分子育种技术及其在家禽育种中应用的研究进展

摘要：分子育种技术从一诞生就受到了科学家们普遍关注，现已大量应用于农学、医药学、动物学等领域，其中，在家禽育种中的应用，也取得了一定的成果。家禽主要以分子标记辅助育种和转基因技术育种为主。笔者就分子育种的方法及其在家禽育种中的应用现状和展望作以综述。

关键词：家禽；分子育种技术；研究进展

中图分类号：S814 文献标识码：A文章编号：2095-9737（2016）02-0057-03

1 分子育种的概念

分子育种指DNA分子标记辅助育种，是一种利用DNA水平上的分子标记对生物群体进行遗传改良的技术，也就是将分子生物学技术应用于育种中，在分子水平上进行育种。

2 分子育种的方法

2.1 分子标记辅助育种

2.1.1 基因定位

就是将基因定位于某一特定的染色体上，以及测定基因在染色体上线性排列的顺序和距离，也就是准确地控制表型性状的基因在基因组中的位置。

2.1.2 分子标记辅助选择（MAS）

分子标记辅助选择是指与特定的数量性状相关的遗传标记为工具，以标记信息作为辅助信息，对该数量性状进行选择，以便在育种中获得较大的遗传进展。

1983年，Soller和Backman[1]提出了“标记辅助选择”。MAS充分利用了遗传标记、表型和系谱的信息，具有比常规评定方法更大的信息量和准确性，是家禽品种改良的有效方法。

2.1.3 分子标记辅助导入（MAI）

将供体群中少数优良目的基因（QTL） 导入到受体群，MAS既可用于跟踪鉴别目的基因，又可加速受体基因组（背景基因） 的恢复。

MAI实质上是在标记QTL 辅助下进行的杂交，可使受体群在目标性状得到提高的同时，尽量保留原有的遗传背景。

2.2 遗传修饰育种

遗传修饰育种即转基因育种，就是将基因工程应用于育种工作中，通过基因导入，从而培育出一定要求的新品种的育种方法。转基因育种方法主要有显微注射法、精子介导法、体细胞核移植方法。

2.2.1 显微注射法

在显微镜下，用一根极细的玻璃针（直径1～2μm）直接将DNA注射到胚胎的细胞核内，再把注射过DNA的胚胎移植到动物体内，使之发育成正常的幼仔。

应用这种方法外源基因的导入整合效率较高，不需要载体，可以直接转移目的基因，实验周期短。但需要贵重精密仪器，技术操作较难，并且外源基因的整合位点和整合的拷贝数都无法控制，容易造成宿主动物基因组的插入突变，引起相应的性状改变或致死。

2.2.2 精子介导法

直接用精子作为外源基因的载体的基因转移方法。家禽的精子进入体内后，要24h之后才能达到受精部位，而且大部分精子将在输卵管贮精腺体中保存下来，在3周之内都有受精能力。应用此方法的成本较低，但由于精子在母体内长期停留而造成外源基因的丢失等原因，利用精子作为载体，可能会更容易发生实验的不可预测性和不可重复性。

2.2.3 体细胞核移植法

先在体外培养的体细胞中进行基因导入，筛选获得带转基因的细胞，然后，将带转基因体细胞移植到去掉细胞核的卵细胞中，生产重构胚胎。重构胚胎经移植到母体中，产生转基因动物。

通过转基因操作可以将作用显著的激素和生长因子的基因导入家禽的基因组或剔除某些生产性能不利的基因，从而大大提高生产性能。1987年，Salter等[2]用禽白血病病毒感染早期的鸡胚制作了转基因鸡；1994年Naito等 [3]应用显微注射法获得了转基因鸡。

3 在家禽育种中的应用

家禽育种起步于二战时期，经历了表型选择、育种值选择和分子育种三个阶段。随着遗传学理论的不断发展，分子育种已经成为家禽育种的主要手段。

3.1 在家禽品种遗传多样性评估中的应用

家禽品种资源的遗传多样性可以为研究其品种起源和分化作重要参考。分子生物技术能够准确地揭示家禽品种间及品种内差异和品种的遗传结构，为家禽品种的保护和合理利用提出重要依据。

