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標(biāo)題: 【筆記】張莉研究員：肉羊分子育種研究進(jìn)展及應(yīng)用 [打印本頁]
作者: 29625248 時間: 2022-12-13 10:30
標(biāo)題: 【筆記】張莉研究員：肉羊分子育種研究進(jìn)展及應(yīng)用
2022年8月13日，中國天津種業(yè)振興大會肉羊種業(yè)高峰論壇暨2022羊業(yè)發(fā)展高級研討會在天津隆重召開。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所張莉研究員受邀分享了“肉羊分子育種研究進(jìn)展及應(yīng)用”主題報告。
張研究員的報告分為4部分，分別為“羊育種歷程”，“分子育種研究進(jìn)展”，“團(tuán)隊工作分享”及“展望與思考”。
下面是畜牧人網(wǎng)站小編線上學(xué)習(xí)整理的報告內(nèi)容。
1、羊育種歷程
1.1 家畜育種學(xué)及家畜育種
家畜育種學(xué)是指人類應(yīng)用遺傳學(xué)理論，指導(dǎo)家畜育種實踐的有關(guān)科學(xué)知識體系。即人為地控制畜禽個體的繁殖機會，利用適當(dāng)?shù)挠N方法，盡可能優(yōu)化、開發(fā)和利用畜禽品種遺傳變異的一系列理論和方法。家畜育種是指通過改進(jìn)、保護(hù)和利用家畜遺傳資源換取當(dāng)前和未來更高的生產(chǎn)效率的全部活動。
1.2 家畜育種技術(shù)發(fā)展歷程
家畜育種技術(shù)發(fā)展歷程包括：
1）常規(guī)育種方法，即性能測定、系譜測定、同胞測定、后裔測定、外貌評分。
2）數(shù)量遺傳學(xué)方法，考慮環(huán)境因素對微多基因控制的數(shù)量性狀的影響。
3）分子育種技術(shù)（基因工程育種），以遺傳標(biāo)記為核心（標(biāo)記輔助選擇）和轉(zhuǎn)基因育種。
4）生物育種技術(shù)，綜合運用遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、現(xiàn)代生物工程技術(shù)等的育種技術(shù)。
1.3 世界羊的品種培育及發(fā)展
全世界有綿羊、山羊品種近2000個，羊育種方向隨歷史變遷和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展而變化。西班牙美利奴羊是第一個人工培育的羊品種。16世紀(jì)中葉，該品種羊首次傳入美國，18世紀(jì)又相繼傳入瑞典、德國、法國、意大利、澳大利亞、俄國、南非及其他一些國家，到19世紀(jì)時已遍布世界各地。19世紀(jì)前，以毛絨用羊育種為主。20世紀(jì)后，毛用兼用、肉用為主，如英國的萊斯特羊、南丘羊等。
1.4 我國羊育種歷程
主要分為三個階段：
1）引入國外品種開展雜交、發(fā)育。1934年從前蘇聯(lián)引入高加索羊和泊列考斯羊；1935-1945年，引入新西蘭考利代羊；1939年引入努比亞山羊。
2）毛用兼用細(xì)毛羊、半細(xì)毛羊新品種培育為主。新疆培育出新疆毛用兼用細(xì)毛羊和中國美利奴羊品種22個。
3）專門化肉羊品種和肉用細(xì)毛羊品種培育。近些年來，我國培育了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的綿羊、山羊新品種，同時發(fā)現(xiàn)了一批新的遺傳資源，為不同地域的種業(yè)發(fā)展和遺傳發(fā)育做出了積極貢獻(xiàn)。
1.5 羊育種技術(shù)的發(fā)展
2、分子育種研究進(jìn)展
分子育種是將分子生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用于育種中，在分子水平上進(jìn)行育種。通常包括分子標(biāo)記輔助育種和遺傳修飾育種（轉(zhuǎn)基因育種）。分子育種的核心是遺傳標(biāo)記，國內(nèi)外很多新品種的培育都以分子標(biāo)記輔助選擇為基礎(chǔ)開展品種選育提高和新品種（品系）培育工作。轉(zhuǎn)基因育種是將基因工程應(yīng)用于育種工作中，通過基因?qū)耄瑥亩嘤鲆欢ㄒ蟮男缕贩N的育種方法。
