家畜育種學(xué)第十二章——西北農(nóng)林科技大學(xué)課件.ppt

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1、第 十 二 章 現(xiàn) 代 生 物 技 術(shù) 與 家 畜 育 種 學(xué) 習(xí) 要 求 ：1.掌 握 生 物 技 術(shù) 的 概 念 、 了 解 其 作 用 和 意 義 2.掌 握 四 種 現(xiàn) 代 生 物 技 術(shù) 的 原 理 及 方 法 第 一 節(jié) 生 物 技 術(shù) 的 基 本 概 況一 、 生 物 技 術(shù) 的 產(chǎn) 生 與 發(fā) 展 生 物 技 術(shù) 是 應(yīng) 用 自 然 科 學(xué) 及 工 程 學(xué) 的 原 理 ，依 靠 微 生 物 、 動(dòng) 物 、 植 物 作 反 應(yīng) 器 將 物 料 進(jìn) 行 加工 ， 以 提 供 產(chǎn) 品 來 為 社 會 服 務(wù) 的 技 術(shù) 。 年 代 事 件1917 Karl Ereky 首 次 使 用

2、 “ 生 物 技 術(shù) ” 這 一 名 詞1943 大 規(guī) 模 工 業(yè) 生 產(chǎn) 青 霉 素1944 Avery, Macleod 和 McCarty通 過 實(shí) 驗(yàn) 證 明 DNA是 遺 傳 物 質(zhì)1953 Watson 和 Crick闡 明 了 DNA的 雙 螺 旋 結(jié) 構(gòu)19611966 遺 傳 密 碼 破 譯1970 分 離 出 第 一 個(gè) 限 制 性 內(nèi) 切 酶1973 Boyer 和 Cohen建 立 了 DNA重 組 技 術(shù)1976 第 一 個(gè) DNA重 組 技 術(shù) 規(guī) 則 問 世1976 DNA測 序 技 術(shù) 誕 生1978 Genetech公 司 在 大 腸 桿 菌 中 表 達(dá) 出

3、 胰 島 素 1980 第 一 臺 商 業(yè) 化 生 產(chǎn) DNA自 動(dòng) 測 序 儀 誕 生1982 第 一 個(gè) 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 誕 生1983 基 因 工 程 Ti質(zhì) 粒 用 于 植 物 轉(zhuǎn) 化1988 PCR方 法 問 世19851990 許 多 分 子 生 物 技 術(shù) 出 現(xiàn)1997 英 國 培 育 出 第 一 個(gè) 克 隆 羊 多 莉1998 日 本 培 育 出 克 隆 牛 ， 英 美 等 國 培 育 出 克 隆 鼠 二 、 動(dòng) 物 育 種 技 術(shù) 及 其 發(fā) 展 現(xiàn) 代 生 物 技 術(shù) 發(fā) 展 史 上 一 些 重 要 事 件 年 表 ed 三 、 動(dòng) 物 育 種 中 的 現(xiàn) 代 生 物

4、 技 術(shù) 2006年 1月 11日 ， 美 國 科 學(xué) 家 宣 布 培 育 出 了 世 界 上 首 只 轉(zhuǎn)基 因 猴 “ 安 迪 ” ， 為 人 類 最 終 戰(zhàn) 勝 糖 尿 病 、 乳 腺 病 、 帕 金森 氏 癥 和 艾 滋 病 等 頑 癥 提 供 幫 助 。 Im Andy. 轉(zhuǎn) 基 因 斑 馬 魚 ， 會 在 特 別 的 光 照 下 發(fā) 出 不 同 的 光 芒 胚胎移植 第 二 節(jié) 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 技 術(shù) 一 、 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 的 概 念 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 技 術(shù) 是 將 外 源 DNA導(dǎo) 入 性細(xì) 胞 或 胚 胎 細(xì) 胞 并 生 產(chǎn) 出 帶 有 外 源 DNA片段 動(dòng) 物

5、的 一 種 技 術(shù) 。 二 、 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 技 術(shù) 的 一 般 步 驟 生 產(chǎn) 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 的 步 驟 包 括 ： (1) 選 擇 能 有 效 表 達(dá) 的 蛋 白 質(zhì) ； (2) 克 隆 與 分 離 編 碼 這 些 蛋 白 質(zhì) 的 基 因 ； (3) 選 擇 能 與 所 需 組 織 特 異 性 表 達(dá) 方 式 相 適 應(yīng) 的 基 因 調(diào) 節(jié) 序 列 ； (4) 把 調(diào) 節(jié) 序 列 與 結(jié) 構(gòu) 基 因 重 組 拼 接 ， 并 在 培 養(yǎng) 細(xì) 胞 或 小 鼠 中 預(yù)先 檢 驗(yàn) 其 表 達(dá) 情 況 ； (5) 把 拼 接 的 基 因 引 入 到 受 精 卵 的 細(xì) 胞 核 中 ； (

6、6) 把 引 入 后 的 受 精 卵 移 植 到 子 宮 ， 完 成 胚 胎 發(fā) 育 ； (7) 檢 測 幼 畜 是 否 整 合 外 源 基 因 、 外 源 基 因 的 表 達(dá) 情 況 以 及 外 源基 因 在 其 后 代 中 的 傳 遞 情 況 。 部 分 后 代 細(xì) 胞 攜 帶 有 轉(zhuǎn) 入 的 外 源 基 因 ， 利 用 這 些 動(dòng) 物 培 育 新 的 品 系 。 三 、 導(dǎo) 入 基 因 的 方 法 (一 ) 顯 微 注 射 法 (二 ) 精 子 載 體 法 (三 ) 胚 胎 干 細(xì) 胞 (ES)介 導(dǎo) 法 (四 ) 染 色 體 片 段 顯 微 注 入 法 (一 ) 顯 微 注 射 法 人

7、 們 已 利 用 顯 微 注 射 法 將 胸 苷 激 酶 基 因 、 生 長 激 素 基因 和 鼠 myc基 因 轉(zhuǎn) 入 了 哺 乳 動(dòng) 物 細(xì) 胞 。 這 種 方 法 不 僅可 以 獲 得 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 所 用 的 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 細(xì) 胞 ， 而 且 也可 以 通 過 哺 乳 動(dòng) 物 細(xì) 胞 來 生 產(chǎn) 有 用 的 蛋 白 質(zhì) 。 (目 前 認(rèn)為 胃 癌 、 乳 腺 癌 、 結(jié) 腸 癌 、 宮 頸 癌 、 何 杰 金 氏 病 及 頭 部 腫 瘤 等都 有 myc基 因 的 擴(kuò) 增 或 過 度 表 達(dá) ) 小 鼠 和 兔 的 受 精 卵 原 核 在 普 通 顯 微 鏡 下 容 易 看

8、 到 ， 而綿 羊 ， 尤 其 是 豬 和 牛 的 卵 細(xì) 胞 質(zhì) 稠 密 ， 不 能 看 到 原 核 。Hammer等 用 干 涉 相 差 顯 微 鏡 可 觀 察 到 80 的 綿 羊 卵核 ， 而 豬 和 牛 的 卵 子 需 經(jīng) 離 心 處 理 再 用 干 涉 相 差 顯 微鏡 才 能 觀 察 到 卵 原 核 ， 離 心 處 理 后 的 多 數(shù) 受 精 卵 仍 能正 常 發(fā) 育 。 (二 ) 精 子 載 體 法 方 法 ： 將 成 熟 的 精 子 與 帶 有 外 源 DNA的 載 體 進(jìn) 行 共 培 育 之 后 ,使精 子 有 能 力 攜 帶 外 源 DNA進(jìn) 入 卵 中 ， 使 之 受

