寵物抗病育種

劉成武，南會(huì)林

(公安部警犬技術(shù)學(xué)校 中國(guó)刑警學(xué)院警犬技術(shù)系，沈陽 110034)

寵物抗病育種

劉成武，南會(huì)林

(公安部警犬技術(shù)學(xué)校 中國(guó)刑警學(xué)院警犬技術(shù)系，沈陽 110034)

寵物的抗病育種研究具有重要的意義，本文對(duì)開展抗病育種的必要性、寵物免疫抗病系統(tǒng)、疾病抗性遺傳機(jī)制、免疫反應(yīng)的遺傳控制、寵物抗病常規(guī)育種、寵物抗病分子育種以及抗病育種方法的現(xiàn)狀、存在的問題、展望進(jìn)行了介紹。說明了對(duì)疾病抗性的選擇有一個(gè)堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?？共∮N是控制疾病的有效方法，應(yīng)用前景美好。

寵物;抗病育種

隨著人們生活水平的提高，寵物的飼養(yǎng)數(shù)量也在逐年提高，寵物在人們的生活中的地位越來越重要，寵物和人們的接觸也越來越密切。寵物的健康是人們密切關(guān)心的一個(gè)重要問題。寵物疾病治療上的巨大的經(jīng)濟(jì)投入，給寵物飼養(yǎng)者帶來了很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，同時(shí)也對(duì)人類的健康產(chǎn)生不良影響。眾所周知，飼養(yǎng)抗病力強(qiáng)的寵物可顯著降低用藥和防疫成本，盡管控制飼養(yǎng)管理和環(huán)境衛(wèi)生條件、預(yù)防接種和藥物治療在維持寵物健康、治療個(gè)體疾病等方面發(fā)揮了重要的作用，但未能從治本的角度控制和消滅疾病的發(fā)生與流行。

目前，對(duì)寵物疾病的控制措施，主要是采用疫苗接種和抗菌素類藥物治療，然而，由于病毒類型繁多且變化快，疫苗的使用并不總是有效，同時(shí)由于細(xì)菌的抗藥性產(chǎn)生，抗菌素的作用也受到一定的影響，造成一些重大細(xì)菌性和病毒性疾病反復(fù)暴發(fā)，使得寵物一直不能脫離疾病的困擾。另外，健康養(yǎng)殖是21世紀(jì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重大戰(zhàn)略需求，只依靠疫苗和藥物來增強(qiáng)寵物個(gè)體的抗病力、維持其健康狀況已不符合綠色健康養(yǎng)殖這一世界主流理念。顯然，僅僅從獸醫(yī)角度已很難克服這一難題。因此在培育優(yōu)良品種的同時(shí)，尋找一條安全可靠且經(jīng)濟(jì)可行的疾病防治途徑，已是人們共同關(guān)心的緊迫問題。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，采用遺傳學(xué)方法，從遺傳本質(zhì)上提高寵物的抗病能力，進(jìn)行抗病育種，才具有治本功效。

1 寵物的免疫抗病系統(tǒng)

病原體在傳染過程中，會(huì)遇到三道防御機(jī)制，即上皮防御機(jī)制、非特異性防御機(jī)制和特異性防御機(jī)制。當(dāng)個(gè)體受到病原體侵染時(shí)，會(huì)調(diào)動(dòng)這三方面的防御機(jī)制加以抵抗。寵物是否發(fā)病取決于侵染和防御機(jī)能相互作用的結(jié)果，防御機(jī)能強(qiáng)的便表現(xiàn)出自然抗病力，防御機(jī)能弱的便對(duì)疾病易感?？共×Π催z傳基礎(chǔ)的不同可分為特殊抗病力和一般抗病力。特殊抗病力是指對(duì)某種特定疾病或病原體的抗性，現(xiàn)有的研究結(jié)果表明，宿主體內(nèi)存在一種分子，它可以決定異體識(shí)別及特異性異體反應(yīng)，可以決定病原體的特殊附著力，當(dāng)病原體進(jìn)入體內(nèi)后在體內(nèi)增殖，決定能否導(dǎo)致宿主發(fā)病，而一些宿主體內(nèi)缺少這種分子或其變體。一般抗病力不限于抗某一種病原體，它受多基因和環(huán)境的綜合影響，病原體的抗原性差異對(duì)一般抗病力影響極小，甚至根本沒有影響，這種抗病力體現(xiàn)了機(jī)體對(duì)疾病的整體防御功能。

