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在動(dòng)物育種上近交的科學(xué)利用

2010-08-15 00:49馬發(fā)順安陽工學(xué)院生物與食品工程系河南安陽455000
關(guān)鍵詞:畜群親緣交配

馬發(fā)順 安陽工學(xué)院生物與食品工程系,河南安陽455000

在動(dòng)物育種上,選配是重要的育種手段,選配能創(chuàng)造必要的變異類型,能控制變異的方向并加強(qiáng)某種變異,能穩(wěn)定遺傳特性,鞏固選擇的效果。在進(jìn)行個(gè)體選配時(shí),育種工作者主要考慮相配個(gè)體之間的品質(zhì)對(duì)比和親緣關(guān)系。親緣選配(簡(jiǎn)稱近交)是一種重要的選配形式,是指交配雙方到共同祖先的總世代數(shù)不超過6 代的公母畜交配,近交作為一種特殊的育種手段,雖然具有能使優(yōu)良性狀迅速固定之優(yōu)勢(shì),但也有使群體發(fā)生衰退之危險(xiǎn),因此,長(zhǎng)期以來對(duì)近交存在著兩種不同的看法:有人把它作為育種改良的靈丹妙藥而爭(zhēng)相采用,也有人把它看成一種不可容忍的禍害而避而不用。為了正確對(duì)近交的認(rèn)識(shí),本文就近交在動(dòng)物育種上的科學(xué)利用作一簡(jiǎn)述。

1 近交的遺傳學(xué)效應(yīng)

1.1 近交可促使等位基因純合

近交可增大同基因型交配的概率,屬于不完全的同型交配,其后果必然使動(dòng)物群體純合基因型頻率升高,雜合基因型頻率降低。在高等動(dòng)物中這種效應(yīng)最強(qiáng)烈的近交形式為親子交配和全同胞交配。因?yàn)榻皇前从H緣程度進(jìn)行的,所以近交對(duì)機(jī)體各對(duì)基因具有相同的效應(yīng),既能使顯性基因純合,也能使隱性基因純合;既能使優(yōu)良基因純合,也能使有害基因純合[1]。

1.2 近交能降低群體平均值

數(shù)量性狀的群體平均值本質(zhì)是基因型值的平均數(shù)。數(shù)量性狀的基因型值包括基因的加性效應(yīng)和非加性效應(yīng)兩部分,加性效應(yīng)是貢獻(xiàn)基因積加作用引起的;非加性效應(yīng)是由顯性效應(yīng)和互作效應(yīng)構(gòu)成,顯性效應(yīng)和大部分的互作效應(yīng)都存在于雜合子中,因此,非加性效應(yīng)值也可以大致地稱為雜合效應(yīng)值。隨著群體中雜合子頻率的降低,群體的平均非加性效應(yīng)值也減小,因此,數(shù)量性狀的群體表型平均值也就降低,這是近交衰退的主要原因。近交降低群體均值的大小與近交程度、基因互作效應(yīng)及基因頻率等因素有關(guān)[2]。

1.3 近交使群體分化

近交使個(gè)體基因型趨向純合的同時(shí),使群體發(fā)生分化。經(jīng)過近交,群體中雜合子頻率逐代減小,純合子頻率逐代增加,最終使群體分化為幾個(gè)不同的純系。對(duì)1 對(duì)基因來說,可分化為2 個(gè)純系;n 對(duì)基因可分化出2n 個(gè)純系。在群體分化的基礎(chǔ)上加強(qiáng)選擇,可以達(dá)到固定某種基因型的目的[1,2]。

2 近交的育種學(xué)作用

2.1 固定優(yōu)良性狀

在動(dòng)物育種過程中,若出現(xiàn)了符合要求的理想性狀,無論這個(gè)性狀是顯性的還是隱性的,都可以采用同質(zhì)選配加近交的方法,使優(yōu)良性狀的基因型迅速純合,穩(wěn)定其遺傳性,使得優(yōu)良性狀能夠確實(shí)地遺傳給后代[2]。

2.2 揭露有害基因

由于有害性狀大多受隱性基因控制,在遠(yuǎn)交情況下有害基因常處于雜合狀態(tài),隱藏而很少表現(xiàn)。近交促使等位基因純合,隱性有害基因暴露的機(jī)會(huì)就增多了,因而也就可以及早地把表現(xiàn)隱性有害性狀的個(gè)體淘汰,使群體中有害基因的頻率大大降低[3]。

2.3 保持優(yōu)良個(gè)體的血統(tǒng)