9、精 ， 并 使 外 源 DNA整 合 于 染 色 體 中 。 Bracet等 (1971)將 家 兔 精 液 和 放 射 性 標(biāo) 記 的 SV40病 毒 DNA孵育 后 ， 在 精 子 頭 部 能 夠 檢 測 到 放 射 活 性 ， 病 毒 DNA在 受 精 過 程中 被 帶 入 了 卵 細(xì) 胞 。 Lavitravo等 (1989)把 質(zhì) 粒 與 小 鼠 的 附 睪 精 子 共 孵 育 30min， 進(jìn)行 體 外 授 精 和 移 植 ， 結(jié) 果 獲 得 250個(gè) 后 代 中 ， 30 的 為 陽 性 ，部 分 小 鼠 表 達(dá) 了 CAT基 因 并 傳 到 F1代 。 這 一 方 法 在 轉(zhuǎn)

10、基 因 鼠 上的 應(yīng) 用 使 人 們 看 到 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 效 率 提 高 的 希 望 。 影 響 DNA與 精 子 結(jié) 合 的 因 素 可 能 是 獲 得 成 功 的 關(guān) 鍵 性 因 素 ， 首先 哺 乳 動(dòng) 物 精 子 吸 附 外 源 DNA需 特 定 的 時(shí) 期 ； 其 次 精 子 吸 附DNA時(shí) 精 子 活 性 及 DNA性 質(zhì) 都 受 影 響 。 利 用 精 子 作 為 基 因 轉(zhuǎn) 移 的 工 具 ， 在 實(shí) 踐 中 存 在 許 多 問 題 ， 但 此技 術(shù) 至 少 在 構(gòu) 思 上 對 于 大 動(dòng) 物 轉(zhuǎn) 基 因 研 究 具 重 要 意 義 。 (三 ) ES細(xì) 胞 介 導(dǎo) 的

11、 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 生 產(chǎn) 胚 胎 干 細(xì) 胞 (embryonic stem cell)是 指 當(dāng) 受 精 卵 分 裂 發(fā) 育 成 囊胚 時(shí) 內(nèi) 細(xì) 胞 團(tuán) 的 細(xì) 胞 ， 它 具 有 體 外 培 養(yǎng) 無 限 增 殖 、 自 我 更 新 和 多向 分 化 的 特 性 。 無 論 在 體 外 還 是 體 內(nèi) 環(huán) 境 ， ES細(xì) 胞 都 能 被 誘 導(dǎo)分 化 為 機(jī) 體 幾 乎 所 有 的 細(xì) 胞 類 型 。 胚 胎 干 細(xì) 胞 注 入 寄 主 胚 泡 后 ，參 與 胚 胎 形 成 ， 進(jìn) 入 嵌 合 體 動(dòng) 物 的 生 殖 系 統(tǒng) 。 用 DNA轉(zhuǎn) 染 法 或 反 轉(zhuǎn) 錄 病 毒 介 導(dǎo) 法

12、 可 將 基 因 導(dǎo) 入 胚 胎 干 細(xì) 胞 ，選 出 帶 有 目 的 基 因 的 細(xì) 胞 克 隆 ， 然 后 導(dǎo) 入 受 體 胚 胎 。 由 此 法 生 成的 后 代 都 是 嵌 合 體 ， 若 由 這 些 嵌 合 體 胚 胎 中 再 分 離 出 干 細(xì) 胞 ， 用核 移 植 技 術(shù) 將 其 細(xì) 胞 核 植 入 無 核 卵 細(xì) 胞 ， 這 樣 可 以 提 高 轉(zhuǎn) 基 因 的效 率 。 生 物 學(xué) 中 嵌 合 體 是 指 同 一 個(gè) 體 中 不 同 基 因 型 的 組 織 相 互 接 觸 而 存 在 的 現(xiàn) 象 。 以 噬 菌 體 或 病 毒 為 載 體的 重 組 DNA分 子 引 入 受體

13、細(xì) 胞 的 過 程 2007年 3月 24日 英 國 每 日 郵 報(bào) 報(bào) 道 說 ， 美 國 內(nèi) 華 達(dá) 大 學(xué) 教 授 伊 斯 梅爾 贊 賈 尼 歷 經(jīng) 年 研 究 ， 最 終 利 用 向 綿 羊 胚 胎 注 射 人 體 干 細(xì) 胞 的 技 術(shù) ， 成 功培 育 出 一 只 含 有 人 體 細(xì) 胞 的 綿 羊 。 科 研 人 員 首 先 從 人 體 骨 髓 中 提 取 干細(xì) 胞 ， 然 后 將 干 細(xì) 胞 注 入 胎 羊 的 腹 膜 中 ， 這 樣 人 體 細(xì) 胞 就 會 通 過 新 陳 代 謝 和循 環(huán) 系 統(tǒng) 進(jìn) 入 胎 羊 體 內(nèi) 各 個(gè) 器 官 。 羊 羔 降 世 兩 個(gè) 月 后 ，

14、 就 會 長 出 含 有 人 體 細(xì)胞 的 肝 、 心 臟 、 肺 等 器 官 。 （ 四 ） 染 色 體 片 段 顯 微 注 入 法 染 色 體 介 導(dǎo) 法 是 指 從 人 或 動(dòng) 物 染 色 體 上 割 取 特 定 的 染 色 體 片 段(M期 )或 分 離 出 來 之 后 ， 以 其 為 媒 介 將 外 源 基 因 注 入 動(dòng) 物 早 期 胚胎 中 ， 以 獲 得 外 源 DNA的 動(dòng) 物 ， 嚴(yán) 格 地 講 稱 為 轉(zhuǎn) 染 色 體 動(dòng) 物 。 通常 人 們 采 用 離 心 分 離 法 或 流 式 細(xì) 胞 儀 (fow cytometry)分 離 法 分離 染 色 體 。 盡 管 目 前

15、 該 技 術(shù) 應(yīng) 用 困 難 較 大 ， 且 成 功 率 很 低 (0 0.002 )，但 由 于 它 具 有 不 需 經(jīng) 基 因 重 組 就 可 轉(zhuǎn) 移 超 大 型 外 源 DNA(大 于1000kb)之 獨(dú) 特 優(yōu) 點(diǎn) ， 適 于 多 基 因 轉(zhuǎn) 移 。 鑒 于 本 法 導(dǎo) 入 的 遺 傳 信息 片 段 長 ， 能 生 產(chǎn) 出 具 備 某 些 特 殊 疾 病 的 實(shí) 驗(yàn) 動(dòng) 物 模 型 。 四 、 基 因 的 選 擇 與 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 的 研 究 現(xiàn) 狀1. 轉(zhuǎn) 入 基 因 的 選 擇 目 前 在 動(dòng) 物 轉(zhuǎn) 基 因 的 選 擇 上 主 要 包 括 四 大 類 ： (1) 與 機(jī) 體

