专题论述家禽的抗病育种研究刘 博,黄炎坤,杜 垒(郑州牧业工程高等专科学校,河南郑州 450011)摘要:禽病一直是养禽业的难题,提高家禽的抗病性与健康水平已成为世界养禽业普遍关注的问题。
随着分子生物学技术的发展,采用遗传学方法从遗传本质上提高家禽的抗病能力,增强免疫功能的抗病育种则愈发显得重要。
本文就抗病育种的遗传基础、抗病育种的方法及其在家禽生产中的成功运用作了简单介绍,最后对抗病育种的发展前景作了展望。
关键词:家禽;抗病育种;数量性状基因座;标记辅助选择中图分类号:S814 1 文献标识码:A 文章编号:0529-5130(2005)10-0047-03长期以来,家禽育种的目标主要集中在提高经济性状上,各种资源被最大限度地用来增强与经济利益相关的生产性能上,与此同时却牺牲了其他生理功能,包括免疫应答功能。
致使家禽在生产性能提高的同时,对疾病也越来越敏感,给家禽业乃至整个畜牧业带来了较大的威胁。
尽管治疗药物、疫苗等不断创新,但还是不能从根本上解决问题,仍需从育种着手。
动物抗病品系的筛选和培养就是其中一个重要的研究方向。
随着家禽遗传育种研究的不断深入,以及分子生物学、分子遗传学和转基因技术的发展,抗病育种已经引起了人们的广泛关注。
抗病育种开始于1932年,英国人R oberts给雏鸡口服白痢杆菌,将存活的鸡传4代,到1935年做攻毒试验,结果试验组的存活率为70%,而对照组为28%。
这说明抗白痢基因是显性,证明了抗病育种的可行性,自此人们开始了抗病育种的研究。
1 抗病育种的遗传基础1 1 抗性基因抗性基因是指能使动物体内产生抗体,在外来环境的刺激下能抵御疾病的侵袭,使动物对疾病产生抗性的基因。
抗性基因按效应大小可分为3类:一是单一主基因,这种基因主要控制抗性性状的表达;二是微效多基因,这种基因所控制的抗病力性状由多个基因共同作用性状才能表达,单个基因效应小;三是独立的多基因,与微效多基因不同的是基因数量少,每个基因的作用大,可以相互区别[1]。
1 2 抗性基因的来源抗性基因是在长期选择的进化历程中通过自然选择由以下途径产生的:①基因代换,即在生物群体内存在大量的中性基因,在正常条件下不对生物产生直接影响,但当环境剧烈变化时,其中一部分中性基因被激活成为抗性基因;②基因转换,以前具有某种生理作用的基因,在不良环境条件下,转化为生物的抗性基因;③基因突变,在不良环境的作用下,正常基因发生突变,产生抗性基因[2]。
通过这些途径产生的抗性基因,收稿日期:2005-01-09作者简介:刘博(1977-),男,讲师,硕士。
提高了动物适应环境变化的能力,在恶劣环境中,具有抗性基因的个体被保留,反之被淘汰。
这样,自然选择加快了抗性基因在群体中的扩散。
1 3 抗病性的遗传人多数疾病的发生或多或少受遗传因素的控制或影响,即使由特定病原体侵袭所致的传染病或寄生虫病,在不同种群、不同个体间的易感性也是不同的,这种易感性的高低决定于遗传与环境的共同影响。
不同种群、不同个体对疾病的抗性大小也同样受遗传和环境两方面的制约。
如牛、猪易感口蹄疫,而马不得口蹄疫;黄牛易感锥虫病而瘤牛血统的品种能抵抗该病等,这些天然抗性显然由2种群间的遗传差异所决定。
个体对疾病的抗性体现在机体对疾病的防御功能和免疫应答能力,这种抗病能力的大小受遗传和环境的共同影响,其中受遗传因素影响的程度可用遗传力来表示,即疾病抗性的遗传力。
例如P i nard等(1993)研究发现鸡对马立克氏病、罗斯肉瘤、球虫病以及纽卡斯病的抗性遗传力分别为0 40、0 28、0 28、0 07 ~0 77。