在動(dòng)物育種過程中,當(dāng)畜群中出現(xiàn)個(gè)別特別優(yōu)秀的個(gè)體時(shí),為了盡量保持這些優(yōu)秀個(gè)體的特性并擴(kuò)大其影響,可以圍繞這些優(yōu)秀個(gè)體開展近交,逐步壯大優(yōu)秀后代群體規(guī)模,使優(yōu)良基因得以較好地傳承并擴(kuò)散[1,2]。

2.4 提高畜群同質(zhì)性

近交使基因純合的另一結(jié)果是造成畜群的分化,使群體逐漸分化為若干基因型純合的類型,通過選擇、分群,可以得到幾個(gè)比較同質(zhì)的畜群,達(dá)到畜群提純的目的[1,3]。

3 近交程度的衡量

近交程度的大小取決于交配雙方的親緣關(guān)系,親緣關(guān)系愈近的個(gè)體之間交配,近交程度也愈高。雙親個(gè)體間的親緣程度取決于共同祖先的多少及到共同祖先代數(shù)的遠(yuǎn)近。衡量近交程度的方法主要有3 種。

3.1 羅馬數(shù)字表示法

這種方法是用羅馬數(shù)字表示共同祖先在個(gè)體系譜中所處的代數(shù),代數(shù)越高則說明親緣程度越小,如“AⅠ-Ⅱ”則表示共同祖先A 在母系出現(xiàn)在Ⅰ祖代,在父系出現(xiàn)在Ⅱ祖代,為母子交配;“BⅡ-Ⅲ”則表示共同祖先B 在母系出現(xiàn)在Ⅱ祖代,在父系出現(xiàn)在Ⅲ祖代,為姑侄交配[3]。

3.2 近交系數(shù)計(jì)算法

近交系數(shù)是近交所產(chǎn)生的后代個(gè)體的遺傳指標(biāo),也可理解為一個(gè)個(gè)體的兩個(gè)相同等位基因來自同一祖先的概率,利用通徑系數(shù)原理可以計(jì)算個(gè)體的近交系數(shù),公式為:FX=∑[(12)n1+n2+1(1+FA)]。當(dāng)個(gè)體的近交系數(shù)在0.78152%以上時(shí)可認(rèn)為是近交,否則為非近交。近交系數(shù)的大小決定于雙親間的親緣程度,親緣程度的度量是用親緣系數(shù),親緣系數(shù)是指兩個(gè)體間的遺傳相關(guān),也可以利用通徑系數(shù)理論進(jìn)行計(jì)算,從另一角度反映近交程度[3]。

3.3 畜群近交程度估算

當(dāng)畜群較小時(shí),可先計(jì)算每一個(gè)體的近交系數(shù),再求其平均值,即為畜群的平均近交系數(shù);當(dāng)畜群較大時(shí),可采用隨機(jī)抽樣或分類抽樣法,計(jì)算個(gè)體近交系數(shù),然后再求平均值;當(dāng)長(zhǎng)期閉鎖的群體,每世代畜群近交系數(shù)增量可用公式ΔF=1/(8Ns)+1/(8ND)估算,n 世代的近交系數(shù)可用公式Fn=1-(1-ΔF)n 求得[4]。

4 近交的應(yīng)用時(shí)機(jī)

4.1 在雜交育種過程中

雜交育種是常規(guī)育種技術(shù)中使用最普遍的方法。在雜交創(chuàng)新階段,通過各種形式的雜交,使兩個(gè)或兩個(gè)以上品種的優(yōu)良性狀組合在一起,創(chuàng)造出符合育種要求的理想型雜種;接著進(jìn)入自繁定型(橫交固定)階段,在該階段中應(yīng)有目的、有計(jì)劃地使用近交,并與同質(zhì)選配相配合,使基因型盡快純合化,使理想的性狀更快、更好地固定下來。

4.2 品系繁育時(shí)

品系繁育是一種重要的育種手段,又是一種獨(dú)特的育種方法,在動(dòng)物育種上具有廣泛的用途。當(dāng)在畜群中發(fā)現(xiàn)一頭優(yōu)秀的種畜時(shí),以這頭優(yōu)秀個(gè)體為中心進(jìn)行近交,并以該優(yōu)秀種畜為理想標(biāo)準(zhǔn)選留其后代,結(jié)果使原來僅為個(gè)體所特有的優(yōu)秀品質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿后w所共有的特征,這樣建成的具有突出優(yōu)點(diǎn)的畜群稱為單系或品族。

在建立專門化品系時(shí),可選擇一部分具有親緣關(guān)系的優(yōu)秀個(gè)體,集中起來,采用同胞選配等高度的近交形式,使群體近交系數(shù)保持在37.5%以上,進(jìn)行繼代選育,這樣可以建成純合程度較高的近交系。

