寵物抗病育種

劉成武，南會林

(公安部警犬技術學校 中國刑警學院警犬技術系，沈陽 110034)

寵物抗病育種

劉成武，南會林

(公安部警犬技術學校 中國刑警學院警犬技術系，沈陽 110034)

寵物的抗病育種研究具有重要的意義，本文對開展抗病育種的必要性、寵物免疫抗病系統、疾病抗性遺傳機制、免疫反應的遺傳控制、寵物抗病常規育種、寵物抗病分子育種以及抗病育種方法的現狀、存在的問題、展望進行了介紹。說明了對疾病抗性的選擇有一個堅實基礎。抗病育種是控制疾病的有效方法，應用前景美好。

寵物;抗病育種

隨著人們生活水平的提高，寵物的飼養數量也在逐年提高，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心的一個重要問題。寵物疾病治療上的巨大的經濟投入，給寵物飼養者帶來了很大的經濟負擔，同時也對人類的健康產生不良影響。眾所周知，飼養抗病力強的寵物可顯著降低用藥和防疫成本，盡管控制飼養管理和環境衛生條件、預防接種和藥物治療在維持寵物健康、治療個體疾病等方面發揮了重要的作用，但未能從治本的角度控制和消滅疾病的發生與流行。

目前，對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，同時由于細菌的抗藥性產生，抗菌素的作用也受到一定的影響，造成一些重大細菌性和病毒性疾病反復暴發，使得寵物一直不能脫離疾病的困擾。另外，健康養殖是21世紀國民經濟和社會發展的重大戰略需求，只依靠疫苗和藥物來增強寵物個體的抗病力、維持其健康狀況已不符合綠色健康養殖這一世界主流理念。顯然，僅僅從獸醫角度已很難克服這一難題。因此在培育優良品種的同時，尋找一條安全可靠且經濟可行的疾病防治途徑，已是人們共同關心的緊迫問題。從長遠來看，采用遺傳學方法，從遺傳本質上提高寵物的抗病能力，進行抗病育種，才具有治本功效。

1 寵物的免疫抗病系統

病原體在傳染過程中，會遇到三道防御機制，即上皮防御機制、非特異性防御機制和特異性防御機制。當個體受到病原體侵染時，會調動這三方面的防御機制加以抵抗。寵物是否發病取決于侵染和防御機能相互作用的結果，防御機能強的便表現出自然抗病力，防御機能弱的便對疾病易感。抗病力按遺傳基礎的不同可分為特殊抗病力和一般抗病力。特殊抗病力是指對某種特定疾病或病原體的抗性，現有的研究結果表明，宿主體內存在一種分子，它可以決定異體識別及特異性異體反應，可以決定病原體的特殊附著力，當病原體進入體內后在體內增殖，決定能否導致宿主發病，而一些宿主體內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，它受多基因和環境的綜合影響，病原體的抗原性差異對一般抗病力影響極小，甚至根本沒有影響，這種抗病力體現了機體對疾病的整體防御功能。

2 疾病抗性遺傳機制

疾病的發生一般是動物的遺傳背景與其所處環境之間相互作用的結果。若某一動物在遺傳上對一種疾病易感，則環境條件(包括常規疾病防治方法)可能僅對疾病的防治部分有效。一般認為，畜群的抗病性狀屬于閾性狀和數量性狀的范疇，往往受到基因、微效多基因與環境的共同影響(Axford等，2000)。其中，個體免疫力是衡量動物抗病能力的重要指標(Knap等，2000)，它屬于數量性狀。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等位基因控制的遺傳病，例如犬的先天性進行性運動失調和痙攣性輕癱是由常染色體隱性基因cPa引起的神經系統遺傳病;多基因控制的遺傳病指既受多種遺傳因素(多基因)又受多種環境因子影響的疾病，例如肢蹄軟弱綜合征。

3 免疫反應的遺傳控制

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性的天然抵抗力，與機體的組織結構和生理功能有密切關系。在抗感染過程中，這種免疫發揮作用快，范圍廣泛，是抗感染的第一道防線。特異性免疫在于識別特異抗原，識別“自我”與“非我”及免疫記憶。免疫系統通過抵抗傳染病和協調對未知外來抗原的免疫反應以保護犬的健康。犬的免疫系統由淋巴前體細胞分化成T細胞和B細胞，實現細胞免疫與體液免疫。與其它體細胞不同，淋巴細胞有一套綜合的遺傳機制，包括基因片段重排，非模板體細胞點突變和模板體細胞點突變，從而產生大量T細胞受體(TCR)和B細胞受體(BCR)表型類群，并由此適應抗原環境。例如BCR是一種膜免疫球蛋白(Ig)，被視為 B細胞的表面抗原受體，抗原識別是通過免疫球蛋白多肽鏈的重鏈和輕鏈的可變區域完成的，并產生相對應的抗體。

4 寵物抗病常規育種

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雜關系，宿主抗性的遺傳機制極其復雜;多數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;抗性與生產力性狀間有時存在負相關;對一種疾病的抗性選擇可能導致對另一種疾病的易感性增高。很多研究者對抗病性的選擇方法進行了探索，在抗病育種研究中，寵物的抗病力指對病原(如病毒、細菌、真菌、寄生蟲等)的抵抗能力或易感性，多數被認為是屬于低到中等遺傳力水平的數量性狀 (施啟順，1995)。寵物在多種疾病方面存在遺傳差異，從長遠來看，在選育過程中開展抗病育種從遺傳素質上提高對病原的抗性，并結合免疫接種來控制疾病。