抗病力按遗传机制不同可分为特殊抗病力和一般抗病力。
特殊抗病力指畜禽对某种特定病原体的抗性,这种抗性主要受1个基因位点控制,也可不同程度地受其他多个位点及环境的影响。
研究表明,特殊抗病力的内在机理在于宿主体内存在或缺少某种分子或其变体。
一般抗病力不限于抗某一种病原体,它受多基因和环境的共同影响[3],Bu m tead(1991)曾用8个近交鸡试验其对7种不同球虫、沙门氏杆菌、大肠杆菌、马立克氏病毒、传染性支气管炎病毒以及5种禽白血病毒的抗性。
结果表明,各种近交系对几种抗原的抗性均存在差异,没有一个近交系对上述所有疾病都有抗性,可以说不存在一般抗病力的单基因,一般抗病力受多基因及环境影响。
因此,抗病遗传力的高低决定了抗病育种的途径,通过选择抗病动物,育成抗病品系。
2 家禽抗病育种的可能性途径抗病育种是一项复杂的系统工程,应从分辨和选择抗性基因型、提高机体免疫应答能力、提高抗病力等方面着手。
随着分子生物学、分子遗传学及转基因技术的发展,我们可以从以下几个方面选择提高家禽对疾病的抗性(见图1),实现抗病育种。
47畜牧与兽医 2005年 第37卷 第10期2 1 直接选择法主要包括观察种畜法、攻击种畜及种畜的后裔和同胞法、攻击克隆3种选择法。
观察种畜法,根据禽场疾病记录,当有病原攻击家禽时,在相同感染条件下有的个体不发病,有的个体发病。
不发病的个体表明具有抗性遗传基因,将这些个体选出进行大量繁殖,久而久之,可使抗病个体增多,抗病基因频率增加。
这种传统的表型选择法具有直接、简便、准确等优点,而且可以提高一般抗病力。
攻击种畜选择法在家禽抗病育种上较成功的例子是对鸡卡氏住白细胞原虫病的研究,O kada 等[4]发现不同品种的鸡对卡氏住白细胞原虫病的抵抗力存在天然的差异,通过相异选择法对白来航鸡连续5代,洛岛红鸡连续4代针对鸡卡氏住白细胞原虫病的抗体进行选择。
随着连续选择代次的增加,抗体滴度最大值和最小值之间的差异越来越大,测得白来航鸡和洛岛红鸡的遗传力分别为0 17和0 15。
在夏季当90%以上的鸡感染本病时,低滴度抗体鸡的产蛋量显著高于高滴度鸡,这说明高滴度抗体鸡对卡氏住白细胞原虫病的易感性比低滴度抗体鸡强。
通过对低滴度抗体鸡的选择及扩群繁殖,就可以培养出抗卡氏住白细胞原虫病的鸡群。
同样,R osenberg (1948)和Cha m pion (1951)以相同的方法,从威斯康星大学保留的鸡种中选择经受标准耐受的家禽作为抗病系,培育出了抗艾美尔球虫病的R 系。
攻击克隆选择法在家禽抗病育种中报道的不多,有待进一步研究。
图1 家禽抗病育种的途径2 2 间接选择法间接选择的关键是要找到与疾病或抗病性状相关联的标记基因或标记性状,实行标记辅助选择。
这些标记可以是与疾病有关的候选基因或数量性状基因座(QTL ),也可以是与免疫关系极其密切的主要组织相容性复合体(MHC )单倍型。
马立克氏病(M D )的抗病育种是现代家禽抗病品系选育的研究热点,虽然现用的疫苗效果不错,但由于M D 野外毒株的毒力不断增强,疫苗保护力正面临下降的危险。
为避免家禽业将来遭到更高毒力M D 病毒的侵害,许多研究者开始了M D 抗病育种的研究,取得了较多的成果,找到了MH C 中与M D 抗性相连锁的基因。
研究表明马立克氏抗性基因存在于鸡MHC 的B -F 、B -L 区,B 21具有高抗性,其B -F /B -L 区控制M D 抗性;B 2、B 6、B 14具中等抗性;而B 1、B 3、B 5、B 13、B 15对M D 敏感。