2.1分子標(biāo)記輔助育種
2.1.1澳洲白綿羊
澳大利亞是全世界第一個利用現(xiàn)代基因測定手段來培育品種的國家。澳洲白綿羊集成了白杜泊綿羊、萬瑞綿羊、無角道賽特綿羊和特克賽爾綿羊等品種基因，通過對多個品種特定肌肉生長基因標(biāo)記和抗寄生蟲基因標(biāo)記的選擇培育而成的，專門用于與杜泊綿羊配套的、粗毛型的中、大型肉羊品種。
具體培育過程中主要包括4步，分別為三元雜交、級近雜交、中大體型羊選育及澳洲白綿羊培育。
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2.1.2魯西黑頭羊
魯西黑頭羊為山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所等單位培育的肉用綿羊新品種，集成了杜泊羊與小尾寒羊的性能優(yōu)勢，具有生長速度快、產(chǎn)肉高、繁殖性能高等特點?？勺鳛楦副鹃_展雜交改良，也可純繁。具體培育過程包括級近雜交、橫交固定、組建核心群、FecB分子標(biāo)記選擇及魯西黑頭羊。
2.1.3“隱形”分子育種
英國是肉羊種業(yè)最發(fā)達(dá)的國家之一，也是世界上最早開始培育肉毛兼用品種的國家。早期培育的品種包括萊斯特羊、南丘羊、哥倫比亞綿羊、杜泊羊、派倫代爾羊、新西蘭考力代羊等。李研究員介紹，這些品種均是用多個品種雜交，優(yōu)勢基因聚合，即“隱形”分子育種。
2.1.4 分子育種技術(shù)在新品種培育中的應(yīng)用
我國近十年來育成的品種，綿羊包括昭烏達(dá)肉羊、察哈爾羊、蘇博美利奴羊、象雄半細(xì)毛羊、魯西黑頭羊、乾華肉用美利奴羊、戈壁短尾羊、魯中肉羊、草原短尾羊、黃淮肉羊等，山羊品種包括晉嵐絨山羊、簡州大耳羊、云上黑山羊、疆南絨山羊等。
張研究員指出，這些品種的育種過程包括自然選擇階段、雜交創(chuàng)新階段、橫交固定階段及擴(kuò)群繁殖階段4步；其中，雜交創(chuàng)新階段、橫交固定階段使用了大量的分子育種技術(shù)。在品種培育中，不僅重視繁殖性狀、生長性狀、羊毛性狀培育，還考慮了疾病模型、治療蛋白等其他功能的培育。
2.2 轉(zhuǎn)基因和基因編輯育種
目前轉(zhuǎn)基因和基因編輯技術(shù)的應(yīng)用主要包括：
1）基因功能研究、挖掘與應(yīng)用；
2）引入新的重要經(jīng)濟(jì)性狀；
3）產(chǎn)品品質(zhì)提升；
4）抗病育種；
5）人類疾病的模型。國內(nèi)外最新研究成果如利用原核注射方法構(gòu)建轉(zhuǎn)基因綿羊和山羊、體細(xì)胞核移植方法構(gòu)建基因和基因打靶的綿羊和山羊、利用CRISPR/Cas9構(gòu)建基因編輯的綿羊和山羊等。
轉(zhuǎn)基因山羊的價值，不僅是快速提高了山羊數(shù)量，更是人類的基因藥物工廠。例如，轉(zhuǎn)基因山羊可生產(chǎn)人凝血第九因子、人α抗胰蛋白酶、人肝細(xì)胞再生增強因子等。
以下分享幾個案例：
1）利用CRISPR/Cas9技術(shù)構(gòu)建MSTN基因敲除綿羊和山羊。MSTN基因可抑制綿羊、山羊肌肉生長。試驗證實，MSTN基因敲除綿羊和山羊可沉積更多的體蛋白，產(chǎn)肉率更高。
2）利用優(yōu)化的Cas9:sgRNA提高雙等位基因敲除綿羊MSTN基因，在提高產(chǎn)肉率的同時，還可改善肌間脂肪水平。
3）MSTN和FGF5雙基因敲除陜北絨山羊。
4）敲除MSTN+敲入fat-1基因的阿爾巴斯絨山羊。
5）CRISPR/Cas9技術(shù)構(gòu)建FecB基因編輯灘羊。
2.3全基因組選擇育種技術(shù)
全基因組選擇育種技術(shù)指利用覆蓋全基因組的高密度分子（幾十萬個）遺傳標(biāo)記進(jìn)行的標(biāo)記輔助選擇。全基因組選擇不僅僅依賴于一組顯著的分子標(biāo)記，而是聯(lián)合分析群體中的所有標(biāo)記，以進(jìn)行個體育種值的預(yù)測。
目前，在奶牛、生豬和家禽上已取得明顯進(jìn)展。
基因組選擇技術(shù)在肉羊育種中的優(yōu)勢：
