標記輔助選擇是尋找分子遺傳標記的主要方法、MAS育種等的方法。
基本介紹
- 中文名：標記輔助選擇
- 外文名：Marker assisted selection, MAS
- 步驟1：MAS與QTL
- 步驟2：尋找分子遺傳標記的主要方法
- 步驟3：MAS育種
簡介,尋找方法,
簡介
（一）MAS與QTL
現代數量遺傳學的原理和方法在豬育種實踐中的套用取得了巨大成功，如今它對一些遺傳力高且呈連續性常態分配的數量性狀仍然是必不可少的選擇方法。但對於低遺傳力性狀，如母豬的產仔數等，選擇反應並不理想。因此，動物遺傳育種學家從分子遺傳水平上找到性狀的遺傳差異或與數量性狀連鎖的遺傳標記，從而實現真正的基因型選擇。分子遺傳學及測定技術的飛速發展，對家畜基因組分析的深入研究起了有力的推動作用。通過基因組分析可以從核酸水平認識遺傳物質，鑑定基因功能單元及摸清其作用機理並確定控制表型性狀的基因或與該基因緊密連鎖的遺傳標記，在此基礎上可對家畜直接進行基因型選擇或標記輔助選擇，且不受性別、時間和環境等因素的影響。基因組分析有多種方法，候選基因法和連鎖分析法是鑑定數量性狀基因位點的兩種基本方法，它們分別用候選基因或遺傳標記與表型性狀進行連鎖分析來鑑定或定位數量性狀基因位點。連鎖分析法至今引人注目，在歐美等國幾年前就已開展了研究，該方法需要建立參考家系，耗資巨大；而候選基因法具有統計功效強、套用廣、費用低和操作簡單等優點，適合在我國現階段開展研究。
Stam（1986）提出通過限制性片段長度多態性（RFLP），可對生物有機體的基因組進行標記，利用標記基因型能非常準確地估計數量性狀的育種值，以該育種值為基礎的選擇，稱為標記輔助選擇（marker assisted selection,MAS）。Lander和Thompson（1990）定義標記輔助選擇，為把分子遺傳學方法和人工選擇相結合達到農藝性狀（agricultural traits）最大的遺傳改進，人們進一步將MAS定義為以分子遺傳學和遺傳工程為手段，在連鎖分析的基礎上，運用現代育種原理和方法，實現農藝性狀最大的遺傳改進。
數量性狀位點（QTL）指占據一特定染色體區域的微效多基因群。它可能控制某個經濟性狀並存在與某個易於檢測的DNA分子標記緊密連鎖的可能性。因此，利用分子生物學技術探測豬DNA標記，分析遺傳標記與重要經濟性狀的遺傳連鎖關係，是當今世界豬遺傳育種研究的焦點。
MAS是通過對遺傳標記的選擇，間接實現對控制某性狀的QTL的選擇，從而達到對該性狀進行選擇的目的；或者通過遺傳標記來預測個體基因型值或育種值。然而，MAS的效能雖受取樣及分析方法的影響，但更主要的是取決於所選用的遺傳標記及QTL，並對它們分別有嚴格的要求。分子標記輔助選擇，顯著地為改良像豬產仔數遺傳力低的生產性狀提供了新的途徑。但有效地利用分子標記作輔助選擇的前提條件是：控制這類性狀的基因必須精確定位。基因被定位克隆後，這下地基因如何調控生產性狀表型或參與相關生化途徑的遺傳規律就可以得到闡明。
MAS具有的優點是：當起始基因位點之間連鎖不平衡值很大時，標記位點選擇比直接選擇更有效，這一點在清除隱性有害基因時非常明顯；不受性別的限制，如繁殖性狀；早期選擇，如繁殖性狀和胴體性狀；節省成本。
尋找方法
（二）尋找分子遺傳標記的主要方法
DNA標記主要分為兩類型：Ⅰ型標記物，主要是一些單基因，用於比較各品種同源位點的相對距離及連鎖和線性相關性；Ⅱ型標記物，主要是多態性高、信息含量豐富的DNA片段，其中最常用的是微衛星標記。分子標記的種類越來越多，主要種類有限制性片段長度多態笥（RFLP）、隨機擴增多態DNA（RAPD）、擴增片段長度多態性（AFLP）、微衛星（Microsatellites）等。目前，世界關於豬的研究中共有標記2505個，含微衛星標記1391個；Ⅰ型標記873個，Ⅱ型標記1632個。