4.3 在雜種優(yōu)勢(shì)利用時(shí)

雜種優(yōu)勢(shì)利用是一整套系統(tǒng)工作,而雜交親本種群的“選優(yōu)、提純”是一項(xiàng)最基本的環(huán)節(jié)。通過選擇使親本種群原有的優(yōu)良高產(chǎn)基因頻率盡可能增大,利用近交可使親本種群在主要性狀上純合基因型頻率盡可能增加,個(gè)體間的差異盡可能減少。在純合基因型頻率增加的同時(shí),優(yōu)良基因的頻率也相應(yīng)提高,因此,“提純”也促進(jìn)了“選優(yōu)”。只有對(duì)親本種群選優(yōu)提純,配合力測(cè)定才更準(zhǔn)確,才能造成雜交雙方基因頻率的較大差異,雜種優(yōu)勢(shì)才會(huì)更強(qiáng),雜種群體才更整齊、更規(guī)格化。

4.4 在本品種選育時(shí)

本品種選育的目的既要保持品種純度,又要提高整個(gè)品種質(zhì)量,為此應(yīng)建立完整的良種繁育體系。在地方良種場(chǎng)育種核心群內(nèi),為了建立品系或迅速提高純度,可采用適當(dāng)程度的近交,但在良種產(chǎn)區(qū)或一般繁殖場(chǎng)和飼養(yǎng)場(chǎng),則應(yīng)避免使用近交。

5 利用近交時(shí)應(yīng)注意的問題

5.1 必須有明確的近交目的

近交只能在動(dòng)物育種工作需要時(shí)才使用,只宜在培育新品種、建立新品系、種群提純與保純的過程中采用之。選作近交的公母雙方,只能是那些通過鑒定認(rèn)為品質(zhì)優(yōu)良、體格健壯的優(yōu)秀個(gè)體,而質(zhì)量不高的家畜是不允許近交的;要強(qiáng)調(diào)親緣程度與生產(chǎn)性能的統(tǒng)一,離開生產(chǎn)性能的親緣程度毫無育種上的意義;要及時(shí)分析近交效果,做到適可而止,原則上要求達(dá)到盡可能的基因純合,但同時(shí)又不要超越可能出現(xiàn)衰退的界限。在無目的或目的性不明確的情況下,一般應(yīng)避免近交[3]。

5.2 靈活運(yùn)用各種近交形式

近交的形式很多,不同的近交形式其效果也不同,在動(dòng)物育種上可根據(jù)需要靈活運(yùn)用。如為了使優(yōu)良公畜的遺傳性盡快固定下來并使之在后代中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),可使用“父女、祖父與孫女”這樣連續(xù)與一個(gè)優(yōu)良公畜回交的形式;若為了使優(yōu)良母畜的遺傳性占優(yōu)勢(shì),則可用“母子、祖母與孫子”交配的形式;若為了使公母雙方的優(yōu)良品質(zhì)在后代中均得到表現(xiàn),或?yàn)榱烁蠓秶財(cái)U(kuò)大某一優(yōu)良祖先的影響,則可用同胞、半同胞或堂(表)兄妹等同代近交[4]。

5.3 控制近交的速度和時(shí)間

近交的速度是快些好還是慢些好,不能一概而論,這取決于育種群的質(zhì)量以及種畜的遺傳品質(zhì)。若采用高度的近交,所有基因全面急速純合,整個(gè)有機(jī)體變化過大,各部分一時(shí)來不及重新協(xié)調(diào),會(huì)出現(xiàn)體質(zhì)衰弱現(xiàn)象,為慎重起見,可采用先慢后快的辦法,先用半同胞交配的形式進(jìn)行探索,當(dāng)發(fā)現(xiàn)效果良好時(shí),再加快近交的速度,加大近交程度。然而在雜交育種的橫交固定階段初期,當(dāng)畜群素質(zhì)較好時(shí),也可采用先快后慢的方式,因?yàn)榇藭r(shí)雜種優(yōu)勢(shì)明顯,對(duì)近交的耐受力較強(qiáng),先采用全同胞或親子交配使優(yōu)良基因迅速純化固定,使不良隱性基因急速純合暴露以便清除,然后再轉(zhuǎn)為程度較輕的近交,以避免近交衰退的過度積累。

關(guān)于近交使用時(shí)間的長(zhǎng)短,原則上達(dá)到目的后盡快停止,及時(shí)轉(zhuǎn)為程度較輕的中親交配或遠(yuǎn)交[4]。

