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中國驢品種資源現(xiàn)狀及其分子遺傳育種研究進展

2022-01-20 03:51韓瑞麗張獻珍
中國畜牧雜志 2022年1期
關(guān)鍵詞:德州種質(zhì)測序

韓瑞麗,張獻珍,李 明*

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院,河南鄭州 450046;2.長垣職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校農(nóng)學(xué)院,河南長垣 453400)

在人類文明發(fā)展史中,驢()在農(nóng)耕、運輸、飲食等領(lǐng)域做出了重要貢獻,驢和馬的雜交后代騾子具有優(yōu)良的性能,比如騾子的體力、生命力和抗病力比驢強,飼料利用率高,體質(zhì)結(jié)實,肢蹄強健,富持久力,易于駕馭,同時也為種間雜交及雜種優(yōu)勢學(xué)說提供了有力證明。據(jù)史料記載,中國在公元前4 000年左右殷商銅器時代就馴養(yǎng)驢,并開始繁殖其雜種,由于數(shù)量稀少而被當(dāng)作稀貴家畜。我國是驢資源極為豐富的國家,中國驢有著獨特性能和經(jīng)濟研究價值,如藏驢的耐低氧性,德州驢的肉用、皮用性能,及大多驢品種具有耐粗飼、抗逆性等特性。此外,驢肉鮮美,驢皮又是制作阿膠至關(guān)重要的材料,同時具有競技、康養(yǎng)、文化等新時期豐富的社會功能,因此驢種質(zhì)資源在畜禽種質(zhì)資源中有獨特地位。

近30年來,伴隨著農(nóng)業(yè)機械化快速發(fā)展,驢的主要用途役用性能廢退,全國驢存欄量急劇減少。一直以來,驢沒有專門化的皮、肉、奶用品種,其相關(guān)經(jīng)濟性狀的遺傳基礎(chǔ)方面的研究也極為缺乏。由于家驢在我國很少有規(guī)?;B(yǎng)殖,缺乏科學(xué)系統(tǒng)的性能記錄、飼養(yǎng)管理和選育,導(dǎo)致驢種質(zhì)水平逐年降低。但隨著社會發(fā)展及人民生活水平的提高,以阿膠為代表的驢產(chǎn)品暢銷,驢皮價格持續(xù)走高,加上驢肉需求量越來越大,養(yǎng)驢效益逐年提高,養(yǎng)驢業(yè)逐漸成為我國畜牧業(yè)的特色產(chǎn)業(yè)。基于此,本文針對我國驢品種資源概況、保護利用存在的問題以及驢分子遺傳育種方面的研究進展進行綜述,以期為驢品種的選育、保護、開發(fā)利用提供參考。

1 我國驢品種、類型及其重要價值

中國驢遺傳資源豐富,據(jù)《馬驢駝品種志》記載,我國驢地方品種共24個,驢品種名稱及產(chǎn)地見表1。

表1 我國驢品種名稱及產(chǎn)地

驢按其體型特征可分為大型驢、中型驢和小型驢3種類型。大型驢的體高高于130 cm,體重在260 kg 左右,主要分布在平原地區(qū),比如山東的德州驢、陜西關(guān)中驢、山西的晉南驢和廣靈驢等。中型驢品種的體高在110~130 cm,體重在180 kg 左右,主要分布在高原地區(qū),比如陜西省的佳米驢、甘肅省的慶陽驢和平原地區(qū)河南省的沁陽驢等。小型驢體高低于110 cm,體重在130 kg 左右,包括新疆驢、云南驢、涼州驢、川驢和青海毛驢等,小型驢分布范圍較廣,主要分布在西藏、新疆、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏、陜西以及四川、云南等地。從地區(qū)分布可以看出,南方地區(qū)及東部沿海地區(qū)幾乎不養(yǎng)驢。