尋找分子遺傳標記的主要方法有候選基因法和基因組掃描法。
1. 候選基因法作為某個性狀的候選基因通常是一些已知其生物學功能和核酸序列的基因，它們參與性狀的生長發育過程。這些基因可能是結構基因、調節基因或是在生化代謝途徑中影響性狀表達的基因。候選基因法研究要遵循一定的步驟，如候選基因的選擇引物設計，基因特定片段的擴增，多態位點的尋找等。候選基因法是利用那些被認為對於一個性狀有直接生理功能的基因，去尋找QTL；此外，在其他物種發現的控制一些性狀的基因可作為豬的候選基因進行研究。如心臟脂肪酸結合蛋白（H-FABP）基因，影響豬的背膘厚和肌內脂肪含量（Gerbens等，1999；2000；2001）；黑素皮質激素受體4（MC4R）基因與豬的採食量、背膘厚及生長速度顯著相關（Kim等，1999；2000）。
2. 基因組掃描法 豬的19對染色體上儲存了全部的遺傳信息。通過建立參考家系，如梅山×歐美豬種、野公豬×大白豬，並且利用它們的雜交後代通過遺傳標記去尋找QTL。最有效的設計是F2代分離群進行基因型分析，圖4-2就是一個進行單遺傳標記和連鎖QTL分析的簡單示意圖。在F1代中遺傳標記及其連鎖QTL的等位基因為雜合子。F2代分離群中，每個座位的三種可能基因型的比率應為1：2：1，這時比較標記基因型的平均性能，就可以分析連鎖QTL的存在。
Anderson等（1994），報導了用野公豬×大白豬建立的參考群的研究結果，利用遺傳圖譜中105個DNA標記，對分離群F2代200頭豬進行連鎖分析的研究中發現：第4號染色體存在控制豬生長率和背膘的座位，平均基因效應分別為24g/d和5mm，相當於F2代群體總表型變異的12%和18%。在兩個極端純合子基因型個體間，日增重可以相差50g以上，這造成了豬在上市時體重相差10kg。
（三）MAS育種
在豬育種選擇中，對遺傳力較低（如繁殖性狀）、度量費用昂貴（如抗病性）、表型值在發育早期難以測定（如瘦肉率）或限性表現（如產奶量）的性種效率。據估計，對種公畜先進行標記選擇再進行後裔測定，選擇反應可友提高10%~15%；同胞選擇結合MAS可提高40%左右。綜合多個遺傳標記與性狀信息的選擇指數，可使選擇反應提高50%~200%。在雜交育種中利用標記選擇，可以預測和充分利用雜種優勢。分子遺傳標記還可套用於早期選擇以及篩選和檢測很大的群體，以選擇出具有所需基因型的群體。
例如豬產仔數這一低遺傳 力性狀，用傳統方法改良進展甚微。Rothschild等在1994年發現雌激素受體（ESR）基因是豬產仔數的主效基因之一，該座位在中國梅山豬合成系中可以控制1.5頭總產仔數和1頭活產仔數。在中國二花臉雜交群中，中國農業大學不但證實了Rothschild等人的研究結果，同時還發現了另外一個控制豬產仔數的主效基因座位——FSHβ，這個基因座位可以控制2.0頭總產仔數和1.5頭活產仔數。
雖然，MAS可提高選擇的有效性和年遺傳改進量，但MAS的效能亦受到很多因素的影響，除性狀的遺傳力、選擇強度、被選群體大小之外，決定因素是遺傳標記與QTL的連鎖程度。Zhang（1992）指出，利用與QTL十分緊密連鎖的遺傳標記，可將每個QTL特異地檢測出，最終對遺傳標記的選擇會相當於對QTL本身的選擇。因此，要提高MAS的效能，必須獲得與QTL緊密連鎖的遺傳標記。目前，通過建立豬資源家系，已經將一些與生長、胴體、肉質和繁殖等相關的QTL定位在某些微衛星附近，如3號染色體上微衛星Sw2427—Sw251區域與豬的日增重、4號染色體上S0101—S0107區域與背膘腹脂、7號染色體上S0064—S0066區域與胴體組成和初生重有著很大的相關性。可以預見，隨著更多與QTL緊密連鎖遺傳標記的發現，MAS在實際育種中將會得到更有效的套用。
