分子遺傳標(biāo)記在家畜育種中的應(yīng)用探究

摘 要：分子遺傳標(biāo)記利用基因組中的遺傳多態(tài)性DNA、RNA序列作為遺傳標(biāo)記對基因遺傳的傳遞過程進(jìn)行追蹤。文章探討了分子遺傳標(biāo)記在家畜育種中的應(yīng)用，主要分析了RFLP、AFLP、STRs等分子遺傳標(biāo)記技術(shù)，以及分子遺傳標(biāo)記技術(shù)在分子育種、遺傳多樣性分析、遺傳圖譜構(gòu)建與抗病選育中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：分子遺傳標(biāo)記；家畜育種；應(yīng)用探究

家畜育種是改良家畜群體的關(guān)鍵基礎(chǔ)手段。通過家畜育種，能夠有效提高家畜的生產(chǎn)性能，使家畜相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)量得到提高，如肉、蛋、毛等產(chǎn)品產(chǎn)量，從而提高飼料的轉(zhuǎn)化效率，降低家畜產(chǎn)品生產(chǎn)成本。在提高產(chǎn)品質(zhì)量、滿足市場需求方面，家畜育種也起到重要作用。家畜育種也能夠改善家畜品種的抗病能力，減少疾病個體。由此，家畜育種行為能夠促進(jìn)經(jīng)濟效益的提升，實現(xiàn)疾病有效防控，在環(huán)境保護(hù)、遺傳資源與生物多樣性保護(hù)等方面都起到重要作用。

1 分子遺傳標(biāo)記

分子遺傳標(biāo)記技術(shù)主要有限制性片段長度多態(tài)性（Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP）、擴增片段長度多態(tài)性（Amplified Fragment Length Polymorphism，AFLP）、微衛(wèi)星標(biāo)記（Simple Sequence Repeats，STRs）三種，其中RELP以分子雜交為基礎(chǔ)，AFLP、STRs以PCR為基礎(chǔ)，此外還有以DNA測序為基礎(chǔ)的單核苷酸多態(tài)性（Single Nucleotide Polymorphism，SNP）。

RELP利用了限制性內(nèi)切酶的識別與切割能力，基于此識別并切割DNA序列中的特定限制性識別位點，即DNA序列中特定的核苷酸序列，進(jìn)而產(chǎn)生長度不一的DNA片段。核苷酸的變化會導(dǎo)致識別點位的出現(xiàn)或消失，若識別點位消失，產(chǎn)生的片段為長片段，若識別點位存在，則會產(chǎn)生兩個較短片段，若識別點位僅存在于兩個親本基因中的其中一個，則會產(chǎn)生兩種不同的電泳圖譜[1]。

AFLP將聚合酶鏈反應(yīng)（Polymerase Chain Reaction，PCR）與RELP相結(jié)合，綜合了PCR法的靈敏性特點與RELP的穩(wěn)定性特點。操作時先使用RELP法進(jìn)行基因組DNA切割，隨后將DNA片段進(jìn)行連接，使用PCR法對片段進(jìn)行擴增，擴增后的片段經(jīng)電泳分析判斷遺傳多樣性。

STRs是短串聯(lián)重復(fù)序列，由1～6個核苷酸組成，在基因的非編碼區(qū)和編碼區(qū)中廣泛分布，因此能夠提供較為全面的基因組遺傳信息。因滑鏈錯配等機制的作用，STRs會發(fā)生不穩(wěn)定重復(fù)擴展現(xiàn)象，形成了STRs的多樣性。

上述三種技術(shù)從信息量角度考慮，AFLP具有高通量特性，能夠提供的信息量更多，從靈敏度角度考慮，AFLP也能提供較高的靈敏度，但AFLP是操作復(fù)雜度最高的技術(shù)。RELP技術(shù)是第一代分子遺傳標(biāo)記技術(shù)，在信息量、靈敏度上都落后于AFLP與STRs，但也有其適用范圍。

2 分子遺傳標(biāo)記在家畜育種中的應(yīng)用

2.1 分子育種

分子遺傳標(biāo)記法在家畜育種中主要通過DNA序列的差異來提高育種效率，也使得家畜育種結(jié)果的準(zhǔn)確性獲得提升，遺傳改良后代的優(yōu)良性狀更加穩(wěn)定[2]。通過分子遺傳標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行連鎖分析，能夠確定特定性狀相關(guān)基因在基因組中的具體位置，輔助育種人員研究定位基因功能，并進(jìn)一步挖掘出能夠?qū)倚笊a(chǎn)性狀產(chǎn)生顯著影響的基因，如家畜生長、肉質(zhì)、抗病性等。家畜的早期選擇是提高家畜育種效率的關(guān)鍵，利用分子遺傳標(biāo)記技術(shù)可以分析家畜幼年時期的遺傳信息，直接進(jìn)行家畜的早期選擇，確定具有優(yōu)良遺傳基因的家畜，能夠有效避免表型選擇的誤差。家畜育種中，分子遺傳標(biāo)記還可以用于輔助雜交設(shè)計，通過識別不同品種的遺傳差異進(jìn)行最佳雜交組合設(shè)計，進(jìn)而提高雜交家畜的生產(chǎn)性能。此外，分子遺傳標(biāo)記可以追蹤特定的性狀遺傳，育種者可以根據(jù)這種遺傳來分析基因在品種改良中起到的作用，并進(jìn)行基因的流動管理，限制不良基因在繁育種群中的擴散。也可以利用分子標(biāo)記進(jìn)行基因的篩選和淘汰，改良家畜品種。