微卫星多太性反映着物种进化历史，不同品种在同一微卫星座位上等位基因数目和频率的差异表现出其遗传的差异，并由此可区分品种的类型，同时对目标基因在保种群世代传递过程中的分离和重组进行跟踪，通过有意识地选留，防止目标基因因遗传漂变而丢失。左正宏等[4]用40个随机引物对金定鸭等十个品种（系）进行遗传多样性分析，证明鸭品种间存在遗传差异，而且品系内个体间也存在差异。

3.2 在改良家禽重要经济性状中的应用

长期以来，家禽育种的目标主要集中在提高经济性状上，各种资源被最大限度地用来增强与经济利益相关的生产性能。

3.2.1 在改良家禽肉质中的应用

脂肪酸结合蛋白基因（EX-FABPs gene）在鸡胚、心肌和大血管平滑肌中表达。王启贵等（2001）[5]以鸡的细胞外EX-FABPs基因作为影响鸡脂肪性状的主要基因，以明星肉鸡和丝毛乌骨鸡杂交产生的F2代鸡群为实验材料，针对该基因的5"调控区进行了PCR-SSCR分析，结果表明检测到的基因位点与体脂沉积有关。孟和等（2001）[6]以鸡的激素核受体α基因（PPAR-α）作为影响鸡脂肪性状的主效基因，采用PCR-SSCR法分析了该基因编码区位点突变，结果表明该基因的单碱基突变产生的等位基因的不同基因型个体间腹脂重和腹脂率差异显著。

3.2.2 在改良家禽生产性能中的应用

矮小型鸡与普通鸡相比，体重减少1/3，单位空间饲养量可增加20%、节省饲料30%[7]、产蛋量提高15%[8]，且抗病性和适应性都强，成活率提高。应用分子育种技术研究可知，隐性伴性矮小基因dw基因对鸡体健康无害，且对人体有利的隐性突变基因。Hutt（1959）[9]研究发现了dw基因，位于性染色体的z染色体上，呈伴性隐性遗传。我国科学家于1993年利用RFLP技术，证明了性连锁性矮小鸡生长激素受体基因编码受体蛋白胞内的第十个外显子发生了1775个核苷酸的缺失突变，给鸡性连锁矮小基因的分子遗传基础研究得出了明确的结论。

1968年法国最先将含dw基因的鸡应用于肉鸡配套系中，育成了矮脚杂交肉鸡。美国、加拿大、荷兰、中国先后应用矮小鸡dw基因培育出了自己本国的肉鸡品种。随后美国、中国又将含dw基因的鸡应用到蛋鸡的培育中，获得产蛋量高的蛋鸡。

家禽生长激素（GH）基因由脑垂体前叶嗜酸性细胞合成和分泌。GH可通过刺激骨、软骨细胞的生长和分化，调节蛋白质、糖及脂肪的代谢从而促进机体的生长发育[10]。1988年研究者[11-12]对鸭和鸡完成了生长激素基因的测序研究；Stephen（2004） [13]在此基础之上，完成了鸡GH全基因组的测序；1990年Foster等[14]完成了火鸡生长激素基因的测序工作；敖金霞（2004）[15]公布了鹅GH部分基因的基因序列。而且经进一步研究发现，GH的表达水平和位置依据家禽的品种和品系的不同，而有所区别。蛋鸡垂体GH受体mRNA水平高于肉鸡，而肝脏GH受体mRNA水平却低于肉鸡[16]；鹅GH基因只在垂体和下丘脑中表达，在心脏、肺、肝脏等部位都不表达[15]，朗德鹅垂体中GH mRNA表达显著高于皖西白鹅[17]。

3.2.3 在改良家禽羽色和快慢羽中的应用

3.2.3.1 在改良家禽羽色中的应用

羽色是禽类一个重要的经济性状，研究羽色遗传对于探讨禽类起源、演化、标记品种和品系的特征、进行禽类育种和生产及开展实验动物研究等方面都具有重要意义。由于羽色基因（s/S）是伴性基因，所以在育种中可以应用伴性性状进行家禽羽色自别雌雄。