驢具有重要的役用、肉用、藥用價值,因而備受人們重視。驢肉鮮香細嫩,是典型的高蛋白低脂肪食物,富含人體需要的微量元素和維生素。中醫(yī)上,驢肉性平,有補血、益氣功效,主治勞損、風(fēng)眩和心煩等;驢乳味甘、性寒,主治黃疸、風(fēng)熱赤眼等;其含有的動物膠、骨膠原能為體弱、病后調(diào)養(yǎng)的人提供良好的營養(yǎng)補充。驢皮是制造名貴中藥阿膠的主要原料,具有補血、止血、滋陰潤肺的功能。驢產(chǎn)品具有很高的開發(fā)價值,近幾年來,我國驢業(yè)發(fā)展緩慢的態(tài)勢有所改觀,驢產(chǎn)品市場需求的剛性增長為驢業(yè)發(fā)展帶來巨大潛力。

2 我國驢品種資源數(shù)量、保護現(xiàn)狀及存在問題

2018年底我國驢存欄量為253.28 萬頭,占世界驢存欄量(4 412.56萬頭)的5.74%。2009—2018年我國驢存欄量從540.35萬頭下降到253.28萬頭,下降53.12%,其主要原因是役用功能不斷萎縮以及驢本身的繁殖效率低、繁育速度慢等生物學(xué)特性。2019年,受繁育母驢價格低的影響,驢存欄量稍有上升,達260.1萬頭;2020年一季度受春節(jié)前集中出欄和新冠肺炎疫情影響,存欄量有所增加。

鑒于此,近些年國家也進行了積極的保護工作。2014年,我國將關(guān)中驢、德州驢、廣靈驢、泌陽驢、新疆驢5個驢種列為《國家級畜禽遺傳資源保護名錄》。建成關(guān)中驢、德州驢、廣靈驢、泌陽驢4個驢種國家級保種場。建成關(guān)中驢、德州驢、新疆驢3個驢品種國家級保護區(qū)。單純的保護不足以阻擋其瀕危狀態(tài),目前我國驢品種中70%以上已經(jīng)處于數(shù)量大幅下降或瀕危狀態(tài),大多數(shù)驢品種的性狀退化嚴重、種質(zhì)差,不同種質(zhì)資源沒有明顯界限,種質(zhì)資源標準缺乏,外血盲目導(dǎo)入。由于長期以來驢產(chǎn)業(yè)不受重視,沒有皮、肉、奶專門化品種,相比于其他畜種,驢相關(guān)經(jīng)濟性狀遺傳基礎(chǔ)研究較為缺乏,因此我國驢產(chǎn)業(yè)發(fā)展嚴重滯后于牛羊豬等畜種產(chǎn)業(yè)。高校和研究院所在驢產(chǎn)業(yè)學(xué)科建設(shè)、科研經(jīng)費方面投入不足,研究人員出現(xiàn)斷層、科研進展緩慢等問題。但隨著驢產(chǎn)品市場行情利好和群眾對健康養(yǎng)生需求的變化,目前驢產(chǎn)業(yè)又重新得以發(fā)展。近些年來,國內(nèi)外圍繞驢各方面的研究每年以2 000篇左右的論文發(fā)表,主要涉及驢肉品質(zhì)與胴體性狀、理化特性,驢奶蛋白組分、及驢種群多樣性研究等。最近,國外也公布了驢基因組水平和染色體級別的參考基因組。

3 驢品種分子遺傳育種研究進展

隨著分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、基因組學(xué)的發(fā)展,動物遺傳育種也由常規(guī)的表型選擇發(fā)展到標記輔助選擇、基因組選擇,這些技術(shù)理論的發(fā)展也為挖掘驢重要經(jīng)濟性狀的功能基因、分子標記提供了可能。伴隨著新技術(shù)的發(fā)展,中國對于驢品種的分子遺傳育種的研究主要集中在我國地方驢遺傳多樣性及起源、功能基因、小RNA和主要性狀分子標記等方面的研究。

