猪育种新技术课件.ppt

1、猪育种新技术曹洪战河北农业大学 教授、博导QQ：976450249有关猪的育种 常规育种，重在落实、持之以恒常规的育种方法主要利用表型值和系谱信息进行BLUP预测估计育种值，在猪的遗传改良方面取得了很大进展 育种新技术，迎头赶上、奋起直追国家提倡，大众创新、万众创业，“新”是其核心内容，育种本身就是创新，育种新技术是新上加新育种新技术是抄近道追赶育种新技术 全基因组选择 育种目标的变化 测定技术的变化全基因组选择 什么叫全基因组选择为了进一步提高育种的效率，T.H,Meuwissen等提 出 了 一 种新的标记辅助选择方法，即全基因组选择（Genomic selection,GS）。该方法假设

2、覆盖全基因组上的高密度SNPs标记中至少有个SNP与 QTL处于连锁不平衡关系，利用SNP估计每个QTL的效应，从而获得个 体 的 全 基 因 组 估 计 育 种 值（Genomic estimated breeding value,GEBV）。它与标记辅助选择的区别随着分子遗传学技术的发展，已经发现了大量与猪经济性状相关联的基因或分子标记,例如,雌激素受体（ESR）基因、胰岛素样生 长 因 子（IGF2）基因和兰尼定型受体（RYR1）基因等。标记辅助选择（MAS）方法可以准确、快速地对目的性状进行选择，在猪育种中得到了广泛应用，但是其估计位点效应范围有限且取得的遗传进展较小。全基因组选择的优

3、点不仅可以提高选择的准确性，尤其是一些低遗传力性状、难以测量的性状、限性性状、生长后期测定的性状、屠宰性状和免疫力等，还可以在动物出生时或者胚胎期即可预测 GEBV，从而缩短世代间隔，大大提高遗传进展。全基因组选择商业化应用在猪的全基因组测序完成后，A.M.Ramos等对商业品种杜洛克（34头）、皮特兰（23头）、长白猪（29头）、大白猪（36头）和野猪（36头）共5个品种的DNA分别混池，采用全基因组重测序方法鉴定出数十万个SNPs，并从中选择设计出PorcineSNP60 Beadchip。该SNP芯片共有64232个SNPs，检出率可达97.5%，SNP信息可靠。随着猪60kSNP芯片的

4、商业化和测序的成本不断降低，全基因组选择方法成为在猪育种领域的新热点，并已经从试验阶段逐步走向应用阶段，成为未来长期最大化提高遗传进展的育种新技术，将对中国猪种遗传改良发挥巨大的推动作用。全基因组选择的过程实施全基因组选择需要具备一定数量、并记录相关性状的参考群体和适宜标记密度的SNP芯片，构建表型值与标记信息的预测方程，最终利用预测方程计算候选个体标记信息的GEBV，而候选个体无需 其 表 型 记 录，通 常 在 其 出 生 后 便 可 以 预 测GEBV，计算GEBV的过程大致分为以下步骤：（1）利用SNP标记推导出每个个体在每个QTL上的基因型，（2）估计每个QTL基因型在性状上的效应，

5、（3）所有QTL效应值的总和便是候选个体的GEBV HYBOR 公司，保育猪进入测定舍时戴上专用耳标，采集其耳组织，然后提取 DNA，每头测定几万个 SNP，由电脑进行系统分析，然后采用基因组育种值 BLUP 综合指数（GBLUP）作为辅助选择的依据 有效群体规模A.M.Haberland等建议对猪进行全基因组选择时，参考群体至少要达到1000头，每个家系建议测定40-50头。有效群体的大小会直接影响全基因组育种值的准确性 全基因组选择的应用研究猪60kSNP芯片商业化后，使得全基因组选择在猪育种中的研究和应用具有可实施性和操作性。大量研究表明，利用该SNP芯片得到的GEBV具有较 高 的 准

6、 确 性。在肉质方面E.Gjerlaug-Enger等利用猪60kSNP芯片对长白和杜洛克猪的肌间脂肪进行全基因组选择，GEBV的准确性（0.63）明显比传统选育方法（0.36）高。全基因组选择的实际应用近年来，全基因组选择已经成为猪育种界的热点，全球各个知名猪育种公司已经将该技术作为新的育种手段实施应用，并且少数大型猪育种公司对猪的大量性状和品系都实施了全基因组选择。PIC作为全球最大的种猪改良公司，拥有全球最大的猪育种数据库，包括了超过2000万头猪的系谱信息、大量的性能测定数据和基因型分型信息，有利于实现基因潜力的最大化。PIC公司对产仔总数、生长速度、采食量和眼肌面积性状进行选择，普通