常規育種方法主要依據生產性狀的表型和系譜記錄的成績對個體的育種值進行估計。在直接接觸或人工接種病原體的環境下對抗病個體進行直接選擇。該法具有直觀、準確等優點，但由于疾病性狀屬閾性狀，在眾多研究中，對疾病性狀的測量最容易被忽視，因為疾病性狀難以測量，極端情況下只能區分感染或不感染。又由于抗病性的遺傳力較低，根據生產記錄直接選擇的效果較差，且在疾病未發生時抗病性無法表現，而無法選擇。用病原體或疫苗對種畜，其同胞、后裔或克隆進行攻毒以選擇。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，有的甚至不表現特定特征，難以進行準確選擇;難以確定不同疾病所攻擊的程度和標準;同時還應考慮抗病力和免疫應答能力同生產性狀之間的相關。若為負相關，選擇就有困難。

5 寵物抗病分子育種

隨著現代分子遺傳學、分子免疫學等飛速發展，推動了抗病遺傳育種在分子水平的突破并取得迅猛發展。科學家試圖尋找與抗病力有關的遺傳標記或者尋找這些基因本身，通過標記輔助選擇(MAS)來進行抗病分子遺傳育種。人們在研究基因組結構時發現，控制生物性狀的基因在基因組中并不是隨機分布的，往往是有相關功能的基因成簇分布，在這一理解基礎上，Geldermann提出了控制數量性狀的數量性狀座位(QTL)的概念，一個QTL是基因組中占據一定染色體區域，控制同一性狀的一組微效多基因的集合，一個數量性狀可能受到多個這樣的基因決定簇的影響。目前定位動物抗病力或免疫應答QTL的方法主要有兩大類:即基因組掃描法、候選基因法。

5.1 遺傳標記輔助抗病育種

標記輔助選擇就是借助分子標記，區分目標性狀的主基因座位或數量性狀基因座位，并在此基礎上應用于寵物育種實踐，從而由操縱數量性狀的表現型過渡到操縱基因型，實現真正的基因型選擇。這種方法主要是確定抗病性狀的遺傳標記，定位與抗性性狀緊密連鎖的DNA分子標記，通過間接對標記選擇，而達到抗病選擇的目的，因其實施簡單，準確性較高，成本低，可進行早期選擇，是當前育種中較實用的方法。另外，標記輔助滲入(MAI)也得到廣泛應用，主要是利用遺傳標記進行目的基因滲入和利用遺傳標記選擇背景基因型。

5.2 基因組掃描法

基因組掃描法是利用覆蓋整個基因組的遺傳標記，檢驗每個遺傳標記或標記區間與數量性狀的連鎖關系，進而確定各個QTL的效應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數量性狀座位對表型效應的相對重要性。進行遺傳連鎖分析的前提是必須有一個恰當的資源家系和大量遺傳標記。基因組掃描法通常包括四個步驟:首先是進行資源群體的設計;其次是DNA樣品的收集和性狀表型值的記錄;第三是確定標記基因型;第四是對基因型和數量性狀數據進行統計分析，檢測QTL并估計其參數。基因組掃描法的缺點是成本較高，耗時較多，同時所定位的 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已有的生理生化知識以及對復雜數量性狀的剖析，推斷基因可能參與性狀的形成，預先選定一些基因，通過分子生物學方法檢測這些基因及其分子標記對特定數量性狀的效應，篩選出對數量性狀有影響的基因和分子標記，并估計出它們對數量性狀的效應值。最后在分子生物學水平證實基因的變異能否帶來真實的表型變異。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的多態性;第四是選擇用于進行候選基因分析的群體;第五是研究候選基因與性狀的關系;第六是證實所發現的候選基因與性狀的關系。候選基因法的優點在于不必建立資源家系，費用低，可操作性強，所測結果便于在育種過程中直接應用。缺點在于只能利用生物信息學已知的基因，而這樣的基因是有限的，且很有可能所發現的候選基因的效應實際上是它與一個或幾個相鄰的QTL或其他候選基因之間的連鎖不平衡所造成的。

5.4 基因轉移法

依據抗性基因轉移到動物體的部位，可將其分為兩類:一類是核酸免疫，將外源基因注射到動物體細胞內，使其在體細胞內表達并獲得抗性，這種抗性不能通過世代交替而延續。另一類是轉基因動物，就是將外源基因轉移到動物受精卵內組成一個融合基因，使其在動物體內整合和表達，產生具有新的遺傳特性的動物，并能將新的遺傳信息穩定傳遞給后代。其技術路線是:選擇所需目的基因并進行克隆，與適當的調節啟動子結合重組形成可轉移的外源基因，在宿主細胞染色體上整合外源基因，外源導入基因在宿主體內表達，對轉基因動物的子代的基因整合、表達情況進行檢測。較有價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，今后還將會有更多的基因。

6 展望

從世界范圍來看，目前對疾病控制主要是從獸醫角度進行的，從育種學角度進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:抗病性的遺傳機制非常復雜且受環境影響較大;病原微生物的遺傳特性及與宿主動物的相互關系也十分復雜;抗病性或易感性指標難以測定，且缺乏進行間接選擇的可靠標記;病原微生物變異迅速，易形成能克服抗病犬的變異品系;等。但經過近些年的努力，對遺傳結構、基因表達規律、機體的防御系統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記輔助選擇實施抗病育種展示了美好的前景。相信隨著分子生物學和基因工程技術的進一步發展以及抗病育種潛在的巨大經濟效應，將會使抗病育種成為寵物育種的一個熱門領域。

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

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［6］亓小紅，張麗香，李明，等.家畜抗病機理和抗病育種［J］.天津農學院學報，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，公安部警犬技術學校(中國刑警學院警犬技術系)副教授。

南會林(1958－)，校長，公安部警犬技術學校(中國刑警學院警犬技術系)教授。