DNA分子标记在我国海水养殖动物遗传育种中的应用

DNA分子标记是以脱氧核糖核酸多态性为基础的遗传标记.本文综述了DNA分子标记技术在环节动物、软体动物、甲壳动物、鱼类等我国海水养殖动物中遗传多样性和遗传结构分析、亲缘关系鉴定、品系家系鉴别、构建遗传连锁图谱、数量性状定位等方面的应用.指出了目前DNA分子标记在海水养殖动物遗传改良和辅助育种等研究领域存在的问题,最后对该领域的研究提出展望,以期为海水养殖动物遗传育种研究提供参考.     

分子遗传标记技术在海洋动物遗传研究中的应用

概述了分子标记技术在海洋动物遗传学研究中的应用．尤其足在构建遗传连锁图谱、分析群体遗传结构及亲缘关系、检测种群的遗传多样性、品系鉴定及辅助育种等方面的应用进展。     

利用GoldenGate分析的高通量SNP芯片对鲤基因进行分型

单核苷酸多态性(SNPs)标记在大多数物种基因组中数量巨大且分布均匀,是许多水产物种遗传研究的理想标记,因此快速发展了几种高通量、快速的SNP标记分型平台。本研究利用Golden Gate分析技术对鲤Cyprinus carpio转录组测序的1 536个SNP标记合成了一张中等密度SNP芯片,对5个鲤群体的480份样本进行基因分型。结果表明:1 235个SNP标记成功分型,约占80%;915个标记至少在一个家系中呈现多态性,占74.1%;标记最小等位基因频率(MAF)介于0.05~0.5之间,平均为0.334,其中48.9%的标记最小等位基因频率(MAF)大于平均值;5个群体中SNP标记平均多态性信息含量(PIC)在0.3左右,为中度多态,杂合度为0.010~0.990,平均为0.5左右,暗示群体具有丰富的遗传多态性,育种价值及性状改良潜力很大。本研究分型的多态性SNP标记可广泛应用于遗传多样性研究、标记-性状关联分析以及分子标记辅助育种。     

最佳遗传贡献理论及其在水产动物选择育种中的应用前景

水产动物多性状复合育种技术已发展成为国内水产选择育种的重要技术体系。在限定的近交水平下,如何选种和配种实现遗传进展最大化是当前该体系亟待解决的一个突出问题。在动植物选择育种中,最佳遗传贡献理论(Optimum Contribution,OC)已成为平衡育种核心群长期遗传进展与近交水平的有效工具。本文论述了OC理论的提出背景和发展过程、不同优化算法的特点和该理论在动植物选择育种中的应用进展,并进一步综述了基于基因组信息的OC理论研究新进展。遗传贡献目标函数的优化算法主要包括拉格朗日乘数法、半正定规划法和差分进化算法等。基于拉格朗日乘数法,执行OC选择10代后获得的遗传进展要比最佳线性无偏预测法(Best Linear Unbiased Prediction,BLUP)育种值直接选择高21%-60%。针对水产动物等高繁殖力大群体,育种学家进一步改进了算法,利用候选亲本父母本群体的加性遗传相关矩阵来计算候选亲本群体的加性遗传相关矩阵和逆矩阵,降低了逆矩阵的维数,提高了最佳遗传贡献值的计算效率。但是拉格朗日乘数法并不能保证求解出的遗传贡献值为全局最大值,而半正定规划方法利用内点算法可以获得候选亲本的最佳遗传贡献值,与前者相比遗传进展可进一步提高1.5%-9%。差分进化算法可将遗传进展、遗传多样性、后代近交、场间遗传联系、多阶段选择、分子标记利用和成本等多种因素纳入目标函数进行优化,同时完成个体选择和交配方案制定两个关键任务。复合系谱和基因组信息,在限定的近交水平下,可以获得更为准确的遗传贡献值,遗传进展可进一步提高。OC选择已经应用在畜牧、林木育种研究中,育种群体的近交水平得到了有效控制,与BLUP直接选择相比,目标性状的遗传进展进一步提高(17%-30%)。针对水产动物多性状复合育种技术体系的特点,本文分析了OC理论应用的紧迫性和可行性,提出了亟待解决的关键技术问题和解决方案,为下一步在水产动物选择育种中应用OC理论提供借鉴和指导。     

畜禽遗传评定方法的研究进展

畜禽的遗传评定即育种值的估计是动物育种工作中的关键步骤。育种值估计越准确则选育畜禽更有效。遗传评定方法经过了选择指数法、群体比较法、最佳线性无偏预测法等方法。而随着分子技术和计算机科学等各方面的发展畜禽遗传评定的方法也在此基础上不断进步,已发展出了以原有BLUP方法为基础在分子水平上对育种值进行评估的MBLUP法来做畜禽遗传评定。在未来科技的更高快发展下还会有更多更为高效准确改良方法用于畜禽遗传评定。     

