摘要:家禽养殖业发展中,家禽育种是提高家禽品质的关键。分子标记技术是一种新型的辅助育种技术,具备快速、精准、高效等优点,被广泛应用到家禽育种领域,能够起到基因定位、辅助选择、辅助导入的效果,提高受体群目标性状的同时,尽可能保留其原有的遗传背景,搭配转基因技术的情况下,还可以依照市场需求,创造出全新的家禽品种。该文结合分子标记技术的内涵,探讨分子标记辅助育种的原理,并对家禽育种中分子标记技术的应用进行探究。
关键词:家禽,育种,分子标记技术,标记辅助育种,遗传多样性
0引言
家禽养殖业是我国国民经济的重要组成部分,而在生活水平不断提高的情况下,人们对家禽产品的品质提出了更高的要求,也因此带动了家禽育种工作的开展。分子标记技术在家禽育种领域有着十分明显的优势,能够提高家禽品质,优化育种流程,继而带动家禽产业转型升级,提升家禽产品的市场竞争力。
1分子标记技术概述
分子标记技术是一种围绕DNA本身的多态性展开的遗传标记方法,可以从DNA层面体现生物的个体差异,在遗传学、农业、医学等领域有着广泛应用[1]。DNA是生物遗传信息的载体,其不会受到外部环境和生物发育阶段的影响,这也使得分子标记技术在实际应用中有着十分稳定的表现,可以检测生物遗传的细微差异[2]。常见的分子标记技术及其特点如表1所示。分子标记技术的优点有很多,一是高稳定性,技术应用过程中,不会受到外部环境和生物发育阶段的影响,表现十分稳定。二是强多态性,分子标记技术有着很强的多态性,可以精准检测到细微的遗传差异。三是数量丰富,分子标记技术可以在整个基因组中设置大量标记点位。四是应用广泛,分子标记技术有着显著优势,也因此被应用到了很多领域,如亲缘分析、遗传图谱构建、特殊基因定位等[3]。
2分子标记辅助育种的原理
分子标记辅助育种的基本原理,是借助分子标记与目标性状基因的关联性,检测基因对应的分析标记,以此来判断是否存在目的基因,能够作为育种的辅助手段。分子标记技术在生物育种中主要体现在3个方面。
2.1基因定位
基因定位可以找出染色体中某个特定基因的具体位置,明确染色体排列的顺序,为DNA中基因位置的调控提供参照[5]。
2.2辅助选择
辅助选择可以借助相应的遗传标记,设置辅助信息来确认其所对应的基因性状,以此来确保育种效果。分子标记辅助选择对于遗传信息的选择,主要是通过遗传标记信息实现,其有着较大的信息量,相应的准确性也远高于常规方法。
2.3辅助导入
辅助导入强调将优良基因导入到受体群,通过跟踪鉴别目的基因的方式,推动受体基因组的快速恢复。分子标记辅助导入的实质,是利用优良目的基因的辅助,开展杂交育种,提升受体群的目标性能,同时保留其原本的遗传背景[6]。
3分子标记技术在家禽育种中的应用
家禽育种技术在发展中,先后经历了3个不同的阶段,分别是表型选择阶段、育种值选择阶段和分子育种阶段。分子标记技术可以将不同家禽品种的遗传特性准确反映出来,为家禽品种保护和创新奠定坚实基础[7]。以简单重复序列技术(微卫星多态性技术)为例,其能够反映出物种的进化情况,在同一个微卫星座位中,不同物种有着基因数量和基因频率的显著差异,以此为参考,可以准确区分家禽的品种,跟踪目标基因的传递情况,配合目的性筛选,能够有效避免遗传漂变引发的目标基因丢失问题。分子标记技术在家禽育种中的应用主要体现在4个方面。
3.1肉质改良
以鸡为例,其脂肪性状主要受细胞外EX—FABPs基因影响,基因位点和鸡的体脂沉积存在密切关联[8]。可以借助分子标记技术,定位肌肉生长调控基因MyoG、脂肪代谢基因PPARγ等与家禽肉质相关的基因,筛选出具备优良肉质性状的个体,做好定向育种工作,例如,黄羽肉鸡中的矮小型基因可以优化鸡的骨骼与肌肉发育,提升肉质的均匀性。也可以筛选FTO灯光与低腹脂率相关的分子标记,减少脂肪沉积,改善肉质风味[9]。