研究表明，禽类的羽色主要由黑色素的种类和分布不同产生的不同的表现型的结果[18]。在禽类的黑色素合成和羽色表达过程中，有多种基因和酶类参加其中，主要有黑色素皮质受体Ⅰ（MCIR）、酪氨酸酶（TYR）和刺鼠相关蛋白（AGRP）。其中鸡的羽色具有多样性，色素原基因CC和氧化酶基因OO互相作用产生的不同的羽色，鸡的羽色性状涉及到15个基因位点[19]。利用羽色伴性基因培育能自别雌雄的家鸡品系，鉴别准确率可达100%。现在根据市场对不同羽色鸡的需求，对特定的羽色或羽色基因进行选择和剔除，培育出了特定羽色基因的纯系。

家鸭的羽色遗传主要由9个基因座控制[20]，这些基因座交互作用，产生了多种羽色。研究者较多研究的是鸭白羽遗传，Jaap[21]最早提出家鸭白羽由常染色体上的隐性基因（c/c）控制，Gong等[22]研究得出鸭白羽是由两个常染色体基因座C和T控制，隐性t与连城白鸭的白羽有关，显性等位基因T和C交互作用产生灰羽。

3.2.3.2 在改良家禽快慢羽中的应用

羽速基因（K/k）位于鸡的z染色体上，为伴性基因，控制禽类羽毛生长速度。根据羽速基因的伴性遗传规律，在鸡育种中可以选育羽速自别雌雄的配套系。

应用分子PCR技术检测鸡染色体K座位上是否包括有HaeⅢ酶切位点的Urb序列来判断快慢羽鸡。有则为快羽鸡，没有则为慢羽鸡[23]。生产上将快羽公鸡与慢羽母鸡交配，所得后代公雏为慢羽，母雏为快羽，出壳后即可自别雌雄，克服传统翻肛慢，且对鸡易造成损伤等缺点，在生产上应用价值较高。国内外学者培育的快慢羽鸡配套系有：海兰鸡、罗曼蛋鸡、伊沙B-380、星红褐、明星肉鸡、成都白鸡、杏花鸡、洛岛红鸡、滨白鸡等[24]。

3.3 在家禽抗病育种中的应用

在家禽育种中人们长期关注经济性状的提高，却忽略了家禽的抗病能力，导致家禽的疾病抵抗能力下降，引发大量疾病，用常规的防疫措施已无法抵挡疾病的发生，给家禽业带来巨大的损失，因此人们开始在分子水平探索防疫途径。

目前，分子育种技术已经深入到家禽多种疾病的研究中。国内外的许多研究者都发现鸡的许多疾病都与慢羽基因K有关。慢羽鸡对淋巴血病、大肠杆菌病、ALV等病毒感染率比快羽鸡高，但对马立克氏病病毒无差别。Bacon（1988）[25]应用分子技术证实慢羽基因K与内源病毒ev21是紧密连锁的，这种病毒能够减弱慢羽鸡的免疫系统，从而对慢羽鸡个体产生一系列不良后果[26]。

人们又开始将转基因工程技术应用到改良家禽抗病育种中。将两个或多个抗病毒基因克隆到同一个载体上，然后导入动物体内，这样不同病毒功能基因可以协同作用。利用转基因技术培育抗病品种鸡取得了一定的成果：利用微修饰发病的ALV作为逆转录病毒基因的载体生产对ALV具有高度抗性转基因蛋鸡；用封闭细胞受体法培育抗淋巴白血病的鸡种；通过利用反义基因阻碍病原蛋白的转译法，克隆了新城疫（ND）、法氏囊病毒（IBD）、马立克氏病（MD）、传染性支气管炎（IB）和禽网状内皮组织增生症（RE）等的基因片段，为鸡的抗病育种提供了试验材料。

4 展望

由于分子育种是直接在DNA水平上对性状基因型进行选择，选择准确性更高，同时，转基因技术的应用还能根据市场需求创造出新的畜禽品种，未来的发展，分子育种技术已经成为家禽育种的一个重要方法。但就目前而言，分子育种技术较常规育种方法相比，耗费资金多，效益性价比低，相信随着人们对该项技术深入的研究与应用，同时分子育种技术与常规育种技术结合，必将加快禽类育种的进程，取得更多研究成果，获得更大效益。

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