7、EBV分别为0.25、0.29、0.27、0.28，而采用全基因组选择得到GEBV的准确性较高，分别为0.42、0.50、0.50、0.51。PIC还持续对pH24、大理石纹和肌内脂肪含量等肉质指标进行选育，使16系公猪的后代肌内脂肪含量提高到3.5%，眼肌、后腿肌肉pH24为5.8。自 2010 年，丹麦已经在杜洛克、大白、长白上应用基因组选育。在 2013 年这一年，丹麦利用基因芯片测定的数量已达到 24 000 头。2013年丹麦的年平均断奶数达 30.3 头。在德国，皮特兰良种登记协会采用猪60kSNP芯片进行父系育种，主要针对生长速度、屠宰率和肉质性状进行性能测定，并建立了最初的参考

8、群。目前，国外只有荷兰的Hybor公司、丹麦的丹育公司、加拿大的TOPIG公司等育种技术先进的大型国际化公司投入大量资金研发，掌握并应用全基因组选育技术进行种猪遗传改良。在中国，广东温氏食品集团率先采用全基因组选择技术对饲料利用率、日增重、肉质等性状进行选择，2013年选育了1头杜洛克特级种公猪，并开始配种应用。低密度芯片的应用随着全基因组选择方法在猪育种中进入应用阶段，一些研究人员开始关注其经济效益，虽然全基因组选择可以提高准确性，但是需要昂贵的费用进行基因型分型，约1000元/头，并且猪的世代间隔较 短，该 技 术 应 用 受 到 了 一 定 的 阻 碍。众多研究表明，降低芯片密度是降低费

9、用的主要方式。在低密度芯片中增加已知性状关联的SNP标记，设计开发高效的低密度SNP芯片和应用，为猪育种提供更高性价比的全基因组选择技术。目前GeneSeek公司已经开发出了猪9kSNP芯片，其中挑选的SNP位点与疾病和其他经济性状直接关联，如生长和肉质等。国家重视农业部关于推进农业供给侧结构性改革的实施意见（农发20171号）中强调，加快现代种业创新，“加快推进畜禽水产良种繁育体系建设，加强地方畜禽品种资源的保护与开发，推进联合育种和全基因组选择育种，推动主要畜禽品种国产化”育种目标的变化 二十一世纪选育目标在瘦肉率、饲料利用率和生长速度的基础上增加了肉质、抗病性、母猪使用年限等。丹麦在母系

10、猪长白和大白的选育上，权重第一不是繁殖性能，而是料重比，30 kg 100 kg 的料重比占 42 ，丹麦历年来都在坚持选育屠宰率，因为其可以带来巨大的经济效益。目前，丹麦在选育 14P，原因是丹育猪产仔太多，现在强制每头母猪只可带 14 头仔猪 还有一个很有意思的性状合群性，现在丹麦认为从一栏中选育出最好的一个不一定是最好的，而是认为某一群生长最快、贡献最大才是最好的。根据消费市场、生产现场结合起来考虑选育性状，要有自己的分析判断，而且要持之以恒，不能朝令夕改。国际上育种公司的目标越来越一致，选育将从现在的外形选育逐步过渡到由屠宰场决定种猪的优质与否中国呢？种猪场产品是种猪不是猪肉，买种猪看

11、体型，所以要发展到由屠宰场决定育种目标有一段时间 要引领市场，特别是在肉质的改善方面，要有前瞻性。屠宰场一旦觉醒，消费者一旦对肉质提出要求，具体实现要3、5 年以后，所以育种要先知先觉。测定技术的变化 CT技术的应用CT测定种猪。目前这套先进的设备只有 2 家公司在用，挪威的Norsvin 和美国 CG 公司，而且也将在中国设置 CT 研发中心，公司对育种方面非常重视。对猪体进行一系列扫描之后，可以精确预测胴体的组成成分。与传统的超声波技术相比，用这种技术预测胴体肌肉、脂肪和骨骼产量的准确率分别可提高6.4、5.6和15.0。对于屠宰商和零售商来说，CT还有一个更加突出的优点，那就是可以测出不

12、同大分切部位（背脊部、后腿部、腹胁部和肩胛部）当中的肌肉产量。称重猪个体专用笼秤是种猪称量的必需设备，不可简单采用磅秤等代替，最好使用带有保定功能的笼秤，可以在完成称量的同时一次性完成测膘等工作，有效节约时间笼秤的精度和具备动物称重模式，能最大限度地减少传统电子笼秤的人为误差 目前主要使用的有电子笼秤和机械电子笼秤 2 种推荐使用的笼秤精度为 0.1 kg，静态模式允许偏差 0.05 kg，动物模式允许偏差0.1 kg 科学使用笼秤，尤其是电子笼秤清洗和使用中避免对电子部分的污染碰撞等，如传感器、转换器和仪表。同时还要注意设备的预热、放置平稳和保护等使用要点。从流程上讲，还得注意空腹 12 h

