已定位QTL数量最多的几个性状（吴常信 讲座，2010）
影响数量性状的主效基因
应激综合症基因（PSS 氟烷敏感） （Smith &Bampton ，1977） 矮小基因（Merat&Ricard，1974) 绵羊多胎基因（F Piper&Bindon，1982）
双肌基因（Rollins等，1972)
(Marcq et al. 2002; Clop et al. 2006)
5.基因组选择（Genetics selection）—全基因组范
围内的标记辅助选择
—条件成熟
（1）许多畜禽基因组测序完成
（2）大量SNPs的发现
（3）SNPs芯片和高通量SNPs检测技术的完善
（Hale Waihona Puke ）生物信息技术的发展—基因组育种值的计算
（1）QTL本身的问题 （2）数量性状记录的准确性 （3）样本大小 4.从QTL到QTN
QTL (Quantitative Trait Loci)
QTN (Quantitative Trait Nucleotides) 从核苷酸水平上来确认对数量性状真正起作用的基因位点 （核苷酸序列多态位点） SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) QTN的研究一般都要对候选的QTL作SNPs检测，或直接 对候选基因作SNPs检测
异种器官移植 乳腺生物反应器 转基因育种
血液
器官
药用蛋白
营养保健
生长
羊毛
Heart Hemoglobin
DNX Biotherapeutics Inc Imutran Limited
a1-Antitrypin
PPL Therapeuticals plc
Lactoferrin
Pharming B.V.
EST、SNP(动物基因组)
生物信息学 基因分析 侯选基因鉴定 DNA 芯片
侯选基因确认
转基因
基因构建
性状操作
基因型与表现型 相关分析
辅助选择 新产品
种质
表现型选择
QTL与分子标记辅助育种
动物基因组中约有30亿个碱基对，5~10万个基
因，其中1万个基因与生产性状有关，但影响主要生
产性状的主效基因数量不会超过1000个。这是动物
影响遗传改良效果的因素
评价纯种选育效率的指标是遗传进展
All heritable traits will respond to selection choosing some animals to be parents of the next generation, while denying other animals the opportunity, through castration, culling culling etc.
动物分子育种
从分子水平上对动物进行遗传改良，或育种的分子 设计。 1.基因聚合 希望把高产、优质、高效、抗病、抗逆等有利性状 的基因通过基因操作，尽可能多地聚合在一起。 存在问题： —这些经济性状绝大多数是多基因决定的数量性状 （质量性状的基因聚合早就解决了）；
—在没有找到目的基因之前，聚合就是“无米之炊”。
核供体动物 目标基因 体细胞 基因转移
卵供体动物
未受精卵
细胞筛选
细胞培养
除去卵核 细胞融合 无核卵子
基因整合 阳性细胞扩群 随机整合 代孕母亲
克隆胚胎 胚胎移植
代孕母亲
转 基 因 克 隆 提 高 了 转 基 因 效 率
但 未 解 决 表 达 效 率 和 时 空 表 达
基因组经过随机整合修饰的转基因克隆牛
转基因畜牧业与人类疾病的治疗和预防
基因
人类 人乳铁蛋白、人溶菌酶 疾病 、人乳清白蛋白基因 的预防 乙肝抗原基因 人抗凝血酶III（ATIII）基因 其他抗凝血因子（VIII和IX等）基因
功能
人源化（牛）奶
预防乙肝
抗凝血酶III缺乏症和抗血栓 抗凝血和血栓
胰岛素基因
胶原蛋白 人类 疾病 的治 疗 组织纤维蛋白溶酶原激活因子基因 白细胞介素II，XII基因 丁酰胆碱酯酶基因 人血清蛋白基因 干扰素基因 抗原基因 蛋白质C1抑制因子基因
目标基因
基因转染 同源重组 药物筛选 核移植 克隆胚胎
体细胞
细胞培养
Simulation run 100 times
300 250 200 150 100 50 0 200 400 800 2000 4000 两基因聚合 三基因聚合 四基因聚合
3.转基因育种
（1）对转基因育种的认识
赞成
反对
（2）对转基因育种的要求
常规育种做不到的
比常规育种快得多的
产品(特别是食品)要无公害的
治疗糖尿病
用手手术缝合 治疗组织纤维化 增加白细胞的生成 对付神经毒气弹的强力解毒药 用于输血 提高人体免疫力 预防病毒和细菌性疾病 器官移植
