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        從遺傳角度審視繁育過程中的熱應(yīng)激

        2018-05-14 11:14:20韓浩月
        國外畜牧學(xué)·豬與禽 2018年6期
        關(guān)鍵詞:豬種耐熱性基因組

        韓浩月

        在本系列文章中,我們將從不同的角度審視熱應(yīng)激的問題。Steve McOrist獸醫(yī)已經(jīng)在上一篇文章從獸醫(yī)角度探討了熱應(yīng)激問題,本文則將從遺傳的角度對熱應(yīng)激進(jìn)行解讀。那么我們應(yīng)如何通過選擇正確的豬種來緩解熱應(yīng)激呢?

        中圖分類號:S815 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:C 文章編號:1001-0769(2018)06-0004-03

        豬的耐熱性可以定義為動物通過體溫調(diào)節(jié)應(yīng)答來減輕熱應(yīng)激對其生理系統(tǒng)影響的能力,也可以看作是豬在熱應(yīng)激狀態(tài)下維持其生產(chǎn)水平的能力。

        養(yǎng)豬生產(chǎn)系統(tǒng)中可能會出現(xiàn)以下三種類型的熱應(yīng)激:

        ● 慢性熱應(yīng)激:熱帶國家等炎熱氣候地區(qū);

        ● 短期熱應(yīng)激:溫帶地區(qū)夏季的兩或三個(gè)月內(nèi);

        ● 急性熱應(yīng)激:急劇高溫天氣情況下產(chǎn)生的熱應(yīng)激。

        動物對熱應(yīng)激的反應(yīng)會根據(jù)熱應(yīng)激的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度而變化。熱應(yīng)激會改變豬的一些代謝過程,這些過程會對豬的生產(chǎn)性能、健康和福利產(chǎn)生不利影響,從而降低養(yǎng)豬生產(chǎn)的盈利水平。出于多方面原因的思考,人們在未來的豬育種計(jì)劃中應(yīng)加入熱應(yīng)激性狀的選育。

        ● 全球市場

        豬育種正逐漸成為一項(xiàng)國際性業(yè)務(wù),主要育種組織會針對不同的生產(chǎn)環(huán)境提供不同基因型的豬種。此外,超過50%的生豬在炎熱氣候(如南美、南亞和東亞)下飼養(yǎng),我們預(yù)計(jì)未來生豬在炎熱氣候地區(qū)飼養(yǎng)數(shù)量的增長速度將高于在溫帶地區(qū)的養(yǎng)殖量增加情況。

        ● 提高靈敏度

        越來越多的證據(jù)表明,當(dāng)豬的生產(chǎn)和繁殖性能得到提升時(shí),其對環(huán)境的適應(yīng)性將降低。

        ● 熱應(yīng)激的遺傳變異性

        多項(xiàng)研究表明,豬群之間和豬個(gè)體間的耐熱性存在遺傳變異性,因此通過遺傳改良來提高豬的耐熱性尚存一定空間。

        ● 氣候變化

        人們預(yù)計(jì)未來幾十年全球平均氣溫將繼續(xù)上升,這將加劇熱帶和溫帶地區(qū)的熱應(yīng)激相關(guān)問題。

        1 育種目標(biāo)的耐熱性

        就總體的育種策略而言,在多樣化的環(huán)境中選擇豬的最常見方法是采用標(biāo)準(zhǔn)的育種目標(biāo)和準(zhǔn)則。使用這個(gè)方法后,最佳策略將強(qiáng)烈依賴于目的性狀的基因型與環(huán)境(G×E)相互作用的水平。

        如果G×E的相互作用處于低至中等水平,那么選擇能夠在不同生產(chǎn)環(huán)境中表現(xiàn)良好的強(qiáng)壯動物可能是最佳的選擇,因?yàn)檫@種方法能從大群體中選擇出數(shù)量有限的個(gè)體。另一方面,如果G×E的相互作用強(qiáng)烈,育種值的層次很可能會被修改,因此在某個(gè)環(huán)境中優(yōu)秀的候選者在另一個(gè)環(huán)境中可能表現(xiàn)很糟。在這種情況下,選擇適合不同生產(chǎn)環(huán)境的特定豬群可能是一種備選策略。然而,需要強(qiáng)調(diào)的是,這一策略會導(dǎo)致豬群數(shù)量增加和個(gè)體體型減小,這可能會影響選擇強(qiáng)度和選擇效率。

        2 采用新的表型

        目前有一種替代或互補(bǔ)的策略,即采用新的表型,如體溫調(diào)節(jié)應(yīng)答指標(biāo),其可以與全球指標(biāo)中的標(biāo)準(zhǔn)特征相結(jié)合,同時(shí)考慮生產(chǎn)效率和抗熱應(yīng)激的能力。在我們可能感興趣的性狀中,一些是體溫調(diào)節(jié)過程的指標(biāo)(例如直腸溫度)或與散熱有關(guān)的性狀(例如呼吸速率或皮膚溫度)。