16、 代 謝 調(diào) 節(jié) 有 關(guān) 的 蛋 白 基 因 ， 這 類 基 因 參 與 機(jī) 體 組 織 生 長 發(fā) 育 的 調(diào) 節(jié) ， 如 生 長 激 素 基 因 等 ； (2) 抗 性 基 因 ； 抗 逆 、 抗 病 等 ； (3) 經(jīng) 濟(jì) 性 狀 的 主 效 基 因 ， 如 豬 和 綿 羊 的 高 繁 殖 力 基因 、 肉 牛 的 “ 雙 肌 ” 基 因 等 ， 這 些 基 因 與 動(dòng) 物 的 生產(chǎn) 力 密 切 相 關(guān) ； (4) 治 療 人 類 疾 病 所 需 的 蛋 白 質(zhì) 基 因 ， 以 拓 寬 動(dòng) 物 的經(jīng) 濟(jì) 用 途 。 (1) 提 高 動(dòng) 物 生 長 、 生 產(chǎn) 性 能 的 研 究 美 國

17、伊 利 諾 斯 大 學(xué) 研 究 出 一 種 帶 牛 生 長 激 素 的 轉(zhuǎn) 基 因 豬 ， 這 種豬 生 長 快 ,體 大 ,飼 料 利 用 率 高 ， 可 給 養(yǎng) 豬 業(yè) 帶 來 豐 厚 的 經(jīng) 濟(jì) 效益 。 Bawden的 研 究 小 組 1995年 報(bào) 道 了 成 功 地 在 轉(zhuǎn) 基 因 小 鼠 和 綿羊 中 表 達(dá) 了 細(xì) 胞 半 胱 氨 酸 生 物 合 成 基 因 ， 以 此 嘗 試 改 良 羊 毛的 生 長 。 半 胱 氨 酸 是 羊 毛 合 成 的 限 制 性 氨 基 酸 。 1995 年 ， Bullock D.W. 生 產(chǎn) 的 轉(zhuǎn) 類 胰 島 素 IGF I的 基 因 羊的

18、羊 毛 產(chǎn) 量 得 到 了 提 高 。 1996年 , 新 西 蘭 科 學(xué) 家 Damak等 將 小 鼠 超 高 硫 角 蛋 白 啟 動(dòng) 子與 綿 羊 的 IGF IC13AJA融 合 基 因 顯 微 注 入 綿 羊 原 核 期 胚 胎 ，培 育 出 的 轉(zhuǎn) 基 因 羊 ， 其 凈 毛 平 均 產(chǎn) 量 比 非 轉(zhuǎn) 基 因 羊 提 高 了 6. 2%。 2. 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 的 研 究 現(xiàn) 狀 (2) 改 變 奶 蛋 白 成 分 和 性 質(zhì) 的 設(shè) 想在 奶 牛 和 奶 羊 上 ， 轉(zhuǎn) 基 因 的 主 要 途 徑 是 改 變 乳 的 成 分 、 提 高 產(chǎn)乳 量 和 生 長 速 度 。 例

19、如 轉(zhuǎn) 入 一 個(gè) 超 量 表 達(dá) 的 K酪 蛋 白 基 因 能 夠增 加 酪 蛋 白 的 產(chǎn) 量 。 通 過 胚 胎 基 因 轉(zhuǎn) 移 技 術(shù) 導(dǎo) 入 原 有 基 因 的 額外 拷 貝 、 采 用 某 些 奶 蛋 白 高 水 平 表 達(dá) 基 因 的 調(diào) 節(jié) 序 列 以 及 轉(zhuǎn) 移另 一 物 種 的 奶 蛋 白 基 因 或 修 飾 基 因 ， 可 以 改 變 原 有 奶 蛋 白 的 成分 和 性 質(zhì) ， 如 把 人 奶 蛋 白 產(chǎn) 物 引 入 家 畜 奶 中 ， 以 這 種 家 畜 的 奶替 代 人 奶 ， 或 增 加 牛 奶 中 某 些 蛋 白 質(zhì) 的 濃 度 ， 改 變 牛 奶 加 工 處理

20、 的 性 能 等 ， 目 前 分 離 出 改 變 奶 成 份 的 有 關(guān) 基 因 。(3) 利 用 家 畜 生 產(chǎn) 藥 物 蛋 白 的 研 究 htPA (人 組 織 型 纖 溶 酶 原 激 活 劑 ) 五 、 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 的 應(yīng) 用 前 景 應(yīng) 該 看 到 ， 今 天 人 類 在 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 方 面 所 取 得 的 成 果 還 僅僅 處 在 起 步 階 段 。 隨 著 生 命 科 學(xué) 各 個(gè) 領(lǐng) 域 的 不 斷 發(fā) 展 ， 新 的突 破 會 不 斷 產(chǎn) 生 ， 一 些 在 實(shí) 驗(yàn) 室 中 獲 得 的 結(jié) 果 可 以 不 斷 地 運(yùn)用 到 生 產(chǎn) 實(shí) 踐 中 去 。 例 如 ，

21、 澳 大 利 亞 、 新 西 蘭 、 南 非 、 英 國等 主 要 產(chǎn) 羊 毛 國 家 目 前 正 在 致 力 于 開 發(fā) 一 種 可 以 生 產(chǎn) 彩 色 羊毛 的 高 產(chǎn) 的 轉(zhuǎn) 基 因 羊 。 類 似 的 設(shè) 想 還 很 多 ， 相 信 在 未 來 ， 人們 可 以 創(chuàng) 造 出 更 多 有 良 好 經(jīng) 濟(jì) 效 益 的 物 種 ， 使 地 球 的 生 物 圈變 得 更 加 豐 富 多 彩 。 轉(zhuǎn) 基 因 技 術(shù) 的 誕 生 、 成 熟 和 推 廣 正 在 給養(yǎng) 殖 業(yè) 帶 來 一 場 新 的 革 命 。 轉(zhuǎn) 基 因 存 在 的 問 題1. 成 本 高 ， 但 是 成 功 率 低 按 供 體

22、進(jìn) 行 超 排 ， 獲 取 受 精 卵 計(jì) 算 生 產(chǎn) 一 頭 轉(zhuǎn) 基 因豬 $2.5萬 , 生 產(chǎn) 一 頭 轉(zhuǎn) 基 因 牛 $50萬 。2. 轉(zhuǎn) 基 因 整 合 和 表 達(dá) 效 率 低3. 轉(zhuǎn) 基 因 的 遺 傳 率 低 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 及 其 后 代 并 不 能 夠 保 證 外 源 基 因 世 代 傳遞 ， 外 源 基 因 很 容 易 從 基 因 組 中 丟 失 。 ATA (G0) ATA (G0) ATA (G0) AA(非 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 ) ATAT :2 ATA :AA=1:2 :1 ATA : AA=1:1OEO 22 2理 論 上 ： 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 為 75%

23、50%實(shí) 際 上 : 30% 15.2% 通 過 檢 驗(yàn) ， 差 異 極 顯 著 。 4. 存 在 與 預(yù) 期 結(jié) 果 不 相 符 的 現(xiàn) 象原 因 ：(1) 物 種 間 的 差 異 同 一 種 疾 病 在 不 同 的 物 種 發(fā) 病 機(jī) 制 可 能 不 同 。(2) 物 種 體 內(nèi) 有 復(fù) 雜 的 調(diào) 控 和 平 衡 機(jī) 制 ， 單 一 外 源 基 因?qū)?動(dòng) 物 整 體 的 作 用 可 能 有 限 。(3) 轉(zhuǎn) 基 因 的 整 合 、 表 達(dá) 和 調(diào) 控 不 能 達(dá) 到 真 正 人 為 控 制 。5. 轉(zhuǎn) 基 因 產(chǎn) 品 制 備 導(dǎo) 致 了 一 些 社 會 問 題 主 要 是 產(chǎn) 品 的 安