13、 的规定，否则因采食差异容易造成 12 kg 的体重误差。测定背膘第一点，必须保持猪的背腰平直和安静。比较温顺的猪在自然站立状态下，背部是相对平直的，肌肉和背膘不易变形，测量的准确性自然较高，对于运动剧烈的猪则应使用保定器使之安静.第二点则是找准测定部位，获取清晰影像.按照我国标准和遗传评估方案的要求，测定部位为猪左侧倒数第 34 肋骨之间距背中线 5 cm 处，最好的方法是使用超声波仪的探头由背腰结合处向头部缓慢推进找出倒数第 34 肋骨（图 1，2），图 2 所示的从右向左的方向依次为倒数第 1、2、3、4 肋骨。其操作要点为参数设置合适、探头耦合密实（涂抹超声胶或植物油），按压力度适中，

14、探头方向垂直于皮肤，平行于背中线，保持 5 cm 的距离，对 B 超参数的设置也十分重要，同时做到以上几点才能有效获取较为清晰的超声影像。第三点，找准测量起止点。由于设备差异、指导差异、人员水平差异等各因素，常常导致测量背膘的起止点千差万别，这也是导致测量不准确的主因。起点为影像的最上端，止点为眼肌筋膜与结缔组织层的中间部，起止点之间的垂直距离即为背膘厚（图 3）。一般需要经过 3 层膘的影像、如果使用探头保护套，请一定注意起点在保护套与皮肤接触的亮白线的上缘。产仔数是采用记录的方式进行而不需要设备，但作为母系性状的选择这是最重要的指标之一，部分欧美发达国家考虑使用第 5天的活仔数来代替总产仔

15、数的选择，完全靠母猪的母性来保障其存活。（大家可以讨论）已发现的QTL 根据 Rothschild 的总结，利用标记-QTL 连锁分析的方法，已发现的 QTL 有：在染色体 4、7 和13 上有与生长速度和背膘厚效应关联的 QTL 存在，对于肉质性状，PSE 肉受位于第 6 染色体上的氟烷基因（兰尼定受体基因）的控制，染色体 4 和 7 上也有影响肉质性状的 QTL 存在，对于繁殖性状，多项研究证实在第 8 染色体上有影响排卵率和产仔数的 QTL 存在等。利用候选基因法证明雌激素受体基因（ESR）对产仔数有显著影响，催乳素受体基因（PRLR）对产仔数也有显著影响国家生猪核心育种场育种要求及变化

16、 1.参与遗传评估的数据范围（1）猪只个体本身有生长性能测定成绩，即同时满足结测体重85-130kg，结测背膘5-30mm，结测日龄100-300天，校正日龄120-210天。（2）上述有生长性能测定成绩的个体，根据系谱，向上追溯4代的所有亲属个体。采用多性状动物模型最佳线性无偏预测（MTBLUP）方法估计达100kg体重日龄、100kg体重活体背膘厚和总产仔数。3个性状的育种值。其模型具体如下：（1）达100kg体重日龄、100kg体重活体背膘厚 达100kg体重日龄、100kg体重活体背膘厚观察值=总平均数+场年季性别固定效应+窝随机效应+个体随机遗传效应+随机剩余效应（2）总产仔数观察值

17、=总平均数+场年季固定效应+个体随机遗传效应+母猪永久环境效应+随机剩余效应 父系指数和母系指数为杜洛克计算父系指数，为长白和大白计算母系指数；各个猪场还要自己计算杜洛克的母系指数和长白大白的父系指数在父系指数中，将日龄和背膘厚的相对重要性调整为70%和30%（原指数中为52%和48%）；在母系指数中，将日龄、背膘厚和产仔数的相对重要性调整为30%、10%和60%（原指数中为26%、24%和50%）。其中：EBVday为达100kg体重日龄 EBV；EBVbf为100kg体重活体背膘厚EBV；day为该场参与此次遗传评估所有个体达100kg体重日龄EBV的标准差；bf为该场参与此次遗传评估所有

18、个体100kg体重活体背膘厚EBV的标准差；I为标准化之前的指数的标准差；为标准化之前的指数的平均数；IIII/)(25100 父系指数实际计算公式：I=-0.7*EBVday/day-0.3*EBVbf/bf将父系指数作标准化，即平均数100，标准差为25，则变成为：IIII/)(25100I 母系指数 实际计算公式：I=-(0.3*EBVday/day+0.1*EBVbf/bf)+0.6*EBVtnb/tnb 将父系指数作标准化，即平均数100，标准差为25，则变成为：I*=100+25*(I-I)/I 其中：EBVday为达100kg体重日龄 EBV；EBVbf为100kg体重活体背膘厚EBV；EBVtnb为总产仔数EBV；day 为该场参与此次遗传评估所有个体达100kg体重日龄EBV的标准差；bf为该场参与此次遗传评估所有个体100kg体重活体背膘厚EBV的标准差；tnb为该场参与此次遗传评估所有个体总产仔数EBV的标准差；I为标准化之前的指数的标准差；I为标准化之前的指数的平均数；说明：其中各性状EBV的标准差为每个场子单独计算得到，不设全国统一的性状EBV的标准差，这个标准差会随着每次遗传评估中新个体的加入而产生微小变化 国家遗传评估中心实行分场估计育种值和选择指数各猪场之间的场间遗传关联不大，不适合进行联合遗传评估，