3.1 我國地方驢遺傳多樣性及起源研究 關(guān)于驢遺傳多樣性和起源,朱文進等用29對微衛(wèi)星分析了我國地方驢種的遺傳變異及其群體遺傳結(jié)構(gòu),將大型品種關(guān)中驢、晉南驢、廣靈驢、德州驢和中型品種慶陽驢聚為一類,中型品種泌陽驢、淮陽驢和佳米驢聚為另一類。Zhang等研究表明,中國國內(nèi)驢種具有較高的遺傳多樣性和雜合度。新疆、慶陽、西吉、關(guān)中驢品種之間存在著較近的遺傳距離。系統(tǒng)發(fā)生樹顯示,中國驢種的遺傳關(guān)系與其地理分布和繁殖歷史是一致的。Zeng等研究表明中國本土驢雖然遺傳變異豐富,但中國驢品種間的遺傳分化相對較低,將12個驢種分成兩大組:一組包括西吉、新疆、涼州、庫倫、關(guān)中等驢種;另一組包含了貢沙、德州、泌陽、太行、家米、慶陽和青海驢種。

利用線粒體,尤其是mtDNA D-Loop的遺傳多樣性進行驢遺傳多樣性研究,孫偉麗等通過對分布區(qū)域具有典型代表的德州驢、關(guān)中驢、涼州驢和新疆驢95個個體mtDNA D-環(huán)進行研究,發(fā)現(xiàn)中國家驢可能有2個母系起源,并提示德州驢保種效果好,新疆驢需要加強保護。趙朝霞等對中國的6個家驢品種(德州驢、關(guān)中驢、泌陽驢、慶陽驢、廣靈驢、晉南驢)的mtDNA D-Loop序列進行遺傳多樣性的研究,發(fā)現(xiàn)關(guān)中驢、晉南驢的單倍型多樣度較高,德州驢和慶陽驢的單倍型多樣度較低。劉建斌等對中國9個家驢品種162個個體的mtDNA D-loop區(qū)385bp進行遺傳多樣性和系統(tǒng)進化分析,表明我國家驢的遺傳多態(tài)性豐富,我國家驢的母系起源是非洲野驢中的努比亞野驢和索馬里野驢,亞洲野驢不是中國家驢的母系祖先。鄭立等研究了河南3個驢種河南小毛驢、長垣驢、泌陽驢mtDNA D-loop區(qū)序列多態(tài)性及起源進化分析,結(jié)果表明河南省3個驢種具有較豐富的遺傳多樣性,屬于混合母系起源。李慧鋒等對晉南驢mtDNA D-loop保守區(qū)480 bp的片段進行測序,結(jié)果表明晉南驢具有豐富的遺傳多樣性,但晉南驢群體有一定混雜,急需開展保種工作。伴隨著全基因組測序技術(shù)的發(fā)展,Sun等通過對德州驢和云南驢進行全基因組線粒體DNA測序,結(jié)果支持中國家驢品種可能起源于索馬里野驢,而非亞洲野驢的假設(shè)。對驢線粒體序列的分子研究已經(jīng)清楚地確定了兩個不同的母系譜系。Ma等選用獲得的171個序列(包括中亞、東亞和非洲的樣本)加上536個已發(fā)表的序列(包括歐洲、亞洲和非洲的樣本),根據(jù)線粒體全基因組和部分非編碼D環(huán)(d-loop)序列,這兩個家系被明確地分開,從多樣性衰退推斷的遷徙路線表明,兩個世系在中國各地有不同程度的擴張。總的來說,這兩個血統(tǒng)沒有同時被馴化。以上這些研究為我國驢種質(zhì)資源的保護、開發(fā)利用提供了重要信息。

