微衛(wèi)星標(biāo)記預(yù)測肉羊雜種優(yōu)勢的研究進(jìn)展

段永杰，姜懷志，王利民

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長春 130118）

我國羊肉產(chǎn)量在肉類結(jié)構(gòu)中僅占4%，人均羊肉占用量不足3 kg［1］，市場上的羊肉需求缺口極大，尤其是肥羔類優(yōu)質(zhì)羊肉表現(xiàn)更為突出，若要填補(bǔ)市場需求，滿足人們的消費(fèi)，必須提高羊肉的產(chǎn)出量。賈志海［2］在文獻(xiàn)中提到，養(yǎng)殖生產(chǎn)體系中，品種的貢獻(xiàn)率約40%。因此，解決此問題的關(guān)鍵在于優(yōu)質(zhì)肉羊品種的選育。傳統(tǒng)的育種工作，費(fèi)時費(fèi)力，分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展為育種工作開創(chuàng)了新的途徑，微衛(wèi)星標(biāo)記技術(shù)作為第2代分子遺傳標(biāo)記技術(shù)，以其優(yōu)勢被應(yīng)用于多個領(lǐng)域，包括雜種優(yōu)勢的預(yù)測。

1 雜種優(yōu)勢及其預(yù)測方法

雜種優(yōu)勢（heterosis）是指在實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)過程中，不同品種、品系或類群間的雜交后代在生活力、生長勢和生產(chǎn)性能等方面超過親本純繁群的現(xiàn)象，其主要的表現(xiàn)是F1相關(guān)生產(chǎn)性狀優(yōu)于純種親本［3-4］。雜種優(yōu)勢實(shí)際是雙親性狀基因間的配合力表現(xiàn)，其遺傳基礎(chǔ)是優(yōu)良顯性基因的互補(bǔ)和群體中雜合頻率的增加抑制和減弱了不良基因的作用，提高了整個群體的平均顯性效應(yīng)和上位效應(yīng)［5］。雜種優(yōu)勢現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)已有幾個世紀(jì)的歷史［6］，在我國古代就有把馬和驢雜交成騾子，利用其雜種優(yōu)勢提高勞動效率的現(xiàn)象，而把雜種優(yōu)勢作為一種研究對象，則是從Darwin對基因缺失原因的探索開始的，對于這個問題的研究一直持續(xù)了100多年。近代育種學(xué)的“雜種優(yōu)勢”，則是Shull G H首先在玉米自交系雜交的生產(chǎn)中加以應(yīng)用，而后在1914年提出這個專業(yè)術(shù)語。

快速有效地預(yù)測雜種優(yōu)勢一直是育種工作者共同關(guān)心的問題，通過雜交測定親本配合力來預(yù)測雜種優(yōu)勢雖然直接有效，但需對大量組合進(jìn)行評價，費(fèi)時費(fèi)力，并且易受外界環(huán)境的影響。因此，育種工作者，意識到親本遺傳距離與后代雜種優(yōu)勢表現(xiàn)存在一定的相關(guān)性［7］。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，對雜種優(yōu)勢的研究已經(jīng)從相關(guān)性狀的表型水平深入到基因水平［8－10］，這加深了人們對雜種優(yōu)勢遺傳機(jī)制的認(rèn)識，并使其應(yīng)用于實(shí)際預(yù)測的價值大大增強(qiáng)［11］。目前，對雜種優(yōu)勢預(yù)測的準(zhǔn)確度還存在缺陷。McColdrick等［12］認(rèn)為其中的原因可能是基因組的標(biāo)記覆蓋率不夠、標(biāo)記隨機(jī)分布不平衡、雜種的顯性度水平不一致等，基因型分析錯誤、無效等位基因、部分非整倍體、基因印跡、有害基因、亞群體再分，以及部分近交等也是不可忽視的因素。另外，蘇玉虹等［13］、姜勛平等［14］、姜運(yùn)良等［15］用候選基因法或 QTL 分析法研究生產(chǎn)性能性狀的基因雜合性，初步顯示這些方法有助于揭示引起性狀基因雜合性變化的遺傳機(jī)制，從而更好地預(yù)測雜種優(yōu)勢。