SNP研究技术在畜牧业中的应用

单核苷酸多态性(SNP)是继限制性片段长度多态性和微卫星之后,新发展起来的第3代分析标记。具有密度高、双等位基因、易实现自动化检测的特点。作为新的遗传标记,SNP已广泛应用于基因定位、克隆和遗传多样性的研究。文章对SNP的概念、检测方法及其在畜牧业研究生产中的应用作一综述。并提出了SNP研究中遇到的一些问题。     

水产动物性别控制研究和实践

水产动物由于其性别控制的某些特点,其做为遗传学理论研究的对象及在育种实践中的价值具有广泛意义。实验表明,应用染色体工程、细胞工程以及生理生化的一些技术手段,可以达到水产动物性别定向控制的目标。关于水产动物的遗传育种,国内外有许多详尽的评述,本文将包括多倍体育种等做为不育苗种发生的技术一并列入,就国内外水产动物性别控制研究和实践进行专题论述。     

标记辅助选择在动物育种中的研究进展

随着生物科学的不断发展,遗传标记辅助选择(MAS)已经在动物改良中获得了较大的遗传进展,其中最关键的环节是识别有效的遗传标记,即这一标记应与控制这些数量性状的基因(QTL)处于连锁不平衡(linkagedise-quilibrium)状态。目前遗传标记技术在动物遗传育种中的研究已取得一定进展。     

凡纳滨对虾SNP标记开发与家系亲缘关系验证分析

本研究基于转录组序列开发了37个SNP标记，并对22个凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)家系进行了遗传多样性、家系聚类和亲子鉴定分析，探讨SNP标记在对虾家系选择育种中的应用途径。结果显示，37个SNP位点在凡纳滨对虾22个家系中的平均期望杂合度(He)和平均观测杂合度(Ho)分别为0.38和0.34；平均多态信息含量(PIC)为0.30，属于中度多态性(0.25相似文献   

微卫星DNA标记技术的特点及其在动物研究中的应用

微卫星标记具有丰富的多态性、数量多且在基因组中分布均匀、易于检测、呈共显性遗传等特点,因些作为对生物性状进行遗传分析的主要工具已经被广泛应用于各种动物的研究当中,在动物遗传育种方面主要应用有鉴定个体亲缘关系或品系间的遗传结构、鉴定个体亲缘关系或品系间的遗传结构、构建遗传图谱等。     

动物分子育种及其在鱼类育种中的应用

随着生物技术的迅速发展,动物的育种技术也在更新换代,新型的分子育种正在越来越广泛地被应用于各种动植物育种中,但在鱼类中起步较晚,然而发展却迅速,如目前已在遗传图谱构建、QTL定位、分子标记辅助育种等方面广泛应用.本文综述了分子育种的研究内容并结合当前科研动态介绍了其在鱼类育种中的应用现状.     

水产动物育种值估计方法及其应用的研究进展

育种值是选种和配种计划制定的基础,育种值估计是水产动物选择育种的重要内容之一,育种值估计的准确性直接影响着育种项目的遗传进展和选择效果。本文综述了3种育种值估计方法,选择指数、最佳线性无偏预测BLUP法和标记辅助BLUP方法的原理、优缺点及其在水产动物育种中的应用进展。众多研究表明,基于系谱结构和表型信息的BLUP方法将成为水产动物育种中一种快速有效的育种值估计方法。     

水产动物育种分析与管理系统的开发和应用

针对国内水产动物多性状选择育种研究处于起步阶段的现状,以BLUP遗传评定为核心的水产动物多性状复合育种技术体系为依托,结合国内水产动物育种项目研究,开发了一套适合大多数水产动物育种分析与项目管理的软件系统。该系统是在WindowsXP环境下利用MicrosoftSQLServer2000数据库和基于ObjectPascal语言的DelphiIDE工具开发完成的。主要包括6个功能模块:系统管理、基本信息、种质管理、性能管理、育种分析和销售管理等,覆盖整个育种项目周期,并对流程实行标准化,能够自动化完成种质和性能测定数据的管理、遗传参数估计、育种值计算和配种方案制定等主要工作。软件已经在中国对虾、大菱鲆和罗氏沼虾等育种项目中得到应用,其推广和应用能够有效提升行业的整体育种技术水平,推动我国水产动物育种工作的发展。     

大菱鲆选育家系体重性状的分形特征

分析了2007～2010年度18月龄体重性状的信息维数和关联维数。分析结果显示,2007～2010年度所构建的大菱鲆选育家系群体18月龄体重性状的信息维数介于0．9422～0．9586之间,不同年度之间的信息雏数变异不显著,这说明不同年度各选育家系群体18月龄体重性状的信息维数均为较大值,所统计群体的遗传变异都十分丰富,统计性状的变异范围也较大,显示出良好的育种潜力。相应数据的关联维数分析结果表明,除2008年度小尺度范围的关联维数是0．4284外,其余各小尺度范围的关联维数均高于0．73,这表明,从分析结果的总体来看,大菱鲆各选育家系群体内个体间的遗传结构的相关性较高;信息维数和关联维数作为研究分形特征的指标,从两个角度阐明了选育性状遗传结构的分形特征,在实际的良种选育过程中,应考虑这两方面的因素,确定适当的留种率。     