24、 全 問 題 。 第 三 節(jié) 動(dòng) 物 克 隆 技 術(shù)一 、 動(dòng) 物 克 隆 的 概 念 所 謂 克 隆 (cloning)就 是 無 性 繁 殖 ， 動(dòng) 物 克 隆(animal cloning)就 是 不 經(jīng) 過 受 精 過 程 而 獲 得 動(dòng) 物 新個(gè) 體 的 方 法 。 克 隆 動(dòng) 物 (cloning animal)就 是 指 不 經(jīng) 過 生 殖 細(xì) 胞而 直 接 由 體 細(xì) 胞 獲 得 新 的 動(dòng) 物 個(gè) 體 。 然 而 研 究 人 員 對 克 隆 的 具 體 定 義 仍 存 爭 議 ， 有 些人 認(rèn) 為 凡 是 不 經(jīng) 過 受 精 過 程 而 獲 得 新 個(gè) 體 的 方 法 叫 克

25、隆 ； 而 另 一 些 人 則 認(rèn) 為 只 有 像 在 植 物 中 那 樣 ， 從 一 個(gè)具 有 全 能 性 的 體 細(xì) 胞 直 接 再 生 出 新 個(gè) 體 才 能 叫 克 隆 。但 在 目 前 的 技 術(shù) 水 平 條 件 下 ， 所 有 的 高 等 動(dòng) 物 體 細(xì) 胞都 必 須 將 其 遺 傳 物 質(zhì) 轉(zhuǎn) 入 卵 細(xì) 胞 或 原 核 胚 后 才 能 再 生 ，也 就 是 說 ， 必 須 借 助 于 卵 細(xì) 胞 或 原 核 胚 的 細(xì) 胞 質(zhì) 中 的某 些 特 殊 物 質(zhì) 才 能 進(jìn) 行 正 常 的 生 長 發(fā) 育 ， 而 不 能 從 體細(xì) 胞 直 接 再 生 獲 得 新 的 個(gè) 體 。 因

26、此 ， 按 照 后 一 種 說 法現(xiàn) 在 的 所 謂 “ 克 隆 ” 動(dòng) 物 其 實(shí) 都 不 是 真 正 意 義 上 的 克隆 。 然 而 ， 目 前 人 們 所 接 受 的 克 隆 動(dòng) 物 實(shí) 際 上 是 前 一種 比 較 寬 松 的 克 隆 定 義 。 克 隆 動(dòng) 物 技 術(shù) 實(shí) 際 上 是 結(jié) 合 采 用 了 核 移 植 與 胚 胎 生 物 工程 技 術(shù) 。 其 操 作 步 驟 大 體 為 ：1） 體 細(xì) 胞 的 采 集 和 培 養(yǎng) ； 使 已 失 去 全 能 性 的 體 細(xì) 胞 恢 復(fù) 全 能 性 ；2) 采 集 卵 細(xì) 胞 并 去 除 卵 細(xì) 胞 的 細(xì) 胞 核 ；3） 取 出 體

27、細(xì) 胞 的 細(xì) 胞 核 ；4) 用 微 注 射 法 注 入 去 除 核 的 卵 細(xì) 胞 中 去 ；5) 將 重 組 胚 細(xì) 胞 在 體 外 進(jìn) 行 適 當(dāng) 培 養(yǎng) ； 6） 將 轉(zhuǎn) 核 胚 置 入 同 期 母 體 子 宮 ， 完 成 發(fā) 育 ， 所 產(chǎn) 生 的 動(dòng) 物 幼 子為 克 隆 動(dòng) 物 。二 、 克 隆 動(dòng) 物 的 一 般 步 驟 克 隆 動(dòng) 物 操 作 的 一 般 步 驟 三 、 影 響 動(dòng) 物 克 隆 的 因 素 細(xì) 胞 融 合 的 條 件 細(xì) 胞 發(fā) 育 階 段 可 對 核 移 植 實(shí) 驗(yàn) 產(chǎn) 生 影 響 細(xì) 胞 誘 導(dǎo) 分 裂 成 熟 因 子 (MPF)的 活 性 卵 細(xì) 胞

28、中 的 大 分 子 物 質(zhì) 的 影 響 四 、 克 隆 動(dòng) 物 的 意 義 與 前 景1. 可 以 用 于 動(dòng) 物 資 源 的 種 質(zhì) 保 存 ， 可 盡 可 能 多 地 保 存 地 球 生 物 圈內(nèi) 的 多 樣 性 。2. 可 以 生 產(chǎn) 移 植 器 官 、 利 用 動(dòng) 物 作 生 物 反 應(yīng) 器 生 產(chǎn) 藥 物 和 提 供 實(shí)驗(yàn) 動(dòng) 物 ， 造 福 人 類 。 還 可 以 通 過 克 隆 哺 乳 動(dòng) 物 某 些 特 定 發(fā) 育 階段 的 胎 兒 ， 對 人 類 的 某 些 頑 癥 實(shí) 施 “ 細(xì) 胞 治 療 ” 。3 可 以 克 隆 家 畜 和 瀕 臨 滅 絕 的 動(dòng) 物 ， 如 大 熊

29、貓 等 。4. 利 用 哺 乳 動(dòng) 物 體 細(xì) 胞 克 隆 技 術(shù) ， 可 通 過 建 立 轉(zhuǎn) 基 因 體 細(xì) 胞 系 的方 式 ， 克 隆 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 。 體 細(xì) 胞 克 隆 技 術(shù) 生 產(chǎn) 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 ， 體細(xì) 胞 克 隆 中 所 生 后 代 全 都 攜 帶 外 源 基 因 ， 可 望 降 低 生 產(chǎn) 成 本 。5. 體 細(xì) 胞 克 隆 技 術(shù) 可 以 直 接 把 優(yōu) 良 物 種 特 性 傳 遞 下 去 , 培 育 優(yōu) 良 物種 , 有 助 于 縮 短 育 種 年 限 , 加 速 動(dòng) 物 育 種 進(jìn) 程 , 提 高 育 種 效 率 。 第 四 節(jié) 胚 胎 生 物 工 程 技

30、 術(shù) 胚 胎 生 物 工 程 技 術(shù) 包 括 鮮 胚 和 凍 胚 移 植 、 胚 胎 分 割 、 胚胎 冷 凍 、 冷 胚 切 割 、 體 外 受 精 、 胚 胎 干 細(xì) 胞 培 養(yǎng) 、 分 離 與 克隆 等 技 術(shù) ， 在 國 外 已 進(jìn) 入 實(shí) 用 性 階 段 。 MOET育 種 技 術(shù) 就 是 在 此 基 礎(chǔ)上 而 產(chǎn) 生 的 一 種 新 的 家 畜 育 種 技 術(shù) ， 即 主 要 是 利 用 超 數(shù) 排 卵 、人 工 授 精 、 胚 胎 移 植 等 生 物 工 程 技 術(shù) 來 加 快 遺 傳 進(jìn) 展 和 良 種培 育 速 度 。 胚 胎 干 細(xì) 胞 培 養(yǎng) 、 分 離 與 克 隆 技

