芯片技术在畜禽育种中的应用研究进展

中国畜禽品种资源丰富,且有许多优良性状基因,但这些优良性状基因并没有被充分利用,因此,在基因水平上开展遗传资源的开发和利用是畜禽经济性状改良的重要方向。目前,虽然传统系谱选择方法在育种工作中发挥了重要作用,但存在准确率低、育种周期长等缺点。随着分子生物学技术的快速发展,近年来先进的基因组测序和基因分型技术大大促进了畜禽育种方法的革新。从低通量、耗时的限制性片段多态标记（RFLP）到如今高通量、高密度的单核苷酸多态性（SNP）标记,基因检测效率有了大幅度提高。基因芯片技术在分子标记辅助选择和全基因组选择育种研究中逐渐得到广泛应用,成为畜禽育种的新技术手段和新热点。主要介绍了高、低密度SNP芯片技术在畜禽育种中的研究及应用,并简述了其技术优势、存在问题及挑战、应用展望,旨在表明基因芯片技术必将会成为畜禽分子育种工作中一项重要的基础技术,在畜禽种业快速发展过程中起到重要的推动作用,以期为基因芯片技术在畜禽育种中得到进一步应用提供理论参考,推进中国畜禽育种遗传进展,提升中国畜禽种业的科技竞争力。     

全基因组SNP分型技术在畜禽遗传育种研究中的应用

随着畜禽资源分子鉴定、物种进化、全基因组育种等热点领域的逐渐兴起,准确的全基因组SNP分型成为了畜禽基因组研究的关键。基因芯片、重测序、简化基因组测序及靶向捕获测序等全基因组SNP分型技术已广泛应用于畜禽基因组研究中。本文概述了全基因组SNP分型技术的原理及其在全基因组关联分析、选择信号分析和畜禽遗传资源背景分析等方面的应用,以期为畜禽基因组研究和育种应用提供借鉴和参考。     

畜禽基因组选择方法研究进展

畜禽的选种选育在生产中至关重要,育种值估计是选种选育的核心。基因组选择（genomic selection,GS）是利用全基因组范围内的高密度标记估计个体基因组育种值的一种新型分子育种方法,目前已在牛、猪、鸡等畜禽育种中得到应用并取得了良好的效果。该方法可实现畜禽育种早期选择,降低测定费用,缩短世代间隔,提高育种值估计准确性,加快遗传进展。基因组选择主要是通过参考群体中每个个体的表型性状信息和单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism,SNP）基因型估计出每个SNP的效应值,然后测定候选群体中每个个体的SNP基因型,计算候选个体的基因组育种值,根据基因组育种值的高低对候选群体进行合理的选择。随着基因分型技术快速发展和检测成本不断降低,以及基因组选择方法不断优化,基因组选择已成为畜禽选种选育的重要手段。作者对一些常用的基因组选择方法进行了综述,比较了不同方法之间的差异,分析了基因组选择存在的问题与挑战,并展望了其在畜禽育种中的应用前景。     

基因组选择模型及其在家禽育种中的应用

基因组选择是当前畜禽育种领域一项热门的分子育种方法,已经在实际育种中得到应用并取得良好的效果。基因组选择使用数学模型计算出覆盖全基因组范围内的高密度标记的效应值,从而得到个体基因组估计育种值,再进行高效的选种选配工作。该方法可以提高传统育种值估计的准确性,实现畜禽育种早期选择,缩短世代间隔,从而加快遗传进展。同时,随着第二代测序平台和基因芯片技术不断成熟,单核苷酸多态性（Single nucleotide polymorphism,SNP）标记已成为普遍且重要的动植物研究手段,SNP芯片检测成本也不再高昂。文章综述了常见的基因组选择模型及其在家禽育种中的应用,讨论了其面临的挑战,并且展望了其应用前景,为我国地方家禽保护、评价和利用提供参考。     

基因芯片技术在养牛业中的应用及展望

我国牛品种资源丰富,而且有许多优良基因,但并没有被充分发挥和利用.在基因水平上开展遗传资源的开发和利用无疑是快速、科学的方法.目前,利用分子辅助标记对目的基因进行分子标记,从而实现对重要经济性状的标记辅助选择(MAS),这是进行牛分子育种的关键,而开发和应用新型分子标记已成为发展分子育种技术的重要方向和研究热点.     