对M D 高抗性的基因进行选择培育,将成为控制M D 的重要途径。
对其他一些疾病的研究发现,B 1B 1型鸡比B 2B 1型鸡对沙门氏杆菌抵抗力低;B 2、B 21单倍体的鸡比B 5、B 12、B 15对传染性法氏囊炎疫苗有较好的免疫应答反应;B 2与其他单倍体相比有较高的抗罗斯肉瘤病(RS )的抗性。
Bacon 和D i ete rt 用分子遗传学方法标记了鸡的MHC 基因[5]。
Y onas h 等利用78个微卫星标记研究了273羽F 2代白来航蛋鸡对马立克氏病的抗性,发现14个抗性QTL,其中7个为显著影响,并进行了精确定位[6]。
2 3 基因工程抗病育种基因转移是降低家禽疾病易感性的免疫策略之一。
首先获得抗病基因并克隆,再将克隆的抗病基因导入动物胚细胞在染色体中正确整合后获得能遗传的抗病个体,然后通过常规育种技术扩群,最终育成抗病品系[4]。
近年来,人们利用病毒致病基因的反义核酸来抑制病毒复制的基因治疗技术,或将基因治疗核酸和核酶高效结合,对外源致病基因既能阻止其表达,又有切割作用,从而大大增加家禽抵抗力。
另外,从其他动物引入抗病基因,也为从基因水平控制禽病提供了良好思路。
例如将被修饰的禽类白血病毒基因(ALV )导入鸡中,提高了鸡的抗性[7];Y oung 等将INF 基因颗粒导入小鼠受精卵,获得表达,得到了抗病转基因小鼠[8];湖北省畜牧所与中国农业科学院兰州兽医所合作,将抗猪瘟病毒(H C V )的核酸基因导入猪中,获得了抗猪瘟的转基因[9]。
有关基因转移在家禽抗病育种中的报道并不多,现在正用封闭细胞受体法培育抗淋巴白血病的鸡种,已取得了一定的成果。
即将决定病毒蛋白质的基因切下插入家禽的基因组中,被转化的基因的表达结果将细胞表面的受体封闭,从而使病毒不能吸附到受体上而感染细胞,达到抗病育种的目的。
另外,通过利用反义基因(A nt-i sense gene)阻碍病原蛋白质的转译法,已经克隆了许多重要禽病如马立克氏病、传染性支气管炎、新城疫、传染性法氏囊病以及网状内皮组织增殖病等的基因片断,为抗病育种提供了大量好的试验素材[10]。
3 抗病育种存在的问题及展望常规选择、遗传标记辅助选择和基因工程等技术可以加速抗病育种的进程,但抗病育种仍存在一些不确定因素。
例如抗病性的遗传机制极其复杂、病原体易发生变异形成多种不同的抗原型和血清型、抗性性状与生产性状之间存在遗传拮抗,两者表现为负相关,增加了抗病育种的难度[11],对一种疾病的抗性选择可能导致对另一种疾病的易感性增高等,都在某种程度上制约了抗病育种的进展。
但随着动物基因组计划研究的深入,有关疾病的致病基因、候选基因、QTL 不断被揭示,抗病育种将从遗传本质上提高家禽的抗病力,加强免疫功能,筛选出动物抗病系和抗病动物,从而生产出无公害食品,给社会带来巨大的经济效益。
参考文献:[1] 安立龙,效 梅.畜禽抗性分子育种研究进展[J].黄牛杂志,1996,22(4):15-18.48 A ni m a lH usbandry &V ete ri nary M ed i c i ne 2005 V o l 37 N o 10细胞内寄生虫抑制细胞凋亡的机制李金贵,刘宗平(扬州大学兽医学院,江苏扬州 225009)摘要:宿主有效地防御机制使寄生在细胞内的虫体发展了多种调节宿主细胞凋亡的途径。
刚第弓形虫、杜氏锥虫、利什曼原虫、泰勒虫等都可抑制宿主细胞的凋亡进程而为自身的复制和寄生生活的持续提供了有利的环境,尽管它们进入细胞的机制和在细胞中的定位不同,但都激活相似的途径而发挥抑制作用。