31、術(shù) 的 成 功 在 胚 胎 工 程 中具 有 重 要 意 義 ， 它 能 夠 有 效 解 決 胚 胎 細(xì) 胞 的 來 源 。 一 、 冷 凍 精 液 與 人 工 授 精 技 術(shù) 人 工 授 精 是 利 用 器 械 采 集 公 畜 的 精 液 ， 經(jīng) 檢 查 和處 理 后 ， 再 用 器 械 將 精 液 輸 入 到 發(fā) 情 母 畜 的 生 殖 道 內(nèi) ,以 代 替 公 、 母 畜 自 然 交 配 而 繁 殖 后 代 的 一 種 技 術(shù) 。 在 動(dòng) 物 育 種 中 可 以 提 高 優(yōu) 良 種 公 畜 的 配 種 效 能和 種 用 價(jià) 值 ， 擴(kuò) 大 配 種 母 畜 的 頭 數(shù) ； 加 速 家 畜

32、品 種 改良 ， 促 進(jìn) 育 種 工 作 進(jìn) 程 。 冷 凍 精 液 不 但 能 夠 提 高 優(yōu) 秀種 公 畜 的 利 用 率 ， 促 進(jìn) 品 種 改 良 ， 提 高 生 產(chǎn) 性 能 ， 而且 使 用 冷 凍 精 液 不 受 地 域 、 時(shí) 間 的 限 制 ， 所 以 冷 凍 精液 已 成 為 目 前 動(dòng) 物 遺 傳 資 源 保 護(hù) 、 保 存 的 重 要 方 法 之一 。 二 、 同 期 發(fā) 情 與 超 數(shù) 排 卵 技 術(shù) 同 期 發(fā) 情 技 術(shù) 主 要 是 借 助 外 源 激 素 刺 激 卵 巢 ， 使其 按 照 預(yù) 定 的 要 求 發(fā) 生 變 化 ， 使 所 處 理 母 畜 卵 巢 生

33、理機(jī) 能 都 處 于 相 同 階 段 ， 從 而 使 母 畜 在 短 時(shí) 間 內(nèi) 統(tǒng) 一 發(fā)情 ， 并 能 排 出 正 常 的 卵 母 細(xì) 胞 ， 以 便 達(dá) 到 統(tǒng) 一 配 種 、受 精 、 妊 娠 的 目 的 。 超 數(shù) 排 卵 是 應(yīng) 用 外 源 性 促 性 腺 激 素 誘 發(fā) 卵 巢 多 個(gè)卵 泡 發(fā) 育 ， 并 一 次 排 出 具 有 受 精 能 力 的 多 個(gè) 卵 子 的 方法 。 對 優(yōu) 秀 的 母 畜 進(jìn) 行 超 排 處 理 ， 然 后 進(jìn) 行 授 精 ， 一次 就 可 得 到 多 個(gè) 優(yōu) 秀 種 畜 的 胚 胎 。 超 數(shù) 排 卵 是 基 礎(chǔ) ， 胚 胎 移 植 是 手 段

34、。 三 、 胚 胎 冷 凍 保 存 與 切 割 技 術(shù) 胚 胎 冷 凍 保 存 一 般 是 指 在 干 冰 （ -79 ） 和 液 氮（ -196 ） 中 保 存 胚 胎 。 其 最 大 優(yōu) 點(diǎn) 是 胚 胎 可 以 長 期保 存 ， 而 對 其 活 力 無 影 響 。 動(dòng) 物 胚 胎 冷 凍 技 術(shù) 自 建 立以 來 ， 已 進(jìn) 行 了 改 進(jìn) ， 方 法 趨 于 簡 單 實(shí) 用 。 這 種 方 法也 是 動(dòng) 物 遺 傳 資 源 保 護(hù) 的 重 要 方 法 之 一 。 四 、 胚 胎 移 植 技 術(shù) 胚 胎 移 植 是 將 鮮 胚 或 冷 凍 胚 解 凍 后 人 為 地 注 入 受體 動(dòng) 物

35、的 子 宮 角 內(nèi) ， 以 完 成 胚 胎 發(fā) 育 。 由 于 動(dòng) 物 的 大 小 不 同 ， 分 手 術(shù) 法 和 非 手 術(shù) 法 兩 種 。 五 、 胚 胎 干 細(xì) 胞 技 術(shù) 胚 胎 干 細(xì) 胞 （ ES） 是 胚 胎 發(fā) 育 早 期 還 沒 有 分 化 的 細(xì) 胞 ，它 具 有 向 不 同 細(xì) 胞 分 化 的 全 能 性 。 胚 胎 干 細(xì) 胞 技 術(shù) 是 近 年 來發(fā) 展 起 來 的 一 項(xiàng) 具 有 發(fā) 展 潛 力 的 技 術(shù) 。 胚 胎 干 細(xì) 胞 的 培 養(yǎng) 、分 離 與 克 隆 ， 進(jìn) 而 建 立 不 同 動(dòng) 物 的 胚 胎 干 細(xì) 胞 系 已 成 為 胚 胎生 物 工 程 技

36、術(shù) 領(lǐng) 域 的 研 究 熱 點(diǎn) 。 胚 胎 干 細(xì) 胞 作 為 一 種 新 型 的 實(shí) 驗(yàn) 材 料 ， 廣 泛 應(yīng) 用 于 動(dòng) 物克 隆 、 轉(zhuǎn) 基 因 動(dòng) 物 的 生 產(chǎn) 、 真 核 細(xì) 胞 基 因 的 表 達(dá) 與 調(diào) 控 、 人類 遺 傳 病 動(dòng) 物 模 型 的 創(chuàng) 建 ， 人 類 器 官 移 植 材 料 的 生 產(chǎn) 以 及 細(xì)胞 分 化 機(jī) 制 的 研 究 等 領(lǐng) 域 。 胚 胎 干 細(xì) 胞 分 離 與 克 隆 技 術(shù) 、 基因 工 程 和 胚 胎 工 程 相 結(jié) 合 ， 對 于 闡 明 動(dòng) 物 生 長 發(fā) 育 的 基 本 規(guī)律 、 搶 救 和 保 護(hù) 瀕 危 動(dòng) 物 遺 傳 資 源 、

37、 建 立 先 進(jìn) 的 動(dòng) 物 育 種 技術(shù) 體 系 具 有 重 大 的 理 論 意 義 和 實(shí) 踐 價(jià) 值 。 六 、 MOET育 種 技 術(shù) MOET育 種 技 術(shù) 是 動(dòng) 物 胚 胎 生 物 工 程 技 術(shù) 在 動(dòng) 物育 種 中 的 綜 合 運(yùn) 用 。 它 是 采 用 同 期 發(fā) 情 、 超 數(shù) 排 卵和 胚 胎 移 植 等 配 套 技 術(shù) 進(jìn) 行 優(yōu) 質(zhì) 動(dòng) 物 個(gè) 體 快 速 擴(kuò) 繁的 一 種 方 法 。具 體 操 作 是 對 優(yōu) 秀 的 母 畜 (供 體 )進(jìn) 行 超 數(shù) 排 卵 處 理 后 ，用 特 別 優(yōu) 秀 的 公 畜 交 配 ， 然 后 沖 出 胚 胎 ， 移 植 到 同期