1）能夠捕獲得有的遺傳變異，選擇準(zhǔn)確性提高（70-90%）；
2）候選個體不依賴表型選擇，可以早期選擇；
3）縮短世代間隔，降低育種成本；
4）大幅度提高育種進(jìn)展（20%-50%）；
5）對低遺傳力性狀、難以度量的性狀、限性性狀更具優(yōu)勢。國外多個國家均開展了羊全基因組選擇育種技術(shù)，如澳大利亞利用全基因組選擇育種技術(shù)使肉羊的產(chǎn)肉指數(shù)在25年中增長32%，大大提高了羊毛性狀基因組預(yù)測準(zhǔn)確性。
《全國羊遺傳改良計劃（2021-2035）》提出要建立羊基因組選擇育種平臺，分類組建高質(zhì)量參考群體，開發(fā)基因組評估方法，在國家核心育種場逐步推進(jìn)基因組選擇技術(shù)的應(yīng)用，給羊基因組選擇帶來了更大的發(fā)展空間和契機。目前，國內(nèi)多家單位（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所、中科院遺傳與發(fā)育所、蘭州大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)、甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)、內(nèi)蒙古大學(xué)、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)、山西大學(xué)等）已開展羊全基因組選擇育種探索研究。建立了湖羊、杜泊羊和澳洲白羊、蒙古羊、高山美利奴羊、內(nèi)蒙古絨山羊、薩能奶山羊等多個品種的參考群體，重點關(guān)注了生長發(fā)育、繁殖、胴體、肉質(zhì)、絨毛、產(chǎn)奶等重要經(jīng)濟(jì)性狀。
3、團(tuán)隊工作分享
張研究員團(tuán)隊羊全基因組選擇育種技術(shù)開始于十二五期間，主要工作是對肉用綿羊的生長、繁殖等性狀進(jìn)行鑒定、篩選、挖掘等。
下面重點介紹綿羊妊娠期（胎羊）肌肉生長發(fā)育分子機制解析與功能基因挖掘。利用全轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)對不同母體營養(yǎng)條件下，不同發(fā)育階段胎羊肌肉生長發(fā)育進(jìn)行分析探索，富集分析已發(fā)現(xiàn)多條關(guān)鍵代謝通路。
利用以上技術(shù)，團(tuán)隊還參與了湖羊高繁、快長新品系培育工作。
4、展望與思考
育種場的遺傳進(jìn)展是加性的，可以累積，育種可帶來巨大的經(jīng)濟(jì)價值。通過育種，產(chǎn)羔數(shù)、飼料利用效率、生長速度都明顯提高，出欄時間縮短，養(yǎng)殖成本大幅下降。如，1980年我國羊出欄率、胴體重分別為23%、10.5kg，而2019年則分別為105.4%和17.1kg。
分子育種使對基因型直接選擇成為可能，具有更好的針對性；分子育種可以取得突破性進(jìn)展，可以大幅度提高育種效率，可以為人類健康做出貢獻(xiàn)。大范圍開放分子育種品種商業(yè)化是勢所趨！
最后，張研究員簡單介紹了有效開展分子育種的措施：
1）政府層面，政策與項目引導(dǎo)與支持；
2）科研層面，全面建立分子育種創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化體系，如基因資源發(fā)掘與克隆、功能鑒定、轉(zhuǎn)基因、設(shè)計育種、種質(zhì)創(chuàng)制、安全性評價、產(chǎn)業(yè)開發(fā)、安全監(jiān)管等。
3）企業(yè)層面應(yīng)做到認(rèn)知、執(zhí)行與推進(jìn)并舉。
來源：畜牧人網(wǎng)站 公眾號
版權(quán)申明：筆記記載，版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請注明專家版權(quán)。感謝張莉研究員的精彩分享，感謝會議主辦方天津市農(nóng)業(yè)農(nóng)村委、全國畜牧總站。
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