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代謝組學:基因選種中缺失的環節

戈定軍 譯

以代謝組學選種,可以提高難以測量的性狀之遺傳效益,透過將全代謝組數據與表型,譜系和基因組數據結合起來。代謝組是從樣品中代謝物的完整集合,並在DNA和表型之間的鏈中形成鏈接。

育種技術正在不斷發展,如:基因組選種,全基因組測序,最佳貢獻選種和基因編輯等,新代謝組學選種,是一種基於新信息源的新興育種技術,即核磁共振(NMR)代謝組學。 NMR代謝組學,可測量個體樣品中的所有代謝物。

完整的代謝產物(稱為全代謝組數據),與生物學途徑中的生理活性水平相關,該生物學途徑始於DNA水平,並最終達到性狀表達。反過來,生理活動的水平,受個體從其父母遺傳的基因,以及來自其環境的線索的調控。可以利用全代謝組數據,與遺傳基因之間的這種聯繫,來增加理想表型性狀的遺傳潛力,例如豬的飼料效率和肉質。

 核磁共振(NMR)測量,是通過使用NMR光譜儀,根據來自豬的血液樣本所進行的。 

增加遺傳潛能

育種之選種,是通過選種,選出具有遺傳優勢的選種候選物,作為下一代的親本,從而增加了豬的遺傳潛力。遺傳潛能的增加(以下稱為遺傳增益)是依準確性的直接結果,通過這種準確性,我們可以預測每一代選種候選物的育種值。育種值越準確,我們選種具有遺傳優勢的候選基因,其的可能性就越高,從而導致更高的遺傳增益。

不幸的是,豬以及其他物種中,大多數性狀的育種值準確性不高。大多數性狀的範圍為10%至40%,這突出表明我們僅實現了理論上可能的一小部分遺傳增益。主要原因,是當前用於預測育種價值的信息(表型,系譜和基因組數據)不能充分描述豬的遺傳潛能。顯然還需要其他信息源,而這正是整個代謝組學數據發揮作用的地方。

飼料效率是一個明顯的特徵,全代謝組數據,可能會貢獻尚未利用的信息。

增加遺傳增益以提高飼料效率

先前的研究表明,代謝組學選種,可以增加遺傳增益。對於豬的飼料效率,增幅可能高達25%。飼料效率是一個明顯的特徵,全代謝組數據可能會貢獻尚未利用的信息,這是由於在個別層級進行精確測量的費用和困難所致。實際上,大多數豬隻育種程序,並未記錄所有選種候選者的表型飼料效率信息。

潛在的肉質好處

要獲得難以測量的性狀的遺傳增益具有挑戰性,因為如果沒有準確的表型,就無法估計這些性狀的個體動物的遺傳潛力。代謝組學選種,對於諸如肉質之類的性狀可能特別有用,因為這很難在活著的候選候選豬中進行衡量,而且信息通常只能從已被宰殺的同胞或同胞中獲得。

聯合研究項目

DanBred育種計劃是丹麥種豬育種計劃,在開發和實施最新的先進育種技術方面,有著悠久而堅實的歷史。例如,自2010年以來,基因組選種(包括對所有育種候選者的DNA檢測),一直是育種計劃不可或缺的一部分。現在,該公司希望通過代謝組學選種聯合研究項目,為新的選種形式,設定豬和大麥選種的步伐,於2020年1月開始。

(詳細內容請參閱2021年2月號現代養豬第52頁)