2 疾病抗性遺傳機(jī)制

疾病的發(fā)生一般是動(dòng)物的遺傳背景與其所處環(huán)境之間相互作用的結(jié)果。若某一動(dòng)物在遺傳上對(duì)一種疾病易感，則環(huán)境條件(包括常規(guī)疾病防治方法)可能僅對(duì)疾病的防治部分有效。一般認(rèn)為，畜群的抗病性狀屬于閾性狀和數(shù)量性狀的范疇，往往受到基因、微效多基因與環(huán)境的共同影響(Axford等，2000)。其中，個(gè)體免疫力是衡量動(dòng)物抗病能力的重要指標(biāo)(Knap等，2000)，它屬于數(shù)量性狀。遺傳病分為單基因控制和多基因控制。單基因遺傳病是指受一對(duì)等位基因控制的遺傳病，例如犬的先天性進(jìn)行性運(yùn)動(dòng)失調(diào)和痙攣性輕癱是由常染色體隱性基因cPa引起的神經(jīng)系統(tǒng)遺傳病;多基因控制的遺傳病指既受多種遺傳因素(多基因)又受多種環(huán)境因子影響的疾病，例如肢蹄軟弱綜合征。

3 免疫反應(yīng)的遺傳控制

疾病抗性通常由非特異性免疫和特異性免疫控制。非特異免疫是先天的無特殊針對(duì)性的天然抵抗力，與機(jī)體的組織結(jié)構(gòu)和生理功能有密切關(guān)系。在抗感染過程中，這種免疫發(fā)揮作用快，范圍廣泛，是抗感染的第一道防線。特異性免疫在于識(shí)別特異抗原，識(shí)別“自我”與“非我”及免疫記憶。免疫系統(tǒng)通過抵抗傳染病和協(xié)調(diào)對(duì)未知外來抗原的免疫反應(yīng)以保護(hù)犬的健康。犬的免疫系統(tǒng)由淋巴前體細(xì)胞分化成T細(xì)胞和B細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞免疫與體液免疫。與其它體細(xì)胞不同，淋巴細(xì)胞有一套綜合的遺傳機(jī)制，包括基因片段重排，非模板體細(xì)胞點(diǎn)突變和模板體細(xì)胞點(diǎn)突變，從而產(chǎn)生大量T細(xì)胞受體(TCR)和B細(xì)胞受體(BCR)表型類群，并由此適應(yīng)抗原環(huán)境。例如BCR是一種膜免疫球蛋白(Ig)，被視為 B細(xì)胞的表面抗原受體，抗原識(shí)別是通過免疫球蛋白多肽鏈的重鏈和輕鏈的可變區(qū)域完成的，并產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的抗體。

4 寵物抗病常規(guī)育種

寵物的抗病育種受多種因素制約:各種病原微生物與宿主存在復(fù)雜關(guān)系，宿主抗性的遺傳機(jī)制極其復(fù)雜;多數(shù)疾病缺乏抗性可靠的指示性狀;病原體迅速變異并形成能克服寵物抗性的新品系;抗性與生產(chǎn)力性狀間有時(shí)存在負(fù)相關(guān);對(duì)一種疾病的抗性選擇可能導(dǎo)致對(duì)另一種疾病的易感性增高。很多研究者對(duì)抗病性的選擇方法進(jìn)行了探索，在抗病育種研究中，寵物的抗病力指對(duì)病原(如病毒、細(xì)菌、真菌、寄生蟲等)的抵抗能力或易感性，多數(shù)被認(rèn)為是屬于低到中等遺傳力水平的數(shù)量性狀 (施啟順，1995)。寵物在多種疾病方面存在遺傳差異，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，在選育過程中開展抗病育種從遺傳素質(zhì)上提高對(duì)病原的抗性，并結(jié)合免疫接種來控制疾病。

