淺談犬的遺傳改良

2016-06-17 01:47:27程占軍

中國工作犬業 2016年3期

程占軍　李冰

淺談犬的遺傳改良

程占軍李冰

犬已經經過幾百萬年的進化，這意味著犬體已經能夠非常有效地進行生存和繁衍，讓犬對環境適應，這得歸功于犬的遺傳改良。但是，又是什么限制了可能的犬遺傳改良，基礎遺傳學、孟德爾比率、還是細胞核內染色體中的遺傳物質？

一、自然選擇與人工選擇的特點

有三篇重要論文《數量遺傳學與進化-遺傳學的理解能夠充分解釋進化現象嗎》《環境限制了遺傳變化，自然選擇的選擇法則》《遺失的E：環境在進化和犬育種方面的作用》，論文解釋了現在的環境如何限制與犬日常生存、生活和繁殖相關的所有性狀。主要結論是：除非能提供比當前環境所給的更有利的方法，對某一性狀所作的任何改良的同時會產生其他有害的影響。當沒有人工選擇時，自然選擇優化了所有犬的每一性狀以保證最適宜的生存和繁殖（適應性）。

一般地，人工選擇會降低犬的繁殖性能和健康狀態。若對已達到平衡性狀進行選擇，則會大大削弱犬的健康以致對育種沒有意義。反之，若停止對任一性狀的選擇，自然選擇將使該性狀緩慢再次回復到較低水平，因為人工選擇前，具有較低水平性狀的犬適應性更強，即具有更好生存力和繁殖力。

認識自然選擇中的適者生存進化規則所取得結果是十分重要的。而人工選擇所能做的是生產特定的犬產品、馴化有用的勞作行為或寵物行為，這些自然選擇是做不到的。但是，人工選擇犬時總可能削弱其基本生活能力和繁殖力。

二、犬遺傳規律的實質

過去三十年，我們在遺傳物質方面的認識已取得很大的進步?！东F醫遺傳學》的第一章中很好的綜述了遺傳物質：動物是由細胞組成的，而每個細胞由細胞核和周圍細胞質組成。細胞核中含有遺傳物質，遺傳物質形成鏈（染色體）。染色體總是成對存在且每個物種的細胞中具有特定數目的染色體對，犬是39對（綿羊27對、牛30對、人23對）。對于哺乳犬，雌性每對中兩條染色體的大小相同但不同對之間大小有差異；而雄性不同之處是最后一對由小染色體（Y染色體）和大染色體（X染色體）組成。雌性有兩條X染色體，故每對中兩條染色體的大小相同。X和Y染色體之間的差異是哺乳犬性別決定的機制。卵子僅帶有X染色體，精子帶有X或Y染色體。如果Y精子成功受精，則形成帶有XY的雄性后代，反之，形成帶有XX的雌性后代。與之相反，鳥類雄性具有相同大小的性染色體（ZZ）而雌性大小不同（ZW）。

犬體內每個細胞具有相同染色體。一條染色體是由兩條成對的DNA鏈組成。DNA單鏈組成單位稱為堿基（是堿性而不是酸性化合物），堿基的類型有四種：C、G、T、A，它們的配對原則是C—G，T—A。這種原則既保證了染色體被精確拷貝，又保證產生一致且特定的蛋白來指導細胞的化學信息。染色體的復制過程是雙鏈DNA從一端的分離，比如A與T分離后會與另一含T的化合物結合，反之分離的T與A結合；CG之間的情況也一樣。這樣，一對DNA 鏈上由四種堿基組成的密碼子包含所有遺傳信息以保證犬的生存與發育。控制特定蛋白質制造的不連續堿基序列及其起調控作用的末端片段稱為結構基因；而細胞中結構基因發揮作用時所調節的基因被稱為調節基因。

細胞分裂時，染色體也伴隨分離。概括地說，除了化學錯誤，染色體的分裂保證了在母細胞分裂形成的每一個姐妹細胞中形成完全相同的染色體。這樣，受精后形成的新個體中每個細胞將接受同樣的遺傳信息。這就是有絲分裂。

減數分裂是在親本產生生殖細胞（配子，即精子或卵子）時發生的，此時的染色體分裂情況截然不同，對于雌雄，在細節上略有不同但本質是一樣的。其包括兩次分裂過程：第一次分裂時，當一條親本鏈產生兩條DNA鏈時，兩條親本鏈總是接合在某一點上。這樣，DNA鏈之間可能會因為斷裂或重組而相互交換遺傳物質。但是，接著細胞分裂時，每個細胞僅帶有其中一條染色體。哺乳犬配子中含有n 個染色單體而體細胞中帶有n對（即2n）染色體。第二次分裂時，雄性產生的配子數目翻倍（1個親本細胞變為4個精子），而雌性產生的四個卵子只有一個具有發育潛力，其他三個退化而死亡。而且卵子比精子大，其原因是卵子需要攜帶新個體初始發育所需的物質。

現在對DNA結構的研究較多，已被成功應用到醫藥產品的生產，特別是利用單細胞微生物；也被用來生產比較簡單的遺傳修飾植物。然而，迄今為止，還不能對犬貓或其他家畜等動物進行有用的遺傳修飾，其原因是倘若因過去的已經適應而受環境限制的話，那么可能是難度大或費用高而不能應用。

三、運用孟德爾定律對犬毛色遺傳的解釋

十九世紀六十年代，孟德爾通過觀察和統計不同世代植物結構和顏色差異的幾率，推論了基因怎樣成對存在于細胞中且怎樣由親本傳給子代。為了弄清被認為是基因存在場所的細胞及染色體的結構，人們花了三十多年的時間。孟德爾定律描述了基因（和染色體）如何從親本傳給子代。這些基因可以直接觀察性狀，因為一種遺傳變化對表型會有一種直接的影響（犬的體征）。很多皮毛顏色的變異反映了單個基因及其突變體（等位基因）如何由親代傳遞到子代的。下面表格是關于控制很多犬皮毛顏色由黑色（BB）變成紅色或棕色（bb）（紅色、巧克力色、棕褐色或赤褐色）的基因，很好地詮釋了孟德爾第一定律。

（備注：BB 和 bb 是純合子，Bb是雜合子）

基因在染色體上的位置被稱為座位。等位基因是一個基因的不同形式。雜合子的一個等位基因抑制另一個基因的效應，這一“強者”等位基因稱為顯性（B，黑色），另一等位基因稱為隱性（b，紅色）。隱性等位基因僅當無顯性等位基因存在時才表現其效應，亦即當其為純合子才能表現出來。

當已知犬的基因型時，通過孟德爾第一定律就能決定其子代源于何種交配。而且純合型個體僅產生一種配子，雜合子則產生兩種具有同等幾率的配子。雜合子犬的交配后，后代的性狀會出現變異。

孟德爾第二定律涉及兩個性狀同時存在時所發生的情況，如：黑色或紅色、純色（S）或斑點（s）。請注意，甚至對于毛色基因，遺傳學家們對不同等位基因的作用的解釋也存在分歧。現在，我們忽視不同等位基因上產生白斑點的可能困難而認同S（純色）對s（白斑點）是顯性。若黑色純合子與純色之間交配，則會產生紅白斑點。下面表格很好地詮釋了孟德爾第二定律。