RELP、AFLP、SNP、STRs等都是廣泛應(yīng)用于家畜分子育種中的分子遺傳標(biāo)記技術(shù)。在家畜分子育種中，這些分子遺傳標(biāo)記技術(shù)可以幫助育種者進(jìn)行繁育種群目標(biāo)經(jīng)濟性狀的定位。以經(jīng)濟動物羊為例，體重、產(chǎn)肉量、肉質(zhì)、脂肪含量、繁殖性能等都是重要的經(jīng)濟性狀，利用分子遺傳標(biāo)記技術(shù)能夠有效定位這些經(jīng)濟性狀，并進(jìn)行進(jìn)一步的選育，具體內(nèi)容如表1所示。經(jīng)濟動物牛的分子遺傳標(biāo)記中，可以利用這一技術(shù)進(jìn)行選擇性育種，提高牛種群的生產(chǎn)力與抗病性，以牛產(chǎn)乳為例，相關(guān)基因與標(biāo)記具體內(nèi)容如表2所示。

2.2 遺傳多樣性分析

群體內(nèi)個體遺傳特征的差異被稱為遺傳多樣性，家畜的遺傳多樣性表現(xiàn)為DNA序列的多態(tài)性、基因表達(dá)水平差異或表型變異。在分析家畜遺傳多樣性時，利用分子遺傳標(biāo)記能夠進(jìn)行直接的遺傳變異測定，并輔助研究人員判斷群體的遺傳結(jié)構(gòu)與進(jìn)化歷程。通過家畜遺傳多樣性的分析，育種者可以評估育種資源質(zhì)量，選擇具有優(yōu)良性狀的家畜進(jìn)行繁育。也能夠輔助育種者識別具有高遺傳多樣性的個體，將其作為育種親本使用[3]。遺傳結(jié)構(gòu)與進(jìn)化歷程的識別可以形成對家畜群體的近交監(jiān)測，以避免育種近交導(dǎo)致群體衰退。在雜交育種方面，家畜遺傳多樣性也發(fā)揮著重要作用，可以用于雜交育種研究，培育新品種。

2.3 抗病選育

家畜育種中的抗病選育是確保家畜群體健康的關(guān)鍵途徑，在育種中通過識別健康個體及健康個體與疾病抗病性相關(guān)的遺傳變異基因進(jìn)行進(jìn)一步繁殖。將分子遺傳標(biāo)記技術(shù)應(yīng)用于家畜抗病選育中可以通過QTL定位與基因組選擇技術(shù)實現(xiàn)。首先對疾病相關(guān)的基因與變異及時進(jìn)行識別或預(yù)測，基于已知基因采用分子標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行篩選。QTL可以進(jìn)行抗病基因的精細(xì)定位，基因組選擇能夠準(zhǔn)確預(yù)測個體的抗病性能。通過基因的選育可以有效改良家畜品種，積累抗病基因或培育抗病新品種。以羊泰勒蟲病診斷為例，可根據(jù)羊泰勒蟲表面蛋白基因開發(fā)出相應(yīng)的分子標(biāo)記，結(jié)合PCR擴增實現(xiàn)有效診斷。后續(xù)在羊生產(chǎn)性能與健康品種選擇中，可以利用這一方法進(jìn)行疾病的快速診斷，識別處理感染個體以保持羊群健康，或選擇具有抗羊泰勒蟲病信息的個體進(jìn)行繁殖。此外還有利用基因敲入、基因敲除、基因編輯的遺傳修飾技術(shù)，通過精確控制基因表達(dá)，可以在不影響動物整體健康和福利的前提下，提高其經(jīng)濟性狀。例如，通過基因編輯技術(shù)，可以在綿羊中引入特定的疾病抗性基因，從而減少對抗生素的依賴，這對于提高動物健康和食品安全都具有重要意義[4]。

結(jié)語

本研究分析了分子遺傳標(biāo)記技術(shù)在家畜育種中的具體應(yīng)用，討論了RELP、AFLP、STRs等分子遺傳技術(shù)的應(yīng)用范圍與應(yīng)用條件。利用分子遺傳標(biāo)記，育種者可以進(jìn)行家畜目標(biāo)性狀的早期選擇，評估育種資源的優(yōu)良程度，對個體優(yōu)良性狀進(jìn)行有效識別與特定性狀的遺傳跟蹤，也可以利用相關(guān)技術(shù)輔助雜交設(shè)計，培育更具經(jīng)濟效益、抗病性的雜交個體。進(jìn)而提高家畜的生產(chǎn)性能，實現(xiàn)對家畜資源多樣性的保護(hù)與品種的改良，促進(jìn)家畜的經(jīng)濟效益提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊建琦，龔一鳴，江炎庭，歐陽依娜，洪瓊花，儲明星.山羊BPTF基因多態(tài)性與產(chǎn)羔性能的關(guān)聯(lián)分析[J].中國草食動物科學(xué)，2022，42（4）：23-2660.

[2]馮娜，曹凱鑫，劉小東，李宜璇.DNA分子標(biāo)記技術(shù)及其在羊育種中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代畜牧獸醫(yī)，2024（7）：80-84.

[3]馬敏彪，武利恒，丁琳，金慧佳，趙麗莉，曹丁壬，王爭光.基于SNP分子標(biāo)記的湖羊群體遺傳結(jié)構(gòu)分析[J].畜牧與獸醫(yī)，2024，56（6）：1-8.

[4]王維英，周玉青，楊濤，孫武，馬世科，金夏陽，馬曉涓.藏綿羊多胎性狀育種：遺傳基礎(chǔ)、分子標(biāo)記應(yīng)用及未來發(fā)展策略[J].青?？萍迹?024，31（2）：86-91.

收稿時間：2024-02-26

作者簡介：劉一錕（2004—），女，本科。研究方向：動物遺傳育種與繁殖。