常規(guī)育種方法主要依據(jù)生產(chǎn)性狀的表型和系譜記錄的成績(jī)對(duì)個(gè)體的育種值進(jìn)行估計(jì)。在直接接觸或人工接種病原體的環(huán)境下對(duì)抗病個(gè)體進(jìn)行直接選擇。該法具有直觀、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，但由于疾病性狀屬閾性狀，在眾多研究中，對(duì)疾病性狀的測(cè)量最容易被忽視，因?yàn)榧膊⌒誀铍y以測(cè)量，極端情況下只能區(qū)分感染或不感染。又由于抗病性的遺傳力較低，根據(jù)生產(chǎn)記錄直接選擇的效果較差，且在疾病未發(fā)生時(shí)抗病性無法表現(xiàn)，而無法選擇。用病原體或疫苗對(duì)種畜，其同胞、后裔或克隆進(jìn)行攻毒以選擇。疾病攻擊影響因素較多，如攻擊水平、宿主健康水平、以前是否接觸過該疾病等。進(jìn)行疾病攻擊涉及許多問題，包括有些疾病性狀呈雜合陽性，有的甚至不表現(xiàn)特定特征，難以進(jìn)行準(zhǔn)確選擇;難以確定不同疾病所攻擊的程度和標(biāo)準(zhǔn);同時(shí)還應(yīng)考慮抗病力和免疫應(yīng)答能力同生產(chǎn)性狀之間的相關(guān)。若為負(fù)相關(guān)，選擇就有困難。

5 寵物抗病分子育種

隨著現(xiàn)代分子遺傳學(xué)、分子免疫學(xué)等飛速發(fā)展，推動(dòng)了抗病遺傳育種在分子水平的突破并取得迅猛發(fā)展?？茖W(xué)家試圖尋找與抗病力有關(guān)的遺傳標(biāo)記或者尋找這些基因本身，通過標(biāo)記輔助選擇(MAS)來進(jìn)行抗病分子遺傳育種。人們?cè)谘芯炕蚪M結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)，控制生物性狀的基因在基因組中并不是隨機(jī)分布的，往往是有相關(guān)功能的基因成簇分布，在這一理解基礎(chǔ)上，Geldermann提出了控制數(shù)量性狀的數(shù)量性狀座位(QTL)的概念，一個(gè)QTL是基因組中占據(jù)一定染色體區(qū)域，控制同一性狀的一組微效多基因的集合，一個(gè)數(shù)量性狀可能受到多個(gè)這樣的基因決定簇的影響。目前定位動(dòng)物抗病力或免疫應(yīng)答QTL的方法主要有兩大類:即基因組掃描法、候選基因法。

5.1 遺傳標(biāo)記輔助抗病育種

標(biāo)記輔助選擇就是借助分子標(biāo)記，區(qū)分目標(biāo)性狀的主基因座位或數(shù)量性狀基因座位，并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用于寵物育種實(shí)踐，從而由操縱數(shù)量性狀的表現(xiàn)型過渡到操縱基因型，實(shí)現(xiàn)真正的基因型選擇。這種方法主要是確定抗病性狀的遺傳標(biāo)記，定位與抗性性狀緊密連鎖的DNA分子標(biāo)記，通過間接對(duì)標(biāo)記選擇，而達(dá)到抗病選擇的目的，因其實(shí)施簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確性較高，成本低，可進(jìn)行早期選擇，是當(dāng)前育種中較實(shí)用的方法。另外，標(biāo)記輔助滲入(MAI)也得到廣泛應(yīng)用，主要是利用遺傳標(biāo)記進(jìn)行目的基因滲入和利用遺傳標(biāo)記選擇背景基因型。