3.2生产性能改良
家禽的生产性能对于家禽产业的发展影响巨大。分子标记技术可以筛选和生长调控相关的GH基因、IGF-1基因等,定向选育生长周期更短且饲料转化率更高的家禽品种[10],搭配全基因选择技术对多基因效应的整合,还能够预测家禽早期的生长潜能,有效减少表型测定成本。借助基于全基因组关联分析技术,可以筛选出与产蛋率和蛋类品质相关的SNP标记,如影响蛋重量的PAPPA基因,影响蛋壳强度的EPT1基因等,为高产蛋性能品系的家禽育种提供指导[11]。不仅如此,分子标记技术在生产性能改良方面的应用,还体现在产蛋持续性以及蛋壳颜色的优化方面,例如,通过标记BCO2基因,可以提升蛋壳颜色的均匀性,提升商品蛋的市场价值。
分子标记技术对家禽品种生产性能的改良还体现在遗传多样性管理方面,借助轮回交配法,配合分子标记技术对家系遗传背景的追踪,可以很好地维持保种群体在遗传方面的多样性,有效避免近交衰退导致的生产性能下降问题。在地方家禽品种保种中,可以借助特异性分子标签位点来保障家禽品种的纯度,有效避免杂化带来的负面影响[12]。
3.3抗病能力改良
以往家禽育种中,通常都是关注家禽的品种的经济效益,很多时候并不会在抗病能力方面投入足够的关注,这也使得培育出的许多新品种抗病能力较差,容易出现大规模发病的情况,引发巨大的经济损失[13]。基于此,借助分子标记技术改良家禽品种的抗病能力,已经成为一个亟待解决的问题。现如今,分子标记技术在多种常见家禽疾病的研究中已经得到应用,如淋巴血病、大肠杆菌病等。通过将2个乃至更多抗病毒基因融入同一个载体的方式,可以发挥出协同作用,如使用微修饰发病的ALV作为逆转录病毒基因的载体,培育出对ALV具备较高抗性的蛋鸡[14]。
利用全基因组关联分析或者连锁定位技术,可以筛选出抗禽流感病毒基因、MHC基因簇等与抗病性状有较强关联的分子标记,准确锁定病原抵抗力的核心基因位点。以鹅类禽流感的防控为例,借助分析标记检测禽流感病毒,可以将诊断效率提高至少90%,实现早期预警。借助上文提到的分子标记辅助选择,可以从种群中筛选携带抗病基因的个体,其能够直接基于DNA序列筛选抗病候选群体[15],对比常规育种技术,能够将育种周期缩短30%~50%。
3.4快慢羽改良
K/k羽速基因与家禽羽毛的生长速度存在紧密联系,也是快慢羽改良的关键。生产上,可以将快羽公鸡与慢羽母鸡交配,得到的后代公鸡为慢羽,母鸡为快羽,出壳后就能够快速识别雌雄,有着良好的生产价值[16]。借助特异性分子标记,能够筛选快羽个体或者慢羽个体,实现精准分群。例如,在乌骨鸡育种中,利用双重PCR技术,可以将快慢羽鉴定准确率提升至99%以上,显著缩短表型观察周期。
将快慢羽性状和生产性能协同育种,慢羽基因可以帮助雏鸡降低早期的热量散失,提高北方寒冷地区家禽养殖的存活率;快羽基因能够提升家禽对于高温环境的适应性。借助分子标记技术,可以将快慢羽性状和抗病基因、生长速度基因等聚合,培育出可以适应不同气候条件与市场需求的优良品系[17]。
4结束语
分子标记技术不同于常规育种技术,可以直接在DNA水平上,实现对性状基因的筛选,有着更高的效率和准确性,配合转基因技术,能够根据市场需求,创造出全新的家禽品种,改良家禽的经济价值和抗病能力。当前,分子标记辅助育种已经成为家禽育种的重要方法之一。不过在实际应用中,分子标记辅助育种技术的成本消耗更大,效益性价比偏低,未来发展中,可以考虑将分子标记辅助育种技术与常规育种技术结合,进一步加速家禽育种的进程,带动经济效益的提高。
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