        另外還有一些更為復(fù)雜的指標(biāo),如恢復(fù)正常直腸或皮膚溫度或呼吸頻率所需的時(shí)間,這些是描述恢復(fù)力的指標(biāo),也具有重要意義,但這種指標(biāo)需要使用探針進(jìn)行連續(xù)高通量測定。與體溫調(diào)節(jié)應(yīng)答直接相關(guān)的性狀其遺傳力仍不為人所知。法國農(nóng)業(yè)科學(xué)院(National Institute for Agricultural Research,INRA)對哺乳期大白豬的研究表明,體溫調(diào)節(jié)應(yīng)答性狀如直腸溫度或呼吸頻率可輕度或中度遺傳,這表明選擇體溫調(diào)節(jié)能力更好的個(gè)體是可行的。但是在生長豬上獲得的遺傳力較低。盡管如此,仔豬在母豬上獲得的遺傳力與其日采食量、窩生長速率或飼料效率等生產(chǎn)性狀的相關(guān)性較低。

        據(jù)我們所知,在選擇指數(shù)中包括體溫調(diào)節(jié)性狀的商業(yè)育種計(jì)劃均不實(shí)用。要在常規(guī)育種計(jì)劃中包含這些性狀并不容易,因?yàn)楣浪氵@種性狀在繁殖指數(shù)中的經(jīng)濟(jì)加權(quán)值很復(fù)雜。例如,將泌乳母豬呼吸頻率減少10次的標(biāo)準(zhǔn)差其經(jīng)濟(jì)成本是多少?盡管如此,體溫調(diào)節(jié)性狀可作為選擇的標(biāo)準(zhǔn)被納入,以便在沒有經(jīng)濟(jì)加權(quán)值的情況下改善預(yù)測值。

        3 基因組工具

        隨著基因標(biāo)記輔助或基因組選擇技術(shù)的發(fā)展,基因組工具越來越多地應(yīng)用于培育方案中。這些新工具可以鑒定與耐熱性變化相關(guān)的染色體區(qū)域,為基于基因組對生產(chǎn)性能和耐熱性狀進(jìn)行選擇奠定基礎(chǔ)。例如,一個(gè)簡單的選擇方法是使用與耐熱性有關(guān)的單核苷酸多態(tài)性(Single Nucleotide Polymorphism,SNP)來選擇具有高育種值的候選耐熱品種。為了確保基因組育種值的準(zhǔn)確性和降低基因分型成本以實(shí)現(xiàn)該方案的經(jīng)濟(jì)效率,實(shí)施該替代方案需要一個(gè)理想的參照群體。

        對豬耐熱性生理機(jī)制的功能基因組研究可能有助于鑒定出新的表型。目前在該領(lǐng)域開展了一項(xiàng)對熱帶適應(yīng)型豬種中的克里奧爾豬種和歐洲大白豬種的回交試驗(yàn)。

        4 育種計(jì)劃

        我們可以通過遺傳選擇或雜交或兩者兼用來解決耐熱性遺傳改良計(jì)劃(圖1)。例如,當(dāng)?shù)責(zé)釒贩N的耐熱性可以有助于提高主流商業(yè)品系或品種的耐熱性(通過雜交或插入“耐熱”基因)。在這方面,跟豬有關(guān)的文章很少,但在熱帶國家飼養(yǎng)的肉牛方面,人們獲得了一些成功的案例。許多本地豬種飼養(yǎng)于熱帶地區(qū),但這些豬種中的許多品種生產(chǎn)性能很差。人們有必要實(shí)施育種計(jì)劃來保護(hù)和改良這些本地耐熱品種。

        5 一個(gè)復(fù)雜的問題

        在豬中,選育耐熱性狀是一個(gè)復(fù)雜的問題。選擇在熱應(yīng)激下有較高生產(chǎn)水平的豬可通過不同的方式實(shí)現(xiàn)。重要的是,我們需要注意還有其他方面可能會與耐熱性育種存在相互作用,如抗病性、飼料效率、純種-雜交相互作用。我們?nèi)詰?yīng)對以下領(lǐng)域進(jìn)行研究以加深理解:

        ● 耐熱性的遺傳決定性;

        ● 重要經(jīng)濟(jì)性狀的G×E相互作用水平;

        ● 耐熱性的生理機(jī)制。

        這些領(lǐng)域(結(jié)構(gòu)和功能基因組學(xué))在不久的將來可能會相互支持。

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