5.4 嚴(yán)格選擇

近交必須與選擇密切配合才能有所成效,單純的近交不但達(dá)不到預(yù)期的效果,而且往往是危險(xiǎn)的。首先必須選擇優(yōu)秀的個(gè)體進(jìn)行近交,那些品質(zhì)低劣、缺點(diǎn)很多、生產(chǎn)性能不高的個(gè)體相互近交,只能使缺點(diǎn)在后代中更為加深而嚴(yán)重,生產(chǎn)性能也更為低劣,只有在公畜與母畜的優(yōu)良性狀基本同質(zhì)的情況下,近交才能發(fā)揮應(yīng)有的作用。對(duì)近交產(chǎn)生的后代更應(yīng)該嚴(yán)格選擇,近交本身不能改變基因頻率,只有通過選擇,淘汰不良的隱性個(gè)體,才能使有害或不良的基因頻率下降。所以對(duì)近交后代要密切注意有害或不良性狀的出現(xiàn),只有將純合暴露的有害性狀全部清除,才能使近交的有益效果得以充分實(shí)現(xiàn)。另外,不同的畜種、不同的個(gè)體對(duì)近交的耐受能力差異很大,有的個(gè)體當(dāng)近交系數(shù)為10%時(shí)已出現(xiàn)明顯衰退,而有的個(gè)體雖高達(dá)25%卻并無任何性狀表現(xiàn)惡化。因此,在近交時(shí)一定要進(jìn)行嚴(yán)格的個(gè)體選擇,只有那些體質(zhì)結(jié)實(shí)、外形良好、健康正常的個(gè)體才能繼續(xù)用來近交[3]。

6 近交衰退的防止

6.1 淘汰衰退個(gè)體

近交時(shí)的淘汰率應(yīng)比非近交時(shí)大得多,也就是堅(jiān)決將那些不合理想要求、生產(chǎn)力低、體質(zhì)衰弱、繁殖力差、表現(xiàn)有衰退跡象的個(gè)體,毫不猶豫地從近交群中清除出去,供作其他用途[3,4]。

6.2 加強(qiáng)飼養(yǎng)管理

近交所生的個(gè)體,遺傳性較穩(wěn)定,種用價(jià)值較高,但生活力差,對(duì)飼養(yǎng)管理?xiàng)l件要求較高,如果能滿足它們的要求,就可暫時(shí)不表現(xiàn)或少表現(xiàn)近交帶來的不良影響,如果飼養(yǎng)管理?xiàng)l件不能滿足它們的要求,則遺傳和環(huán)境的雙重不良影響將導(dǎo)致更嚴(yán)重的衰退。

6.3 進(jìn)行血緣更新

在進(jìn)行一、二代近交之后,為防止不良影響的過多積累,可以從外地或外場(chǎng)引進(jìn)一些同品種同類型但無親緣關(guān)系的種公畜或冷凍精液進(jìn)行血緣更新,為此目的的血緣更新要注意同質(zhì)性,即應(yīng)引入有類似特征、特性的種畜,否則就會(huì)使近交的作用完全被抵消,造成前功盡棄的局面[3]。

6.4 做好選配工作

群體中要留足夠多的種公畜,制定周密的配種計(jì)劃,嚴(yán)格掌握近交的程度,避免被迫近交,使群體中近交系數(shù)的增量控制在較低水平[4]。

7 結(jié)語

綜上所述,近交確是獲得穩(wěn)定遺傳性的一種高效方法,只要根據(jù)不同情況靈活運(yùn)用各種近交方法,科學(xué)利用,就可以加快育種進(jìn)程,提高畜群同質(zhì)性,盡快實(shí)現(xiàn)育種目標(biāo)。但是衰退這一近交的副作用,需要切實(shí)地防范。只要做到有目的地、正確地應(yīng)用各種近交形式,并采取得力措施防止衰退現(xiàn)象的產(chǎn)生,就能夠使近交的有利作用充分發(fā)揮出來[5,6]。

[1]北京農(nóng)業(yè)大學(xué).動(dòng)物遺傳學(xué)[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1980,144-148.

[2]錦州畜牧獸醫(yī)學(xué)校.家畜遺傳育種學(xué)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1990,174-192.

[3]內(nèi)蒙古農(nóng)牧學(xué)院.家畜育種學(xué)[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1980,124-215.

[4]李婉濤.動(dòng)物遺傳育種學(xué)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,2000,221-282.

[5]蘇國(guó)生,蔣樹威.親緣系數(shù)和近交系數(shù)通用程序設(shè)計(jì)[j].畜牧與飼料科學(xué).1992,(01):12-14

[6]么素梅,芒來等.河套大耳豬特異性狀的保存與利用[j].畜牧與飼料科學(xué).1993,(03):26-29

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