38、發(fā) 情 的 一 般 個(gè) 體 (受 體 )的 子 宮 中 完 成 胚 胎 發(fā) 育 過程 ， 使 一 頭 優(yōu) 秀 母 畜 一 年 可 產(chǎn) 眾 多 的 優(yōu) 秀 后 代 。MOET育 種 技 術(shù) 目 前 已 用 于 優(yōu) 秀 奶 牛 、 肉 牛 、 肉 羊 的 快速 擴(kuò) 繁 和 育 種 。 人 工 授 精 站育成 母 牛 核 心 群 供 體 牛胚 胎 核 心 公 牛青 年 公 牛ET-犢 牛 青 年 牛 性 能 測 定 站（ 生 長 發(fā) 育 性 狀 ） ET 生產(chǎn)群核 心 群 生 產(chǎn) 群MO一定數(shù)量的優(yōu)秀母牛青 年 公 牛 ： 利 用 全 -半 同 胞 信 息 進(jìn) 行 育 種 值 估 計(jì) 后 ， 選 擇

39、 一 定 數(shù) 量的 核 心 公 牛為核心群青年公牛的遺傳評定提供半同胞信息600-1000頭MOET核 心 群 育 種 體 系 的 基 本 流 程 示 意 圖 七 、 性 別 控 制 與 胚 胎 性 別 鑒 定 1. 性 別 控 制 對 于 具 有 限 性 性 狀 的 畜 種 的 生 產(chǎn) 具 有 重 要 的 意 義 如 奶 牛 、 蛋 雞 、 馴 鹿 等 ， SRY（ Sex-determining Region of Y gene） ， 最 初 該 基 因 是 在 性 反 轉(zhuǎn) 人 上 發(fā) 現(xiàn) 的 ， 它 是 Y染 色 體上 的 性 別 決 定 序 列 ， 是 主 宰 性 別 睪 丸 決 定

40、因 子 的 遺 傳 基 礎(chǔ) ，準(zhǔn) 確 率 95-100%. TDF (Testis Determining Factor)。 2. 對 于 廣 泛 應(yīng) 用 人 工 受 精 技 術(shù) 的 畜 種 ， 公 畜 的 需 要 量 有 限 ，可 以 通 過 性 別 控 制 增 加 母 畜 頭 數(shù) ， 從 而 提 高 母 畜 的 選 擇 強(qiáng) 度 ，加 快 母 畜 的 遺 傳 進(jìn) 展 。在 家 畜 育 種 中 的 意 義 3. 在 一 個(gè) 雜 交 育 種 方 案 中 ， 可 以 根 據(jù) 需 要 在 育 種 方 案 的 不 同 階 段 ， 靈 活 的 應(yīng) 用 性 別 控 制 技 術(shù) 。如 : 在 肉 牛 雜 交

41、 育 種 的 開 始 階 段 ， 通 常 需 要 更 多 的 雜 種 母 牛 ； 在 橫 交 固 定 階 段 ， 則 需 要 選 育 一 定 數(shù) 量 的 公 牛 ； 在 肉 牛 生 產(chǎn) 群 中 除 了 需 要 一 定 數(shù) 量 的 母 牛 外 ， 需 要 更 多 的 公 牛 育 肥 。4. 在 實(shí) 際 中 ， 牛 如 果 一 胎 生 兩 個(gè) 異 性 牛 的 話 ， 通 常 會 導(dǎo) 致 異 性雙 胞 胎 的 不 育 現(xiàn) 象 。 經(jīng) 過 性 別 鑒 定 的 胚 胎 移 植 ， 可 以 廣 泛 的 實(shí)施 一 頭 受 體 母 牛 移 植 兩 枚 胚 胎 ， 從 而 提 高 繁 殖 率 。5. 胚 胎 克

42、 隆 技 術(shù) 實(shí) 施 前 ， 首 先 需 要 進(jìn) 行 性 別 鑒 定 。七 、 性 別 控 制 與 胚 胎 性 別 鑒 定 第 五 節(jié) 分 子 生 物 技 術(shù) 與 家 畜 育 種 一 、 分 子 生 物 技 術(shù) 與 分 子 育 種 進(jìn) 入 20世 紀(jì) 80年 代 中 后 期 以 來 ， 隨 著 各 種 分 子 生 物 技 術(shù)的 出 現(xiàn) , 動(dòng) 物 遺 傳 育 種 進(jìn) 入 了 分 子 水 平 ， 即 分 子 育 種 ， 使 育 種朝 著 快 速 改 變 動(dòng) 物 基 因 型 的 方 向 發(fā) 展 。 分 子 育 種 克 服 了 年 齡 、性 別 、 組 織 及 各 種 內(nèi) 外 環(huán) 境 因 素 的 影

43、 響 ， 而 且 所 提 供 的 遺 傳 差異 ， 即 遺 傳 標(biāo) 記 的 種 類 又 非 常 多 ， 因 此 分 子 育 種 越 來 越 受 到 人們 的 重 視 。 采 用 分 子 育 種 ， 可 使 培 育 動(dòng) 物 新 品 種 的 時(shí) 間 由 過 去的 8-10代 縮 短 到 2-3代 ， 其 主 要 方 法 是 對 主 要 經(jīng) 濟(jì) 性 狀 進(jìn) 行 基因 定 位 ， 通 過 參 考 群 動(dòng) 物 用 遺 傳 連 鎖 法 和 候 選 基 因 法 測 定 數(shù) 量性 狀 座 位 的 主 效 基 因 以 及 DNA分 子 遺 傳 標(biāo) 記 法 的 輔 助 選 擇 ， 這些 措 施 的 綜 合 應(yīng) 用

44、 ， 可 以 大 大 提 高 經(jīng) 濟(jì) 性 狀 的 選 擇 進(jìn) 展 ， 加 快品 種 的 改 良 和 新 品 種 的 培 育 速 度 。 二 、 標(biāo) 記 技 術(shù) 的 發(fā) 展 1. 形 態(tài) 學(xué) 標(biāo) 記 ： 主 要 指 一 些 具 有 鮮 明 外 部 特 征 的 質(zhì) 量 性 狀 ，并 且 可 以 通 過 表 型 來 推 斷 基 因 型 ， 如 毛 色 、 牛 角 的 有 無 等 。 2. 細(xì) 胞 學(xué) 標(biāo) 記 ： 指 染 色 體 形 態(tài) 、 數(shù) 目 和 結(jié) 構(gòu) 的 變 異 。 3. 生 化 標(biāo) 記 ： 血 液 或 乳 中 蛋 白 質(zhì) 、 酶 的 多 態(tài) 性 ， 這 種 多 態(tài) 性可 以 通 過 免 疫

45、 反 應(yīng) 或 電 泳 技 術(shù) 反 映 出 來 ， 并 由 此 判 斷 其 基 因型 。 4. 分 子 標(biāo) 記 ： 在 某 些 基 因 位 點(diǎn) 上 ， 不 同 個(gè) 體 間 的 DNA序 列 存在 差 異 ， 從 而 表 現(xiàn) 出 多 態(tài) 性 。 主 要 的 標(biāo) 記 有 RFLP、 AFLP、 RAPD、 微 衛(wèi) 星 DNA、 DNA指 紋 技 術(shù) 、 SNP等 。 1. DNA指 紋 (DNA fingerprint, DFP)技 術(shù) 。2. 限 制 性 片 段 長 度 多 態(tài) 性 (restriction fragment length polymorphism, RFLP)技 術(shù) ; 指 用