技术路线
转基因体细胞克隆技术路线图
（3）转基因育种的技术难点 —目的基因的转入
—转入基因的表达
—表达基因的遗传 （4）什么时候才能育出转基因动物品种 猪？ 牛？ 羊？ 基因的纵向传递还是横向传递？ 成本？
2.为什么已定位的QTL很多，但在育种中能应用的
却很少？
—所定位的QTL是染色体的一个区间，中间还可
能涉及多个基因；
—QTL或标记与性状的连锁程度不确定；
—不同群体的遗传背景不一样，同一性状的QTL
在不同群体中的分离、重组结果不同；
—QTL定位的误差。
3. QTL（或分子标记）与关联分析存在问题
基因
功能
饲料的 利用率
木质素酶和纤维素酶 纤维的消化 基因 增加消化道对磷的吸收 植酸酶基因 异柠檬酸裂解酶和苹 将植物的脂肪酸转化成糖 果酸合成酶基因 葡萄糖转运子1基因 提高葡萄糖的利用 减少磷的排泄和饲料中磷 植酸酶基因
的添加量 转fat-1基因（植物） 转Omega-6为Omega-3： 减少牛、羊消化道的甲烷 的排放量*
在全基因组范围内用大量的SNPs标记对所有QTL
估计一个总的育种值，即把单个QTL的标记辅助选
择“化零为整”。
—基因组选择策略
（1）选择指数：表型信息育种值＋标记信息育种值
（2）检测所有个体的标记基因型，估计个体的基因
组育种值，据此选种（Goddard and Hayes,2007)
动物分子育种 基因工程育种
克隆羊和转基因羊有什么不同呢？
简单的说，克隆羊使用 的是不受精的卵细胞，转
基因羊用的是受精胚胎。
前者突破了有性繁殖
的框架，后者仍然是靠两
性繁殖所得到的卵细胞， 前者是“复制”原动物体，
后者是动物体获得外源基
因并把它遗传给一代、两
代……，它不是复制自身。
TRANSGENIC ANIMALS
Where Is the Potential for Application
目前有应用价值的QTN还很少
—牛DGAT1 (二脂酰甘油酰基转移酶1)
（Ron et al. 1998; Grisart et al. 2002)
—猪IGF2 (胰岛素样生长因子II）
（Jeon et al. 1999; Van-Laere et al. 2003)
— 绵羊GDF8 （肌肉生长抑制素，Myostatin）
2.平衡育种 统筹考虑高产、优质、高效、抗病、抗逆等有利 性状，要求性状之间达到一个“最佳”的平衡点。 存在问题： —群体水平的平衡育种早就解决了； —分子水平的平衡育种仍在设计之中。
虚拟设计分子育种
虚拟设计分子育种技术是将计算机技术与分 子生物学技术有机结合，研究基于生物信息学的 重要功能基因发掘、鉴定、标记、定位和利用； 探索多基因聚合与杂种优势预测途径，构建计算 机模拟育种创新技术体系，加速新材料、新基因 和新标记的筛选，推动农林牧渔分子育种的发展。
核供体动物 目标基因 体细胞 基因转移
卵供体动物
未受精卵
基因整合
细胞培养
除去卵核 细胞融合 无核卵子
细胞筛选
克隆胚胎 胚胎移植
代孕母亲 同源重组
代孕母亲
可依 以赖 同于 时基 提因 高同 基源 因重 整组 合的 和转 表基 达因 效克 率隆
基因组经过同源重组修饰的转基因克隆牛
依赖于基因组修饰的转基因克隆技术图示
品品质和抗病（逆境）研究以及肉用羊配套系选育
从伯乐相马到基因诊断盒
表型或表型值选种 ↓ 育种参数 育种值选种 ↓遗传标记 标记辅助选择 ↓基因操作 分子育种
基因的结构与功能
基因 是控制生物遗传性状的基本 单位, 每个基因都是有4种简单 的脱氧核糖核苷酸 按一定的顺 序排列所组成的 ; 基因不仅可以通过复制把遗传信 息传递给下 一代，同时使遗传 信息得到表达;生物发育、生殖、 生长、疾病、衰老、死亡 及精 神、行为等都不同程度地与基 因有关。 基因组 决定一个物种生、老、病、 死等一切生命现象 的遗传信息 总和称为基因组。
遗传育种研究的重点，也是国际上基因知识产权争
夺的焦点。
严格地说，DNA标记和QTL是有区别的。只有
当DNA标记和所标记的数量性状完全连锁时，标记 才是该数量性状的QTL。
1.大量的QTL被定位
从H.Geldermann(1975)提出数量性状基因座（QTL） 以来已经36年了。
表1 畜禽主要性状已定位的QTL数量（吴常信 讲座，2010）
GH, IGF-I
Pig Breeding, Bresgen Ltd
MP, IGF-I
Sheep Breeding, AgRes.
Kidney
Nextran
Antithrombin III
Genzyme Transgenic Corp