宠物抗病育种

刘成武，南会林

(公安部警犬技术学校 中国刑警学院警犬技术系，沈阳 110034)

宠物抗病育种

刘成武，南会林

(公安部警犬技术学校 中国刑警学院警犬技术系，沈阳 110034)

宠物的抗病育种研究具有重要的意义，本文对开展抗病育种的必要性、宠物免疫抗病系统、疾病抗性遗传机制、免疫反应的遗传控制、宠物抗病常规育种、宠物抗病分子育种以及抗病育种方法的现状、存在的问题、展望进行了介绍。说明了对疾病抗性的选择有一个坚实基础。抗病育种是控制疾病的有效方法，应用前景美好。

宠物;抗病育种

随着人们生活水平的提高，宠物的饲养数量也在逐年提高，宠物在人们的生活中的地位越来越重要，宠物和人们的接触也越来越密切。宠物的健康是人们密切关心的一个重要问题。宠物疾病治疗上的巨大的经济投入，给宠物饲养者带来了很大的经济负担，同时也对人类的健康产生不良影响。众所周知，饲养抗病力强的宠物可显著降低用药和防疫成本，尽管控制饲养管理和环境卫生条件、预防接种和药物治疗在维持宠物健康、治疗个体疾病等方面发挥了重要的作用，但未能从治本的角度控制和消灭疾病的发生与流行。

目前，对宠物疾病的控制措施，主要是采用疫苗接种和抗菌素类药物治疗，然而，由于病毒类型繁多且变化快，疫苗的使用并不总是有效，同时由于细菌的抗药性产生，抗菌素的作用也受到一定的影响，造成一些重大细菌性和病毒性疾病反复暴发，使得宠物一直不能脱离疾病的困扰。另外，健康养殖是21世纪国民经济和社会发展的重大战略需求，只依靠疫苗和药物来增强宠物个体的抗病力、维持其健康状况已不符合绿色健康养殖这一世界主流理念。显然，仅仅从兽医角度已很难克服这一难题。因此在培育优良品种的同时，寻找一条安全可靠且经济可行的疾病防治途径，已是人们共同关心的紧迫问题。从长远来看，采用遗传学方法，从遗传本质上提高宠物的抗病能力，进行抗病育种，才具有治本功效。

1 宠物的免疫抗病系统

病原体在传染过程中，会遇到三道防御机制，即上皮防御机制、非特异性防御机制和特异性防御机制。当个体受到病原体侵染时，会调动这三方面的防御机制加以抵抗。宠物是否发病取决于侵染和防御机能相互作用的结果，防御机能强的便表现出自然抗病力，防御机能弱的便对疾病易感。抗病力按遗传基础的不同可分为特殊抗病力和一般抗病力。特殊抗病力是指对某种特定疾病或病原体的抗性，现有的研究结果表明，宿主体内存在一种分子，它可以决定异体识别及特异性异体反应，可以决定病原体的特殊附着力，当病原体进入体内后在体内增殖，决定能否导致宿主发病，而一些宿主体内缺少这种分子或其变体。一般抗病力不限于抗某一种病原体，它受多基因和环境的综合影响，病原体的抗原性差异对一般抗病力影响极小，甚至根本没有影响，这种抗病力体现了机体对疾病的整体防御功能。

2 疾病抗性遗传机制

疾病的发生一般是动物的遗传背景与其所处环境之间相互作用的结果。若某一动物在遗传上对一种疾病易感，则环境条件(包括常规疾病防治方法)可能仅对疾病的防治部分有效。一般认为，畜群的抗病性状属于阈性状和数量性状的范畴，往往受到基因、微效多基因与环境的共同影响(Axford等，2000)。其中，个体免疫力是衡量动物抗病能力的重要指标(Knap等，2000)，它属于数量性状。遗传病分为单基因控制和多基因控制。单基因遗传病是指受一对等位基因控制的遗传病，例如犬的先天性进行性运动失调和痉挛性轻瘫是由常染色体隐性基因cPa引起的神经系统遗传病;多基因控制的遗传病指既受多种遗传因素(多基因)又受多种环境因子影响的疾病，例如肢蹄软弱综合征。