46、限 制 性 內(nèi) 切 酶 酶 切 不 同 個(gè) 體 的 基 因 組 DNA后 ，所 得 的 含 有 同 源 序 列 的 酶 切 片 斷 在 長 度 上 所 存 在 的差 異 ， 這 種 差 異 的 產(chǎn) 生 是 由 于 DNA序 列 中 個(gè) 別 堿 基的 變 異 而 造 成 某 個(gè) 限 制 性 內(nèi) 切 酶 酶 切 位 點(diǎn) 的 產(chǎn) 生 或丟 失 。三 、 分 子 生 物 技 術(shù) 的 類 型 There was a time when to amplify DNA, You had to grow tons and tons of tiny cells. Then along came a guy na

47、med Dr. Kary Mullis, Said you can amplify in vitro just as well. Just mix your template with a buffer and some primers, Nucleotides and polymerases, too. Denaturing, annealing, and extending. Well its amazing what heating and cooling and heating will do. PCR, when you need to detect mutations. PCR,

48、when you need to recombine. PCR, when you need to find out who the daddy is. PCR, when you need to solve a crime. (repeat chorus) The PCR Song 3. PCR技 術(shù) (polymease chain reaction, PCR)基 礎(chǔ) 上 衍 生 的 許 多方 法 . http:/ 如 RAPD技 術(shù) (random amplified polymorphic DNA): 擴(kuò) 增 所 用 的 引 物 是 隨 機(jī) 引 物 ， 一 般 1020個(gè) 核 苷 酸

49、， 對 基 因 組DNA進(jìn) 行 PCR擴(kuò) 增 后 ， 可 以 獲 得 長 度 不 同 的 多 態(tài) 性 DNA片 斷 。 該 標(biāo) 記 重 復(fù) 性 差 、 呈 共 顯 性 標(biāo) 記 。 RAPD電 泳 圖 譜 擴(kuò) 增 長 度 多 態(tài) 性 (amplified length polymorphism, AFLP)： 指 通 過 特 定 引 物 和 PCR復(fù) 制 并 擴(kuò) 增 不 同 個(gè) 體 基 因 組 DNA模 板后 , 所 得 擴(kuò) 增 片 斷 在 長 度 上 的 差 異 。 造 成 差 異 的 原 因 ： 不 同 個(gè) 體 的 DNA序 列 存 在 差 異 ， 在 復(fù) 制 特定 的 DNA序 列 時(shí) 所

50、 需 的 引 物 也 可 能 不 同 ， 同 一 引 物 可 誘 導(dǎo) 某一 個(gè) 體 的 DNA片 斷 得 以 復(fù) 制 ， 而 在 另 一 個(gè) 體 中 就 可 能 不 能 誘導(dǎo) 。 該 標(biāo) 記 不 能 區(qū) 分 純 合 子 和 雜 合 子 。 微 衛(wèi) 星 DNA標(biāo) 記 (microsatellite repeats) ： 又 稱 為 簡 單 重 復(fù) 序 列 ，重 復(fù) 單 位 16個(gè) 堿 基 對 ， 重 復(fù) 次 數(shù) 在 1020次 。單 核 苷 酸 多 態(tài) 性 (Single Nucleotide Polymorphism, SNP)： 由 于 單 個(gè) 核 苷 酸 的 突 變 導(dǎo) 致 的 多 態(tài) 性

51、 。 小 衛(wèi) 星 DNA標(biāo) 記 (minisatellite DNA); 單 鏈 構(gòu) 型 多 態(tài) 性 標(biāo) 記 (single-strand conformation polymorphism, SSCP)等 。 RAMP技 術(shù) (random amplified microsatellite polymorphism, RAMP);特 異 性 擴(kuò) 增 多 態(tài) 性 (specific amplified polymorphism, SAP) 微 衛(wèi) 星 位 點(diǎn) 擴(kuò) 增 圖 譜 PCR 擴(kuò) 增 圖 譜SSCP 擴(kuò) 增 圖 譜 PCR-RFLP 擴(kuò) 增 圖 譜SSCP 擴(kuò) 增 圖 譜 AF01040

52、6 OL33 GJ14 SFK30 QP11 SFK25 TSK18 HZ2 BSB22 HN31 LZ10 QP6 HN36 GJ12 LZ5 LZ6 BSB3 HZ1 BSB7 HN32 QP9 19 47 18 14 48 49 1514 11 100 13 26 3146 38 1 BSB22 HZ2 HN31LZ1 0QP6 TSK18 QP11SFK25 SFK30 LZ 5 LZ6 HN36 BSB3 GJ12 HZ 1 BSB7 HN32 QP9 0.002 4. 差 異 顯 示 （ differential display） 技 術(shù) 。5. DNA序 列 分 析 技 術(shù) 。6

53、. 線 粒 體 DNA的 限 制 性 片 段 長 度 多 態(tài) 性（ mitochondrial DNA restriction fragment length polymorphism, mtDNA RFLP） ； 四 、 連 鎖 圖 譜 （ Linkage map） 兩 個(gè) 位 于 同 一 染 色 體 上 的 基 因 座 位 稱 為 彼 此 連 鎖 ， 將 這 兩 個(gè) 彼此 連 鎖 的 基 因 按 其 排 列 順 序 以 及 相 互 間 的 遺 傳 距 離 線 性 排 列 ，即 為 基 因 的 連 鎖 圖 譜 或 遺 傳 圖 譜 (Genetic map) 。 基 因 之 間 的 遺 傳 距

54、 離 可 以 用 重 組 率 和 圖 距 來 度 量 。1. 重 組 率 是 基 因 之 間 在 配 子 形 成 過 程 中 發(fā) 生 重 組 的 概 率 。 發(fā) 生 重組 的 原 因 是 在 減 數(shù) 分 裂 過 程 中 同 源 染 色 單 體 發(fā) 生 互 換 引 起 的 ，兩 個(gè) 基 因 座 位 的 距 離 越 大 ， 發(fā) 生 重 組 的 概 率 就 越 大 。 重 組 率的 取 值 在 00.5之 間 . 當(dāng) 重 組 率 為 0時(shí) , 表 示 基 因 之 間 完 全 連 鎖 , 在 配 子 形 成 過 程 中 不 發(fā) 生 重 組 。 當(dāng) 重 組 率 為 0.5時(shí) , 表 示 基 因 之 間

55、不 連 鎖 , 在 配 子 形 成 過 程 中 完 全 自 由 組 合 . 2. 圖 距 的 單 位 為 摩 根 (Morgan或 M) 或 厘 摩 (cM) 當(dāng) 兩 個(gè) 座 位 之 間 的 距 離 達(dá) 到 了 可 期 望 在 一 次 減數(shù) 分 裂 中 它 們 之 間 發(fā) 生 1次 染 色 單 體 互 換 時(shí) ， 稱 它 們之 間 的 距 離 是 1M. 1cM就 是 期 望 在 100次 減 數(shù) 分 裂 中 發(fā) 生 1次 染 色單 體 互 換 。 五 、 數(shù) 量 性 狀 基 因 座 位 (Quantitative Trait Loci, QTL) QTL： 廣 義 上 來 說 ， 是 影 響