3.2 驢重要性狀相關(guān)基因及小RNA組學(xué)研究 Huang等首次描繪了家驢和蒙古野驢的基因組精細圖譜,其中家驢基因組測序覆蓋度達42.4X,拼接得到基因組大小2.36 Gb,Scaffold N50為3.8 Mb。郭怡君對德州驢和新疆驢皮組織進行RNA-seq測序,進行了全基因組范圍內(nèi)的可變剪切圖譜鑒定、可變剪切的基因組織特異性及分析可變剪切食草性物種間差異;并預(yù)測了新轉(zhuǎn)錄本和lincRNAs,豐富了驢的全基因組注釋結(jié)果。韓浩園等利用RNA-Seq分析了泌陽驢和德州驢品種間睪丸組織差異表達基因及microRNA,結(jié)果表明泌陽驢和德州驢品種間差異不明顯,但發(fā)現(xiàn)等6個基因存在9個錯義突變。劉迥等應(yīng)用RT-qPCR技術(shù)分別檢測2~3歲健康公、母新疆驢脂肪沉積相關(guān)基因和基 因的組織表達譜。目前也已對驢鋅指蛋白()基因、鈣蛋白酶1()基因CDS區(qū)進行克隆及生物信息學(xué)分析,并鑒定其在驢各組織中的表達量。這些研究為我國驢重要性狀功能基因的研究提供參考。

3.3 驢重要性狀分子標記的研究 驢重要性狀功能基因分子標記的研究主要集中在與生長、與毛色、乳用性狀、皮用性狀相關(guān)的基因。Lai等、侯浩賓等選用與動物生長發(fā)育相關(guān)的A和作為候選基因挖掘與德州驢生長性狀相關(guān)的分子標記,結(jié)果顯示基因內(nèi)含子存在3個插入和2個缺失,且顯著關(guān)聯(lián)德州驢體重等生長性狀;NCAPG-DCAF16基因區(qū)域5個SNPs位點對生長性狀均有顯著影響,特別是rs008位點與德州驢體重、體高等重要生長性狀極顯著相關(guān)。王顏顏等應(yīng)用PCRSSCP技術(shù)對新疆和田和喀什良種驢群體的基因進行單核苷酸多態(tài)性檢測,結(jié)果顯示基因第3內(nèi)含子有兩種等位基因A和B,存在AA和AB兩種基因型,AB型體高、胸圍和體長高于AA型。高琦璨研究顯示和基因突變可導(dǎo)致德州驢脊椎數(shù)目的變異,其分別與德州驢腰椎數(shù)和胸椎數(shù)變異相關(guān),可作為標記輔助選擇提高選種的效率和準確性。畢蘭舒等研究表明基因存在g.29764584C>G多態(tài)位點,其雜合基因型個體平均日泌乳量顯著高于野生純合基因型,野生純合基因型個體乳蛋白率顯著高于雜合基因型,乳糖率差異不顯著。蘇詠梅等利用直接測序與PCRRFLP技術(shù),Wang等利用全基因組測序?qū)H毛色相關(guān)的分子標記進行了研究,發(fā)現(xiàn)了可以區(qū)分黑色驢與非黑色驢的分子標記。這些研究都為驢專門化品種的培育提供了強有力的參考。

4 小結(jié)和展望

鑒于目前國內(nèi)驢品種資源的現(xiàn)狀,對一些瀕危的驢品種應(yīng)給予重點保護、多層次多手段保護。同時,應(yīng)加強對驢種質(zhì)資源特征特性及其重要經(jīng)濟性狀的研究,整體提高中國驢品種的生產(chǎn)水平。近些年,隨著動物遺傳育種新技術(shù)的發(fā)展,常見家畜重要性狀形成的遺傳機制不斷被揭示,如何運用在其他畜禽上(尤其是馬屬動物)鑒定出來的重要性狀的功能基因和分子標記作為驢品種的候選基因,進行功能驗證或應(yīng)用是未來研究的方向之一。伴隨著全基因組測序技術(shù)的發(fā)展,定位、分離、克隆出與驢產(chǎn)肉、產(chǎn)奶、產(chǎn)皮、抗病、抗逆性等相關(guān)的功能基因并用來提高驢的重要經(jīng)濟性能是未來研究重點。為此首先需要建立驢品種表型數(shù)據(jù)庫和種質(zhì)資源基因庫共享平臺,然后通過對其重要經(jīng)濟性狀和特色性狀進行系統(tǒng)評價,為驢種質(zhì)資源保護利用、專門化品種培育提供理論依據(jù)。

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