2 微衛(wèi)星標(biāo)記及其預(yù)測肉羊雜種優(yōu)勢的理論基礎(chǔ)

同一物種不同個體染色體上的堿基對大多數(shù)是相同的，但在某些位點(diǎn)上，不同個體間的DNA序列會出現(xiàn)差異，差異的DNA會影響基因的功能，進(jìn)而影響性狀的表型，這些差異就稱為分子遺傳標(biāo)記（genetic marker），即標(biāo)記基因。越來越多的遺傳標(biāo)記被廣泛應(yīng)用于育種研究中，而且在加快選育進(jìn)程中起到了常規(guī)育種無法替代的作用。目前，常用的遺傳標(biāo)記方法有：限制性片段長度多態(tài)性（restriction fragment length polymorphism，RFLP），隨機(jī)引物擴(kuò)增多態(tài)性DNA（polymerase chain reaction DNA，RAPD），可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)序列（variable number of tandem repeats，VNTR），線粒體 DNA 標(biāo)記，SNP 標(biāo)記［16］等。微衛(wèi)星標(biāo)記（microsatellite marker）屬于VNTR的一種，其作為第2代分子遺傳標(biāo)記技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于構(gòu)建遺傳圖譜、評價遺傳多樣性、定位數(shù)量性狀等方面。由于其穩(wěn)定性好，多態(tài)信息含量豐富，呈共顯性遺傳，可比性強(qiáng)且易于實(shí)現(xiàn)分析技術(shù)的自動化等優(yōu)勢，因此是其他遺傳標(biāo)記所不能替代的［17］。微衛(wèi)星標(biāo)記技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要利用其不同基因兩端序列的高度保守性及重復(fù)次數(shù)的高度變異性，然后通過PCR擴(kuò)增和有效的檢測，達(dá)到遺傳差異分析的目的［18］。

現(xiàn)代雜種優(yōu)勢理論認(rèn)為，遺傳距離的大小在一定程度上決定雜種優(yōu)勢的大小，R.J.Chen等［19］通過實(shí)驗(yàn)證明遺傳距離可以用于雜種優(yōu)勢的預(yù)測。而利用微衛(wèi)星標(biāo)記測定個體及親本間的遺傳距離的大小，可用于準(zhǔn)確地分析品種（系）間的遺傳差異，能輔助預(yù)測個體及品種（系）間的雜種優(yōu)勢，篩選優(yōu)良雜交組合［20］。FAO建議，在利用微衛(wèi)星標(biāo)記分析家畜間的遺傳距離時最好選用不少于25個的微衛(wèi)星位點(diǎn)，每個位點(diǎn)最好有不少于4個的等位基因［21］。因此，利用微衛(wèi)星標(biāo)記檢測品種和品系間遺傳距離，進(jìn)行雜種優(yōu)勢預(yù)測是非?？煽康摹?/p>