3 免疫反应的遗传控制

疾病抗性通常由非特异性免疫和特异性免疫控制。非特异免疫是先天的无特殊针对性的天然抵抗力，与机体的组织结构和生理功能有密切关系。在抗感染过程中，这种免疫发挥作用快，范围广泛，是抗感染的第一道防线。特异性免疫在于识别特异抗原，识别“自我”与“非我”及免疫记忆。免疫系统通过抵抗传染病和协调对未知外来抗原的免疫反应以保护犬的健康。犬的免疫系统由淋巴前体细胞分化成T细胞和B细胞，实现细胞免疫与体液免疫。与其它体细胞不同，淋巴细胞有一套综合的遗传机制，包括基因片段重排，非模板体细胞点突变和模板体细胞点突变，从而产生大量T细胞受体(TCR)和B细胞受体(BCR)表型类群，并由此适应抗原环境。例如BCR是一种膜免疫球蛋白(Ig)，被视为 B细胞的表面抗原受体，抗原识别是通过免疫球蛋白多肽链的重链和轻链的可变区域完成的，并产生相对应的抗体。

4 宠物抗病常规育种

宠物的抗病育种受多种因素制约:各种病原微生物与宿主存在复杂关系，宿主抗性的遗传机制极其复杂;多数疾病缺乏抗性可靠的指示性状;病原体迅速变异并形成能克服宠物抗性的新品系;抗性与生产力性状间有时存在负相关;对一种疾病的抗性选择可能导致对另一种疾病的易感性增高。很多研究者对抗病性的选择方法进行了探索，在抗病育种研究中，宠物的抗病力指对病原(如病毒、细菌、真菌、寄生虫等)的抵抗能力或易感性，多数被认为是属于低到中等遗传力水平的数量性状 (施启顺，1995)。宠物在多种疾病方面存在遗传差异，从长远来看，在选育过程中开展抗病育种从遗传素质上提高对病原的抗性，并结合免疫接种来控制疾病。

常规育种方法主要依据生产性状的表型和系谱记录的成绩对个体的育种值进行估计。在直接接触或人工接种病原体的环境下对抗病个体进行直接选择。该法具有直观、准确等优点，但由于疾病性状属阈性状，在众多研究中，对疾病性状的测量最容易被忽视，因为疾病性状难以测量，极端情况下只能区分感染或不感染。又由于抗病性的遗传力较低，根据生产记录直接选择的效果较差，且在疾病未发生时抗病性无法表现，而无法选择。用病原体或疫苗对种畜，其同胞、后裔或克隆进行攻毒以选择。疾病攻击影响因素较多，如攻击水平、宿主健康水平、以前是否接触过该疾病等。进行疾病攻击涉及许多问题，包括有些疾病性状呈杂合阳性，有的甚至不表现特定特征，难以进行准确选择;难以确定不同疾病所攻击的程度和标准;同时还应考虑抗病力和免疫应答能力同生产性状之间的相关。若为负相关，选择就有困难。

5 宠物抗病分子育种

随着现代分子遗传学、分子免疫学等飞速发展，推动了抗病遗传育种在分子水平的突破并取得迅猛发展。科学家试图寻找与抗病力有关的遗传标记或者寻找这些基因本身，通过标记辅助选择(MAS)来进行抗病分子遗传育种。人们在研究基因组结构时发现，控制生物性状的基因在基因组中并不是随机分布的，往往是有相关功能的基因成簇分布，在这一理解基础上，Geldermann提出了控制数量性状的数量性状座位(QTL)的概念，一个QTL是基因组中占据一定染色体区域，控制同一性状的一组微效多基因的集合，一个数量性状可能受到多个这样的基因决定簇的影响。目前定位动物抗病力或免疫应答QTL的方法主要有两大类:即基因组扫描法、候选基因法。

5.1 遗传标记辅助抗病育种

标记辅助选择就是借助分子标记，区分目标性状的主基因座位或数量性状基因座位，并在此基础上应用于宠物育种实践，从而由操纵数量性状的表现型过渡到操纵基因型，实现真正的基因型选择。这种方法主要是确定抗病性状的遗传标记，定位与抗性性状紧密连锁的DNA分子标记，通过间接对标记选择，而达到抗病选择的目的，因其实施简单，准确性较高，成本低，可进行早期选择，是当前育种中较实用的方法。另外，标记辅助渗入(MAI)也得到广泛应用，主要是利用遗传标记进行目的基因渗入和利用遗传标记选择背景基因型。