利用基因组信息提高畜禽生产性能研究进展

为了满足人们对畜产品需求的快速增长,必须在加快畜禽产业发展的同时把对环境的影响降到最低,提高畜禽遗传特性有望促进这一问题的解决。进入21世纪以来,以基因组选择为核心的分子育种技术迎来了发展机遇,利用该技术可实现早期准确选择,从而大幅度缩短世代间隔,加快群体遗传进展,并显著降低育种成本。虽然在某些畜种中(如奶牛),基因组选择取得了成功,群体也获得较大遗传进展,但仍无法满足快速增长的需求。因此,亟需寻找能够进一步加快遗传进展的方法。研究表明,在SNP标记数据中加入目标性状的已知功能基因信息,可以提高基因组育种值预测的准确性,进而加快遗传进展。而挖掘更多基因组信息的同时,开发更优化的分析方法可以更有助于目标的实现。文章总结了主要畜禽物种的可用基因组数据,包括牛、绵羊、山羊、猪和鸡以及这些数据是如何有助于鉴定影响重要性状的遗传标记和基因,从而进一步提高基因组选择的准确性。     

生物技术在养猪业中的应用

进入八十年代以来,由于分子生物学、分子遗传学、分子克隆重组技术的发展,出现了许多新的研究领域,如分子标记、动物分子遗传学、抗病育种等。这些方法在分子水平上研究解决以下几个方面问题：①畜禽基因组及重要经济性状（肉蛋奶）的基因（QTL）定位。研究内容包括基因组及基因图谱;产量和质量主基因分析;基因（QTL）定位;单位性状基因的分离、克隆和测序;转基因动物。②畜禽超高产育种的分子生物学基础。研究内容包括肉蛋奶超高产的分子生物学基础,畜禽杂种优势的机理及预测,分子遗传鳖记辅助选择。③畜禽遗传资源保护与利用…     

利用基因组信息提高畜禽生产性能研究进展

为了满足人们对畜产品需求的快速增长，必须在加快畜禽产业发展的同时把对环境的影响降到最低，提高畜禽遗传特性有望促进这一问题的解决。进入21世纪以来，以基因组选择为核心的分子育种技术迎来了发展机遇，利用该技术可实现早期准确选择，从而大幅度缩短世代间隔，加快群体遗传进展，并显著降低育种成本。虽然在某些畜种中（如奶牛），基因组选择取得了成功，群体也获得较大遗传进展，但仍无法满足快速增长的需求。因此，亟需寻找能够进一步加快遗传进展的方法。研究表明，在SNP标记数据中加入目标性状的已知功能基因信息，可以提高基因组育种值预测的准确性，进而加快遗传进展。而挖掘更多基因组信息的同时，开发更优化的分析方法可以更有助于目标的实现。文章总结了主要畜禽物种的可用基因组数据，包括牛、绵羊、山羊、猪和鸡以及这些数据是如何有助于鉴定影响重要性状的遗传标记和基因，从而进一步提高基因组选择的准确性。     

基于高通量测序技术挖掘分子遗传标记及其在蛋鸡生产中的精准应用

高通量测序技术是研究物种复杂生物性状遗传机制的基础,随着高通量测序技术的不断优化提升,一些与生物表型性状密切相关的基因组变异被精准地挖掘出来,其中包括单核苷酸多态位点(SNP)、小片段的插入或缺失(Indel)、拷贝数变异(CNV)以及结构变异(SV)为代表的分子标记。与传统遗传标记相比较,分子遗传标记具有多态性高、遍布整个基因组、检测手段简单快捷以及成本低廉的特点。通过检测覆盖全基因组范围内的分子标记,利用基因组水平的遗传信息对个体或群体遗传资源进行评估,能够缩短世代间隔、提高选种的准确性,进而在短期内取得较大的遗传进展。作者从高通量测序技术挖掘分子遗传标记角度入手,综述了三代测序技术发展历程和应用领域以及三代分子遗传标记检测技术在蛋鸡种业创新中的应用,并详细阐述了高通量测序技术与分子遗传标记相结合在蛋鸡群体遗传多样性及进化分类、群体遗传图谱的构建和功能基因定位、数量性状形成的遗传机制解析和质量性状形成的遗传机制解析等4个方面的精准应用,以期为蛋鸡基因组选择进入实质应用阶段提供科学依据和指导。     

畜禽遗传标记辅助选择的研究与应用

本文综述了运用遗传标记在畜禽育种中进行辅助选择的研究动态及进展。通过分子遗传标记对畜禽性状的选择 ,是目前育种工作者研究的重要课题 ,对畜禽育种实践将产生重要指导作用 ,具有重大的应用价值。遗传标记辅助选择 ,可应用于畜禽的选种选配、基因转移及生物多样性研究。我省应尽快启动动物生物技术的研究 ,把国内外研究成果应用于畜禽育种和生产实践     