3 微衛(wèi)星標(biāo)記預(yù)測肉羊雜種優(yōu)勢的研究現(xiàn)狀

Nei等認(rèn)為微衛(wèi)星標(biāo)記比血型、蛋白質(zhì)多態(tài)更具有多態(tài)性，根據(jù)其計(jì)算出的遺傳雜合度在估計(jì)親緣關(guān)系較近種群間的遺傳距離時更加精確高效；閆晚姝等［22］利用引進(jìn)純種薩?？搜?、陶賽特羊、德國美利奴羊?yàn)楦副?，與小尾寒羊雜交，結(jié)果表明:從雜交繁殖性能和雜交一代羔羊的早期生長發(fā)育來看，薩寒組合是理想組合；趙希智［23］以特克塞爾羊、無角陶賽特肉羊?yàn)榻K端父本，灘寒雜種羊?yàn)槟副具M(jìn)行三元雜交，其產(chǎn)羔率、羔羊的初生重、斷奶重、6月齡活重等均顯著優(yōu)于灘羊；張英杰等［24］則利用4個微衛(wèi)星DNA分析了3個山羊群體和部分綿羊品種的遺傳多態(tài)性，并對雜種優(yōu)勢進(jìn)行了預(yù)測，然后在生產(chǎn)中進(jìn)行了雜種優(yōu)勢驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明利用微衛(wèi)星DNA預(yù)測雜種優(yōu)勢與實(shí)際生產(chǎn)的雜種優(yōu)勢情況相符；王玉琴［25］利用無角陶賽特羊作為父本與地方優(yōu)良品種小尾寒羊進(jìn)行雜交，發(fā)現(xiàn)雜種優(yōu)勢比較明顯；姚軍［26］通過實(shí)驗(yàn)證明，分布地區(qū)距離較遠(yuǎn)、來源差別較大，類型、體長不同的種群間雜交以及長期與外界隔絕、基因型相對較純的種群間雜交可以獲得較大的雜種優(yōu)勢；劉國慶等［27］利用綿羊微衛(wèi)星標(biāo)記估測級進(jìn)雜交群體的基因雜合度，比較在不同雜合度水平下生長性狀的差異，以研究級進(jìn)雜交群體基因雜合度對綿羊生長性狀的影響，為綿羊雜種優(yōu)勢的利用奠定理論基礎(chǔ)；張英杰等［28］利用5對微衛(wèi)星標(biāo)記預(yù)測了3個國外品種與小尾寒羊的雜種優(yōu)勢，結(jié)果表明:薩?？搜蚺c小尾寒羊的遺傳距離大于陶賽特羊，陶賽特羊與小尾寒羊的遺傳距離大于特克塞爾羊，與實(shí)際雜種優(yōu)勢測定結(jié)果相符；張勃等［29］利用6個微衛(wèi)星標(biāo)記對無角陶賽特羊、蒙古羊及小尾寒羊遺傳距離進(jìn)行了遺傳檢測，測定了無角陶賽特羊與小尾寒羊和蒙古羊雜一代公羔6月齡前的日增重及雜種優(yōu)勢率，結(jié)果表明：無角陶賽特羊與小尾寒羊的遺傳距離大于蒙古羊，這與實(shí)際的測定結(jié)果基本相符，說明小尾寒羊在肉羊新品種群培育中可作優(yōu)良母本；楊詩興［30］認(rèn)為利用雜交優(yōu)勢提高羊肉的產(chǎn)量與品質(zhì)是可以肯定的，雜交優(yōu)勢表現(xiàn)強(qiáng)度與雜交組合、育肥期、飼養(yǎng)方式以及營養(yǎng)水平密切相關(guān)，認(rèn)為有針對性地引進(jìn)外來肉羊品種，與本地品種開展雜交生產(chǎn)肥羔，是一條既符合我國國情，又是多快好省的路子；瞿冬艷等［31］用微衛(wèi)星DNA對寧夏牧區(qū)主要綿羊群體的遺傳多態(tài)性進(jìn)行了分析，并據(jù)此預(yù)測了雜種優(yōu)勢，根據(jù)DC遺傳距離和DA遺傳距離，預(yù)測群體間雜種優(yōu)勢，雜交母本品種以灘寒雜種羊效果最好，灘羊次之，小尾寒羊最差，雜交父本的選擇順序?yàn)樘乜巳麪栄?、薩?？搜颉⑻召愄匮?；R.J.Chen等［19］利用7個微衛(wèi)星標(biāo)記對陶賽特羊、特克塞爾羊、黑頭薩?？搜颉┭?、小尾寒羊以及灘羊與小尾寒羊的雜交后代6個品種的羊進(jìn)行遺傳多樣性評估及種群遺傳距離的測定，結(jié)果表明：灘羊和小尾寒羊的雜交后代作為雜交母本的雜種優(yōu)勢效果最明顯；曾檢華等［32］通過UPGMA聚類分析，結(jié)果表明：2個地方品種和3個引進(jìn)品種的遺傳距離較遠(yuǎn)，特別是與杜泊羊的遺傳距離較遠(yuǎn)，提示湖羊和杜泊羊、小尾寒羊和杜泊羊的雜交組合更具優(yōu)勢；毛楊毅等［33］用5個微衛(wèi)星標(biāo)記對山西省5個山羊品種遺傳多態(tài)性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)波爾山羊與呂梁黑山羊的標(biāo)準(zhǔn)遺傳距離最大（0.508 3），其余依次為陽城白山羊（0.447 4），洪洞奶山羊（0.433 2），黎城大青羊（0.330 1），據(jù)品種間遺傳距離推測，波爾山羊與呂梁黑山羊的雜種優(yōu)勢最大，與陽城白山羊和洪洞奶山羊的雜種優(yōu)勢次之，與黎城大青羊的雜種優(yōu)勢最??；張建新等［34］選擇了與產(chǎn)肉性能相關(guān)的5個微衛(wèi)星標(biāo)記，分析了這5個位點(diǎn)在杜泊羊、德國美利奴羊、特克塞爾羊、陶賽特羊和右玉本地綿羊5個品種中的遺傳多態(tài)性，通過遺傳分析預(yù)測了4個國外引進(jìn)肉用綿羊品種與右玉本地綿羊的雜種優(yōu)勢，并與實(shí)際測定結(jié)果進(jìn)行了比較分析，結(jié)果表明:利用微衛(wèi)星DNA多態(tài)性進(jìn)行品種間雜種優(yōu)勢預(yù)測是可行的，杜泊羊與右玉本地綿羊雜交的雜種優(yōu)勢最大，與實(shí)際測定結(jié)果一致；Di R等［35］選擇28個微衛(wèi)星標(biāo)記，用小尾寒羊母羊分別與白頭薩福克羊、黑頭薩福克羊、特克塞爾羊、杜泊羊、南非美利奴羊、德國東佛里生羊雜交，通過回歸分析了胎產(chǎn)仔數(shù)、日增重、飼料轉(zhuǎn)化率等指標(biāo)，結(jié)果表明：南非美利奴公羊、德國東佛里生公羊與小尾寒羊雜交后代的經(jīng)濟(jì)效益最大，而薩福克羊與小尾寒羊雜交后代的平均日增重最大。