QTL检测方法及其在畜禽育种中的研究进展

随着现代分子遗传学技术的进展,DAN分子遗传标记将各种家畜的遗传图谱与家畜育种结合,把复杂的数量性状分解为多个QTL进行检测定位分析。本文在介绍了QTL检测方法后,对各种家畜的QTL研究结果作了一个综述。     

应用重复力模型估计虹鳟生长性状的遗传力和育种值

采用单性状重复观测值动物模型（重复力模型）对中国水产科学研究院黑龙江水产研究所渤海冷水性鱼类试验站5个品系后代的4026尾虹鳟 (Onchorynchus mykiss) 的生长性状（体重、体长和肥满度）进行了遗传参数和育种值的估计，并对各个性状的表型和遗传趋势进行预测。在此模型中考虑了年份-季节固定效应、父本固定效应和母本固定效应；随机效应有个体的加性效应和个体永久环境效应。结果表明：该5个品系虹鳟及后代体重的遗传力为0.35，体长为0.10、肥满度为0.34。个体间的育种值差异较大，仅排名前20位相差近10倍；从不同评定方法的秩相关来看，用综合育种值法与单个性状方法之间存在极显著的相关，其相关度分别为0.998, 0.877, 0.85. -0.071, -0.064和-0.13。用综合育种值对虹鳟个体的选择价值的评定和名次排列, 以及与单个性状的评定名次有着一定程度上的差别。体重、体长和肥满度性状，其表型趋势与遗传趋势基本一致的品系，均可通过表型值进行选择。     

IHB系稀有鮈鲫遗传结构研究

分析IHB系稀有鮈鲫在繁育过程中的遗传结构变化,旨在鉴定IHB系的遗传质量,为实验动物封闭群的建群和维持以及濒危物种种群保护提供参考和借鉴。IHB系稀有鮈鲫建群原代(P0)为2006年采自四川省汉源县的野生个体,采用最佳避免近交法繁育出F1~F8世代,利用12对微卫星位点对遗传结构进行分析。在IHB系培育过程中,平均观测等位基因数从4.4个降低为4.1个,平均有效等位基因数从4.0个降低为3.0个,平均期望杂合度从0.5878降低到0.5518,平均多态信息含量从0.5509降到0.5293;随着传代的持续,后代与建群原代之间的遗传距离与分化程度有逐渐增大趋势,但相邻世代间的差异逐渐减小;繁育过程中共丢失了6个等位基因,从F5代后所有等位基因频率均无显著变化。经过8代的繁育,IHB系遗传多样性虽略有下降,但仍维持适宜的水平,近交程度得到有效控制,且遗传结构趋于稳定,符合实验动物封闭群遗传质量要求。IHB系可作为稀有鮈鲫地模种群的活体基因库。     

Breeding Programs for Sustainable Aquaculture

ABSTRACT

Definition of breeding goals for sustainable fish production is considered, with emphasis on non-market (e.g., ethical) as well as market values. The need for long-term biologically, ecologically, and sociologically sound breeding goals is emphasized, because animal breeding determined only by short-term market forces has lead to unwanted side effects. Farmed fish is at an early stage of domestication and breeding, but rapid selection responses for growth have already been documented for several species. Reports of selection responses for fish and shellfish in both temperate and tropical environments are reviewed. Growth-rate responses of 4-20% have been obtained per generation. Broad breeding goals, including health and functional traits, in addition to production traits, are required. More basic knowledge of, e.g., animal welfare and behavioral disorders of fish is also needed.

Less than 1% of the aquaculture fish material in 1993 originated from selection programs. For most species under improvement, only one or very few programs are running, and the effective population sizes are often limited. Such populations may however easily gain sufficient advantage above non-improved populations to capture much of the market.

This will also discourage further genetic introductions into the breeding nucleus. Long-term inbreeding and loss of genetic variability because of genetic drift may then affect performance and further genetic progress. A sufficiently large and genetically diverse breeding population with appropriate family structure is therefore fundamental when establishing and running a selection program.

Important prerequisites for breeding programs for sustainable production are appropriate governmental policies and awareness of our way of thinking about aquaculture, nature and society. A more communal worldview informed by a subjective epistemology (how we learn about/ analyze nature) and a holistic ontology (belief about what/how nature is) is also required.     

不同模型估计牙鲆家系间生长性状遗传参数的比较分析

利用中国水产科学研究院北戴河中心实验站2006~2009年间牙鲆选育家系240日龄生长性状的测定记录,对4种不同动物模型估计的生长性状遗传参数进行了比较分析。不同模型分别包括了加性遗传效应、母体遗传效应和全同胞效应。利用MTDFREML程序采用非求导约束极大似然法(DFREML)估计各模型中的方差组分。用似然比检验对不同模型的差异进行检验。结果显示,对于牙鲆240日龄体重、体长和体高,母体遗传效应和全同胞效应都有显著的影响,应用模型Ⅳ进行分析,体重、体长和体高的遗传力分别为0.30、0.32和0.39。体重与体长、体高的正向遗传相关分别为0.93和0.95;体长与体高的正向遗传相关为0.90。