全基因组测序在畜禽中应用的研究进展

在基因组研究方面,目前全基因组测序已由第一代测序技术发展到第三代测序技术,全基因组测序与传统方法相比具有更加全面、精准、高效等优势。随着测序技术的发展和费用的降低,全基因组测序（whole genome sequencing,WGS）技术逐渐成为基因组研究应用最广泛的技术。全基因组测序已经在畜禽起源进化、重要经济性状基因挖掘、分子育种等方面取得了诸多成果。通过全基因组重测序,能够发现拷贝数变异（copy number variation,CNV）及单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism,SNP）变异,丰富现有的CNV和SNP数据库,为抗病、生长、食欲、代谢调节、表型、环境适应机制及重要经济性状基因的分析提供重要数据。作者针对全基因组测序技术在主要畜禽上的研究进展,综述了全基因组测序在畜禽的品种遗传多样性、群体演变机制、功能基因挖掘等研究中的应用,并探讨了全基因组测序存在的问题,旨在为畜禽种质资源保护和分子育种实践提供参考。     

畜禽生长发育相关性状的全基因组关联分析研究进展

全基因组关联分析(GWAS)是近年兴起的用于分析复杂性状的重要研究方法。高通量测序技术的成熟发展使得基于全基因组测序技术和基因芯片技术的GWAS解析畜禽复杂性状成为可能,GWAS的运用对畜禽经济性状相关的SNP、QTL和候选功能基因研究起到关键作用。本文主要对GWAS的基本原理和方法、优劣势以及GWAS在畜禽生长发育相关性状中的应用现状进行综述,并对GWAS在今后畜禽育种中的应用前景进行展望,以期为GWAS在畜禽育种中的深入研究提供参考。     

SSR和SNP在畜禽育种中的应用进展

本文简要综述了国内外近两年微卫星标记(SSR)和单核苷酸多态标记(SNP)在动物育种研究包括遗传多样性、品种鉴定及血缘分析、遗传图谱构建、标记辅助选择中的应用进展,以期为我国畜禽分子育种的深入发展提供借鉴。其中遗传多样性的研究主要是利用SSR,我国对各种畜禽大部分品种群体遗传结构的研究已经趋于完成,这有利于更好的保护和利用我国固有的品种资源。国际上已经对猪、牛构建了标记密度较大的遗传图谱,在这些标记中,SSR占了绝大多数,其中鸭和马的遗传图谱构建在最近取得了较大进展。目前畜禽的QTL定位使用的标记主要为SSR。对候选基因的研究已经趋向于SNP的关联研究,许多新的候选基因被发现与畜禽的某些经济性状相关。     

2014世界肉鸡遗传育种与资源研究和技术发展报告

2014年,世界家禽遗传资源保存和利用仍然以活体原位保种为主,而评价方法继续推行分子标记方法。传统遗传育种技术与信息技术、统计学手段以及分子遗传等多学科的结合则越来越密切。大规模高通量的SNP检测技术相继建立和应用,全基因组选择已成为肉鸡遗传育种技术的研究热点之一,其研究主要集中于基因组选择的计算方法和基因组育种值估计准确性方面。而在我国国内,分子遗传育种仍是肉鸡遗传育种技术研究与开发的主题之一。     

鲁禽3号麻鸡优良肉质性状分子遗传标记筛选

脂肪酸结合蛋白(FABP)参与细胞内脂肪代谢,在鲁禽3号麻鸡体内不同组织中特异性表达7种FABP基因。试验旨在从7种FABPs中寻找到能够应用于家禽优良肉质性状筛选及育种的分子遗传标记。提取鲁禽3号麻鸡血细胞基因组DNA,分别扩增出FABP1-7基因全部外显子,采用测序与酶切结合的方法检测SNP位点的位置,并进行基因型与生产性状的关联性分析。结果表明:7种FABP基因中存在9个SNP位点,其中在鲁禽3号麻鸡体内能够用作优良肉质筛选与育种的分子遗传标记是FABP1-E2-83(外显子2第83位)、FABP4-E1-51(外显子1第51位)两个SNP位点。     