4 小結(jié)

雜種優(yōu)勢在生產(chǎn)中的價值是不容忽視的，雜種優(yōu)勢預(yù)測對于雜種優(yōu)勢的利用具有重要意義，這不僅有助于進(jìn)一步了解雜種優(yōu)勢的機(jī)理，而且對雜交育種具有促進(jìn)作用。但雜種優(yōu)勢是一個非常復(fù)雜的生物學(xué)現(xiàn)象，涉及大量相關(guān)基因間的相互作用，雜種優(yōu)勢預(yù)測的最終解決將依賴于雜種優(yōu)勢遺傳機(jī)理的闡明和預(yù)測方法的優(yōu)化。

運(yùn)用分子標(biāo)記預(yù)測動物雜種優(yōu)勢在一定范圍內(nèi)是可行的，但由于DNA多態(tài)性分析受費(fèi)用昂貴、技術(shù)性強(qiáng)等因素的限制，只能對少量的樣本進(jìn)行分析。因此，必須對分析技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使之操作簡便、準(zhǔn)確而又經(jīng)濟(jì)。電子計(jì)算機(jī)在遺傳育種上的應(yīng)用，將數(shù)學(xué)多維空間距離概念同生物多性狀綜合遺傳差異聯(lián)系起來，通過多變量分析評價親本間遺傳差異、預(yù)測雜種優(yōu)勢，使得雜種優(yōu)勢預(yù)測方法進(jìn)入了新的階段［36］。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，定會有更多的技術(shù)方法應(yīng)用于雜種優(yōu)勢的預(yù)測，為育種工作提供更多有價值的參考數(shù)據(jù)！

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