5.2 基因組掃描法

基因組掃描法是利用覆蓋整個(gè)基因組的遺傳標(biāo)記，檢驗(yàn)每個(gè)遺傳標(biāo)記或標(biāo)記區(qū)間與數(shù)量性狀的連鎖關(guān)系，進(jìn)而確定各個(gè)QTL的效應(yīng)大小和在基因組中的位置。該方法特別有助于在整體上了解各個(gè)數(shù)量性狀座位對(duì)表型效應(yīng)的相對(duì)重要性。進(jìn)行遺傳連鎖分析的前提是必須有一個(gè)恰當(dāng)?shù)馁Y源家系和大量遺傳標(biāo)記?；蚪M掃描法通常包括四個(gè)步驟:首先是進(jìn)行資源群體的設(shè)計(jì);其次是DNA樣品的收集和性狀表型值的記錄;第三是確定標(biāo)記基因型;第四是對(duì)基因型和數(shù)量性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，檢測(cè)QTL并估計(jì)其參數(shù)?；蚪M掃描法的缺點(diǎn)是成本較高，耗時(shí)較多，同時(shí)所定位的 QTL的精度一般較低。

5.3 候選基因法

候選基因法途徑是根據(jù)已有的生理生化知識(shí)以及對(duì)復(fù)雜數(shù)量性狀的剖析，推斷基因可能參與性狀的形成，預(yù)先選定一些基因，通過分子生物學(xué)方法檢測(cè)這些基因及其分子標(biāo)記對(duì)特定數(shù)量性狀的效應(yīng)，篩選出對(duì)數(shù)量性狀有影響的基因和分子標(biāo)記，并估計(jì)出它們對(duì)數(shù)量性狀的效應(yīng)值。最后在分子生物學(xué)水平證實(shí)基因的變異能否帶來真實(shí)的表型變異。候選基因法分析的基本步驟:首先是選擇候選基因;其次是獲得候選基因的序列信息;第三是揭示候選基因內(nèi)的多態(tài)性;第四是選擇用于進(jìn)行候選基因分析的群體;第五是研究候選基因與性狀的關(guān)系;第六是證實(shí)所發(fā)現(xiàn)的候選基因與性狀的關(guān)系。候選基因法的優(yōu)點(diǎn)在于不必建立資源家系，費(fèi)用低，可操作性強(qiáng)，所測(cè)結(jié)果便于在育種過程中直接應(yīng)用。缺點(diǎn)在于只能利用生物信息學(xué)已知的基因，而這樣的基因是有限的，且很有可能所發(fā)現(xiàn)的候選基因的效應(yīng)實(shí)際上是它與一個(gè)或幾個(gè)相鄰的QTL或其他候選基因之間的連鎖不平衡所造成的。

5.4 基因轉(zhuǎn)移法

依據(jù)抗性基因轉(zhuǎn)移到動(dòng)物體的部位，可將其分為兩類:一類是核酸免疫，將外源基因注射到動(dòng)物體細(xì)胞內(nèi)，使其在體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)并獲得抗性，這種抗性不能通過世代交替而延續(xù)。另一類是轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，就是將外源基因轉(zhuǎn)移到動(dòng)物受精卵內(nèi)組成一個(gè)融合基因，使其在動(dòng)物體內(nèi)整合和表達(dá)，產(chǎn)生具有新的遺傳特性的動(dòng)物，并能將新的遺傳信息穩(wěn)定傳遞給后代。其技術(shù)路線是:選擇所需目的基因并進(jìn)行克隆，與適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)啟動(dòng)子結(jié)合重組形成可轉(zhuǎn)移的外源基因，在宿主細(xì)胞染色體上整合外源基因，外源導(dǎo)入基因在宿主體內(nèi)表達(dá)，對(duì)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的子代的基因整合、表達(dá)情況進(jìn)行檢測(cè)。較有價(jià)值的侯選基因包括干擾素基因、干擾素受體基因、抗流感病毒基因、反義核酸、MHC基因、核酶、病毒衣殼蛋白基因和病毒中和性單克隆抗體基因等，今后還將會(huì)有更多的基因。

