)數(shù)目為:相同親本的配子對(duì)總數(shù)為:則相同親本配子對(duì)的比例為:又由于理想群體Ne是相同親本配子對(duì)比例的倒數(shù),所以:第五十九頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日(三)留種方式因?yàn)槿后w規(guī)模恒定,=2,因此若N很大時(shí),所以由上可見(jiàn),在N一定的條件下,每個(gè)個(gè)體在群體中留下配子數(shù)的方差(亦即從每個(gè)交配組合得到的留種子女?dāng)?shù)之方差)越大,群體有效規(guī)模則越小。第六十頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日(三)留種方式就理想群體而言,通常有三種可能的留種方式,但在不同的留種方式下,和Ne亦不相同。1.隨機(jī)留種每個(gè)交配組合所留下的子女?dāng)?shù)完全由機(jī)遇決定時(shí),其分布屬泊松分布,由于在泊松分布中方差等于均數(shù),即于是,即:Ne=N,實(shí)際規(guī)模等于有效規(guī)模。第六十一頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日(三)留種方式3.各家系等數(shù)留種該留種方式是每個(gè)家系的留種子女?dāng)?shù)相等,此時(shí):由此公式可見(jiàn),群體中有效規(guī)模是實(shí)際規(guī)模的2倍。這是目前最有利于保持群體遺傳多樣性的留種方式。 2.有選擇的合并留種當(dāng)選擇一部分有利的交配組合留種時(shí),每個(gè)交配組合留種子女方差則大于2,群體有效規(guī)模小于群體實(shí)際規(guī)模。用公式表示則為:>2;Ne<N第六十二頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日(三)留種方式在畜禽生產(chǎn)實(shí)踐中,就大多數(shù)畜禽保種而言,都存在著公少母多這樣一種情況,此時(shí)群體的有效規(guī)模和近交率亦發(fā)生變化。當(dāng)公母數(shù)量不等,采用隨機(jī)交配時(shí),其群體有效規(guī)模(Ne)和近交率(△F)正如前所證明的,即:但如果采用各家系等數(shù)留種時(shí),只要兩個(gè)性別的留種個(gè)數(shù)在各家系是等量分布的,其=0。實(shí)踐上,只需做到每頭公畜留下等數(shù)的兒子和等數(shù)的女兒參加繁殖,每頭母畜留下等數(shù)女兒繁殖。此時(shí)群體有效規(guī)模和近交率正如R.S.Gowe論證的:第六十三頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日(四)交配制度在理想群體中,由于個(gè)體間的配子結(jié)合是隨機(jī)的,群體中可能的配子對(duì)數(shù)是由群體的配子總數(shù)Nk中取2之組合數(shù),即:如果交配不是隨機(jī)的,每個(gè)配子可以組合的對(duì)象就要減少,群體可能的配子對(duì)總數(shù)也將隨之下降,結(jié)果有效規(guī)模亦變?yōu)?∴以上說(shuō)明,非隨機(jī)交配情況下群體有效規(guī)模小于理想群體。所以,一般而言,每頭公畜隨機(jī)等量的交配母畜,是保持群體遺傳多樣性的最有利交配制度。又∵第六十四頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日(五)連續(xù)世代間群體有效規(guī)模的波動(dòng)如果有t個(gè)相鄰世代的群體有效規(guī)模分別為Ne1,Ne2,Ne3……,Net。這時(shí),由于世代基因頻率的抽樣方差由來(lái)度量,所以:1.t世代的平均抽樣方差為:2.t世代的平均近交率為:
3.t世代的平均有效規(guī)模為:
第六十五頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日在連續(xù)t個(gè)世代中,每個(gè)世代的近交系數(shù)都是由兩部分構(gòu)成:一是以前各代積累起來(lái)的近交系數(shù),另一是當(dāng)代近交系數(shù)的增量。用公式表示為:
當(dāng)代的群體有效規(guī)模只決定增量,而不影響既有的近交系數(shù)水平。因此,每個(gè)世代的近交系數(shù)與群體有效規(guī)模一樣,都受以前各世代有效規(guī)模的影響,有效規(guī)模最小的世代,其效應(yīng)最明顯。(五)連續(xù)世代間群體有效規(guī)模的波動(dòng)第六十六頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日例:連續(xù)五個(gè)世代的群體有效規(guī)模(Ne)分別為:20,60,90,140,180,求其五個(gè)世代的平均有效規(guī)模。解:(五)連續(xù)世代間群體有效規(guī)模的波動(dòng)第六十七頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日世代間隔與近交率無(wú)關(guān),它是群體遺傳多樣性消失速度的另一個(gè)指標(biāo),即一定時(shí)間(年、月、日)近交系數(shù)的上升幅度。世代間隔的長(zhǎng)短與群體多樣性消失呈高度相關(guān)。世代間隔越長(zhǎng),遺傳多樣性消失越慢,反之世代間隔越短,群體近交系數(shù)上升幅度越大,即遺傳多樣性消失速度越快。(六)世代間隔第六十八頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日例:假設(shè)整個(gè)保種群在保種過(guò)程中的生存環(huán)境沒(méi)有大的變化,飼養(yǎng)管理水平良好,每個(gè)個(gè)體自身的遺傳特性都能充分表現(xiàn)。影響原位保種效果的主要因素考慮群體規(guī)模、公母比例、留種方式和世代間群體規(guī)模的波動(dòng)4個(gè)因素,其中群體規(guī)模設(shè)定50,100,200,500,1000頭5個(gè)水平,公母比例設(shè)定1∶1,1∶4,
1∶9,1∶24,1∶495個(gè)水平。當(dāng)比較某一因素的不同水平對(duì)群體有效含量和群體平均近交系數(shù)增量的影響時(shí),群體規(guī)模固定為100頭,公母比例固定為1∶4,并且采用隨機(jī)留種的方式留種。第六十九頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日第七十頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日第七十一頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日第七十二頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日第七十三頁(yè),共八十三頁(yè),2022年,8月28日四、保持群體遺傳多樣性的措施
1.組建原種群,建立健全管理體制
雖然全球已對(duì)許多品種建立了保種場(chǎng),甚至劃分了保種區(qū)域,但在許多國(guó)家普遍存在的一個(gè)共同問(wèn)題是:保種規(guī)模越來(lái)越小,特別是發(fā)展中國(guó)家,保種區(qū)
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