56、 所 有 數(shù) 量 性 狀 的 基 因 座 。 狹 義 上 ， 是 指 DNA水 平 上 的 單 個(gè) 基 因 或 染 色 體 片 斷 ， 稱 為 數(shù) 量性 狀 位 點(diǎn) 。 數(shù) 量 性 狀 是 由 微 小 多 基 因 控 制 的 ， 那 么 數(shù) 量 性 狀 的 變 異 是由 很 多 基 因 的 共 同 作 用 引 起 的 ， 由 于 基 因 的 數(shù) 目 多 ， 有 的 甚 至達(dá) 上 千 上 萬 個(gè) ， 而 且 受 環(huán) 境 因 素 的 干 擾 ， 因 此 在 分 析 的 時(shí) 候 只能 將 所 有 的 基 因 作 為 一 個(gè) 整 體 來 考 慮 （ 這 是 傳 統(tǒng) 的 對 數(shù) 量 性 狀變 異 的 解

57、 釋 ） 。 隨 著 分 子 生 物 學(xué) 技 術(shù) 以 及 分 子 標(biāo) 記 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ，逐 漸 在 家 畜 上 發(fā) 現(xiàn) 了 許 多 與 生 產(chǎn) 或 繁 殖 性 能 相 關(guān) 的 基 因 ， 稱 為主 基 因 。 將 一 個(gè) 基 因 的 效 應(yīng) （ 兩 種 純 合 基 因 型 的 基 因 型 值 之 差 ） 達(dá) 到0.51.0表 型 標(biāo) 準(zhǔn) 差 時(shí) ， 可 將 其 看 作 是 主 效 基 因 。 如 ：雞 的 矮 小 基 因豬 上 的 氟 烷 基 因 (主 要 影 響 豬 的 肉 質(zhì) 性 狀 和 瘦 肉 率 )肉 牛 的 雙 肌 臀 基 因 (主 要 在 皮 埃 蒙 特 牛 上 表 現(xiàn) )

58、影 響 小 尾 寒 羊 的 產(chǎn) 羔 數(shù) 的 Booroola基 因 影 響 山 羊 產(chǎn) 絨 量 的 褪 黑 激 素 基 因 、 IGF-1 基 因 、 催 乳 素 基 因以 及 角 蛋 白 輔 助 蛋 白 基 因 。 當(dāng) 一 個(gè) QTL就 是 一 個(gè) 單 個(gè) 基 因 時(shí) ， 那 么 這 個(gè) QTL就 是 主 效 基因 。 這 些 基 因 可 以稱 為 主 基 因 主 效 基 因 的 檢 測 方 法 1. 標(biāo) 記 -QTL連 鎖 分 析 （ 又 叫 基 因 組 掃 描 ） 基 于 遺 傳 標(biāo) 記 座 位 等 位 基 因 與 QTL等 位 基 因 之 間 的 連 鎖 不平 衡 關(guān) 系 ， 通 過

59、對 遺 傳 標(biāo) 記 從 親 代 到 子 代 遺 傳 過 程 的 追 蹤 以及 它 們 在 群 體 中 的 分 離 與 數(shù) 量 性 狀 表 現(xiàn) 之 間 的 關(guān) 系 的 分 析 ，來 判 斷 是 否 有 QTL存 在 、 它 們 在 染 色 體 上 的 相 對 位 置 以 及 它們 的 效 應(yīng) 大 小 。 2. 候 選 基 因 分 析 從 一 些 可 能 是 QTL的 基 因 （ 即 候 選 基 因 ） 中 篩 選 QTL。 候選 基 因 是 已 知 在 性 狀 的 發(fā) 展 或 生 理 過 程 中 具 有 某 種 生 物 學(xué) 功能 并 經(jīng) 過 測 序 的 基 因 ， 可 以 是 結(jié) 構(gòu) 基 因 或

60、 者 是 在 調(diào) 控 或 生 化 路 徑 中 影 響 性 狀 表 達(dá) 的 基 因 。 六 、 分 子 生 物 技 術(shù) 的 應(yīng) 用 1. 構(gòu) 建 分 子 遺 傳 圖 譜 與 基 因 定 位 目 前 用 DNA分 子 標(biāo) 記 已 構(gòu) 建 了 一 些 動(dòng) 物 的 分 子 遺 傳 圖 譜 ， 這 些 圖 譜將 對 動(dòng) 物 的 進(jìn) 一 步 開 發(fā) 利 用 提 供 了 重 要 的 基 礎(chǔ) 資 料 。 2. 用 于 家 畜 基 因 的 監(jiān) 測 、 分 離 和 克 隆 主 要 經(jīng) 濟(jì) 性 狀 主 基 因 和 一 些 有 害 基 因 的 監(jiān) 測 、 分 離 和 克 隆 。 3. 用 于 動(dòng) 物 基 因 組 學(xué)

61、分 析DNA分 子 標(biāo) 記 所 檢 測 到 的 動(dòng) 物 基 因 組 DNA上 的 差 異 穩(wěn) 定 、 真 實(shí) 、 客 觀 。 可 用 于品 種 資 源 的 調(diào) 查 、 鑒 定 與 保 存 ， 研 究 動(dòng) 物 的 起 源 進(jìn) 化 ， 雜 交 親 本 的 選 擇 和 雜 種優(yōu) 勢 預(yù) 測 等 。4. DNA標(biāo) 記 輔 助 選 種 利 用 DNA標(biāo) 記 輔 助 選 種 是 一 個(gè) 很 誘 人 的 領(lǐng) 域 ， 將 給 傳 統(tǒng) 的 育 種 研 究 帶 來 革 命 性的 變 化 ， 這 也 是 分 子 育 種 的 一 個(gè) 重 要 方 面 。 例 如 目 前 許 多 研 究 都 集 中 在 各 種DNA分

62、子 標(biāo) 記 與 主 要 經(jīng) 濟(jì) 性 狀 之 間 的 關(guān) 系 上 。 5. 性 別 診 斷 與 控 制 一 些 DNA標(biāo) 記 與 性 別 有 密 切 關(guān) 系 ， 有 些 DNA標(biāo) 記 只 在 一 個(gè)性 別 中 存 在 。 利 用 這 一 特 點(diǎn) ， 可 以 制 備 性 別 探 針 ， 進(jìn) 行 性 別 診斷 ； 分 離 性 基 因 ， 做 轉(zhuǎn) 基 因 之 用 。 6. 證 身 和 父 系 測 驗(yàn) 如 DNA指 紋 有 高 度 多 變 性 和 穩(wěn) 定 性 ， 人 們 已 用 它 作 證 身 和父 系 測 驗(yàn) 。 7. 突 變 分 析 由 于 大 部 分 DNA分 子 標(biāo) 記 符 合 孟 德 爾 遺 傳 規(guī) 律 ， 有 關(guān) 后 代的 DNA帶 譜 可 以 追 溯 到 雙 親 。 后 代 中 出 現(xiàn) 而 雙 親 中 沒 出 現(xiàn) 的 帶肯 定 來 自 于 突 變 。六 、 分 子 生 物 技 術(shù) 的 應(yīng) 用