基于高通量测序技术的山羊遗传多样性及其生产性状研究进展

近年来,高通量测序技术的规模化应用及生物信息技术的普及,极大地推动了家畜基因组学的发展,实现了分子育种标记全基因组水平的快速、精准定位,为全基因组选择育种奠定了重要基础。数千年来的驯化和选择,形成了用途多样的山羊品种,如乳用、皮用、绒用及肉用等,为人类提供了丰富的生产和生活资料。国内外学者采用高通量测序技术对山羊的遗传多样性及生产性能的遗传机制进行了研究,以期找到与山羊种质特性相关的基因,从而为山羊的遗传改良提供新的标记。作者对近五年来基于高通量测序技术研究山羊的遗传多样性和产绒、产奶、繁殖等生产性状的研究进展进行了综述,以期为评估山羊优良种质特性和与生产性状相关的优异基因定位的工作提供参考。     

猪基因组选择技术应用初探

基因组选择是一种全基因组范围内的标记辅助选择方法,是家畜经济性状育种改良的重要技术,利用全基因组遗传标记信息对个体进行遗传评估,能够精准地早期预测估计个体育种值,降低近交系数,大大提高猪育种的遗传进展。随着基因组育种技术不断成熟,基因检测价格不断下降,这项技术越来越多被应用于奶牛、生猪、鸡等动物的育种工作中,本文将从猪基因组选择技术应用意义、国内外应用现状与趋势、技术集成、应用前景等4方面进行综述,为猪的基因组选择技术提供参考。     

生物育种技术及其在畜禽育种中的应用研究进展

随着动物功能基因组研究以及高通量组学技术的发展,畜禽育种已经从基于表型的选择方法过渡到以分子标记技术、基因编辑技术等分子生物学技术手段为主的现代育种新策略上。生物育种是现代生物技术育种的统称,是衡量农业科技竞争力的重要标志,包括标记辅助选择、全基因组选择育种、转基因和基因编辑育种、胚胎工程技术体系等育种手段。生物育种作为畜禽遗传改良的重要手段持续推动着我国的种质资源创新。本文详细介绍了生物育种的关键技术及其特点,包括不同育种方法在畜禽种质开发和遗传改良上的研究进展,探讨分析了当前畜禽育种的现状与问题,以期实现生物育种核心技术的突破与发展。     

猪重大育种价值基因及挖掘技术研究进展

随着分子生物学和动物遗传育种技术的快速发展,对于畜禽优良性状的研究已从对表型选育进入到对单个或多个重要性状关联基因的分子选育,如对猪肉质性状的相关研究,在影响猪背膘厚、肌内脂肪含量、火腿重量等方面筛选到许多关键基因。近年来,非洲猪瘟肆虐,对猪抗病的研究再次成为热点,也发现了众多关键基因,如CD163直接参与了猪呼吸与繁殖综合征病毒的侵入机制。除了疾病的影响外,繁殖性状对养猪业的发展也起着至关重要的作用。随着研究人员对各重要性状研究的不断深入,现已积累了大量重要育种价值基因的多维数据,且由此开发出了多种基因筛选技术,尤其是CRISPR-Cas9基因编辑技术的发现及其作为全基因组筛选工具的成功应用,以及在后基因组时代功能基因组筛选与多组学的联合应用等,进一步推动了遗传育种领域的发展。作者系统总结了猪肉质、抗病及繁殖性状相关的重要育种价值基因及其挖掘技术,以期为猪的遗传改良提供指导性建议和参考。     

基于简化基因组测序技术和基因芯片技术比较研究黄羽肉鸡基因组选择

旨在比较简化基因组测序技术和基因芯片技术实施基因组选择的基因组估计育种值（GEBV）准确性。本研究在AH肉鸡资源群体F₂代中随机选取395个个体（其中公鸡212只,母鸡183只,来自8个半同胞家系）,同时采用10×SLAF测序技术和Illumina Chicken 60K SNP芯片进行基因标记分型。采用基因组最佳无偏估计法（GBLUP）和BayesCπ对6周体重、12周体重、日均增重、日均采食量、饲料转化率和剩余采食量等6个性状进行GEBV准确性比较研究,并采用5折交叉验证法验证。结果表明,采用同一基因标记分型平台,两种育种值估计方法所得GEBV准确性差异不显著（P>0.05）;不同的性状对基因标记分型平台的选择存在差异,对于6周体重,使用基因芯片可获得更高的GEBV准确性（P<0.05）,对于剩余采食量,则使用简化基因组测序可获得更高的GEBV准确性（P<0.05）。综合6个性状GEBV均值比较,两个基因标记分型平台之间差异不到0.01,高通量测序技术和基因芯片技术都可以用于黄羽肉鸡基因组选择。