6 展望

從世界范圍來看，目前對(duì)疾病控制主要是從獸醫(yī)角度進(jìn)行的，從育種學(xué)角度進(jìn)行的抗病育種研究還處于較低水平。主要由于目前開展抗病育種還有很多困難，例如:抗病性的遺傳機(jī)制非常復(fù)雜且受環(huán)境影響較大;病原微生物的遺傳特性及與宿主動(dòng)物的相互關(guān)系也十分復(fù)雜;抗病性或易感性指標(biāo)難以測(cè)定，且缺乏進(jìn)行間接選擇的可靠標(biāo)記;病原微生物變異迅速，易形成能克服抗病犬的變異品系;等。但經(jīng)過近些年的努力，對(duì)遺傳結(jié)構(gòu)、基因表達(dá)規(guī)律、機(jī)體的防御系統(tǒng)及病原體的遺傳差異上積累了豐富的資料，為利用候選基因法和分子標(biāo)記輔助選擇實(shí)施抗病育種展示了美好的前景。相信隨著分子生物學(xué)和基因工程技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展以及抗病育種潛在的巨大經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，將會(huì)使抗病育種成為寵物育種的一個(gè)熱門領(lǐng)域。

［1］Kumar KG，Ponsuksili S，Schellander K，et al.Molecularcloning and sequencing of porcine C5 gene and its association with immunological traits［J］.Immuno Genetics，2004，55(12):811－817.

［2］Morozumi T，Sumantri C，Nakajima E，et al.Three types of polymorphisms in exon 14 in porcine Mx1 gene［J］.Biochem Genet，2001，39(7－8):251－260.

［3］施啟順.畜禽某些疾病的遺傳控制與抗病育種［J］.中國(guó)畜牧雜志，2004，40(2):36－39.

［4］朱猛進(jìn)，吳珍芳，趙書紅.豬抗病育種研究進(jìn)展及對(duì)幾個(gè)認(rèn)識(shí)問題的討論［J］.中國(guó)畜牧獸醫(yī)，2007，34(4):63－66.

［5］唐國(guó)慶，王金勇，李學(xué)偉.豬抗病育種研究進(jìn)展［J］.中國(guó)畜牧獸醫(yī)，2002，29(6):29－32.

［6］亓小紅，張麗香，李明，等.家畜抗病機(jī)理和抗病育種［J］.天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004.11(2):42－47.

Pet Breeding for Disease Resistance

LIU Cheng-wu，NAN Hui-lin
(Department of Police Dog Technology，China Criminal Police College，Shengyang 110034，China)

The pet breeding for disease resistance is a research field of great importance.This article expatiates the necessity of breeding for disease resistance，the system of immunization for disease resistance，genetic foundation of disease resistance，common breeding and molecular breeding of disease resistance，and the present status and perspective as well problems of method of breeding for disease resistance.This indicates that there is an excellent foundation upon which selection for disease resistance can be based on.Selection for disease resistance will help to enable the specific traits.Disease resistance is a most efficient component of disease control strategies and has an excellent prospective application in the future.

Pets;Breeding;Disease resistance

R33;R184

A

1671-7856(2010)11、12-0178-04

10.3969/j.issn.1671.7856.2010.11、12.044

2010-08-25

劉成武(1975－)，博士，公安部警犬技術(shù)學(xué)校(中國(guó)刑警學(xué)院警犬技術(shù)系)副教授。

南會(huì)林(1958－)，校長(zhǎng)，公安部警犬技術(shù)學(xué)校(中國(guó)刑警學(xué)院警犬技術(shù)系)教授。