5.2 基因组扫描法

基因组扫描法是利用覆盖整个基因组的遗传标记，检验每个遗传标记或标记区间与数量性状的连锁关系，进而确定各个QTL的效应大小和在基因组中的位置。该方法特别有助于在整体上了解各个数量性状座位对表型效应的相对重要性。进行遗传连锁分析的前提是必须有一个恰当的资源家系和大量遗传标记。基因组扫描法通常包括四个步骤:首先是进行资源群体的设计;其次是DNA样品的收集和性状表型值的记录;第三是确定标记基因型;第四是对基因型和数量性状数据进行统计分析，检测QTL并估计其参数。基因组扫描法的缺点是成本较高，耗时较多，同时所定位的 QTL的精度一般较低。

5.3 候选基因法

候选基因法途径是根据已有的生理生化知识以及对复杂数量性状的剖析，推断基因可能参与性状的形成，预先选定一些基因，通过分子生物学方法检测这些基因及其分子标记对特定数量性状的效应，筛选出对数量性状有影响的基因和分子标记，并估计出它们对数量性状的效应值。最后在分子生物学水平证实基因的变异能否带来真实的表型变异。候选基因法分析的基本步骤:首先是选择候选基因;其次是获得候选基因的序列信息;第三是揭示候选基因内的多态性;第四是选择用于进行候选基因分析的群体;第五是研究候选基因与性状的关系;第六是证实所发现的候选基因与性状的关系。候选基因法的优点在于不必建立资源家系，费用低，可操作性强，所测结果便于在育种过程中直接应用。缺点在于只能利用生物信息学已知的基因，而这样的基因是有限的，且很有可能所发现的候选基因的效应实际上是它与一个或几个相邻的QTL或其他候选基因之间的连锁不平衡所造成的。

5.4 基因转移法

依据抗性基因转移到动物体的部位，可将其分为两类:一类是核酸免疫，将外源基因注射到动物体细胞内，使其在体细胞内表达并获得抗性，这种抗性不能通过世代交替而延续。另一类是转基因动物，就是将外源基因转移到动物受精卵内组成一个融合基因，使其在动物体内整合和表达，产生具有新的遗传特性的动物，并能将新的遗传信息稳定传递给后代。其技术路线是:选择所需目的基因并进行克隆，与适当的调节启动子结合重组形成可转移的外源基因，在宿主细胞染色体上整合外源基因，外源导入基因在宿主体内表达，对转基因动物的子代的基因整合、表达情况进行检测。较有价值的侯选基因包括干扰素基因、干扰素受体基因、抗流感病毒基因、反义核酸、MHC基因、核酶、病毒衣壳蛋白基因和病毒中和性单克隆抗体基因等，今后还将会有更多的基因。

6 展望

从世界范围来看，目前对疾病控制主要是从兽医角度进行的，从育种学角度进行的抗病育种研究还处于较低水平。主要由于目前开展抗病育种还有很多困难，例如:抗病性的遗传机制非常复杂且受环境影响较大;病原微生物的遗传特性及与宿主动物的相互关系也十分复杂;抗病性或易感性指标难以测定，且缺乏进行间接选择的可靠标记;病原微生物变异迅速，易形成能克服抗病犬的变异品系;等。但经过近些年的努力，对遗传结构、基因表达规律、机体的防御系统及病原体的遗传差异上积累了丰富的资料，为利用候选基因法和分子标记辅助选择实施抗病育种展示了美好的前景。相信随着分子生物学和基因工程技术的进一步发展以及抗病育种潜在的巨大经济效应，将会使抗病育种成为宠物育种的一个热门领域。

［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］施启顺.畜禽某些疾病的遗传控制与抗病育种［J］.中国畜牧杂志，2004，40(2):36－39.

［4］朱猛进，吴珍芳，赵书红.猪抗病育种研究进展及对几个认识问题的讨论［J］.中国畜牧兽医，2007，34(4):63－66.

［5］唐国庆，王金勇，李学伟.猪抗病育种研究进展［J］.中国畜牧兽医，2002，29(6):29－32.

［6］亓小红，张丽香，李明，等.家畜抗病机理和抗病育种［J］.天津农学院学报，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

刘成武(1975－)，博士，公安部警犬技术学校(中国刑警学院警犬技术系)副教授。

南会林(1958－)，校长，公安部警犬技术学校(中国刑警学院警犬技术系)教授。