活体保种效果监测在地方家禽中的应用现状及展望

甘达峰，单艳菊，谢兵红，束婧婷，刘一帆*

（1.国营崇仁县畜牧良种场，江西抚州 344200；2.江苏省家禽科学研究所，江苏扬州 225125）

我国广袤的疆域和悠久的历史孕育了丰富的畜禽遗传资源。根据2021 年国家畜禽遗传资源委员会办公室公布的 《国家畜禽遗传资源品种名录》，我国现拥有国家级地方品种114 个，其中包括一系列品种性能优异、特色鲜明、国际知名的地方家禽品种，如狼山鸡、丝羽乌骨鸡、仙居鸡、济宁百日鸡、北京鸭、百子鹅等，为我国家禽产业的持续健康发展提供了宝贵的资源库。

但在数十年前，受经济利益的驱动，大量引进国外高产品种，地方家禽遗传资源受到明显冲击。一部分品种被盲目杂交形成专门化品种，品种开始混杂，一部分没有性能优势的品种群体数量逐渐下降，甚至濒临灭绝或灭绝。农业农村部在 “十三五” 期间公布的濒危地方家禽品种名录中金阳丝毛鸡、四川麻鸭、雁鹅等11 个品种处于濒危或濒临灭绝状态，烟台糁糠鸡、陕北鸡、中山麻鸭3 个品种已经灭绝。加大对地方家禽遗传资源保护力度已经到了刻不容缓的地步。

目前应用在家禽上的保护方式主要有2 种：活体保存和冷冻保存，其中活体保存是最常用的保护方式，根据不同的保种目标和保种条件形成了不同的保种方法。随着国家和社会对保种力度的不断加大，保种效果监测越来越受到保种单位的重视，为评估不同保种方法的保护效果，为优化保种方案提供了关键的技术支撑。本文从我国地方家禽活体保种现状、活体保种效果监测方法的分类、应用现状和新技术发展等方面进行阐述，以期为开展地方家禽品种保护和相关研究提供参考。

1 我国地方家禽活体保种现状

目前我国主要采用活体保种场和基因库的方式进行地方家禽品种保护。目前已经支持建设了国家家禽遗传资源保种场50 个，保护品种主要为 《国家级畜禽遗传资源保护名录》 收录的地方家禽品种，还建设了5 个国家家禽遗传资源基因库，分别位于江苏（鸡和水禽）、浙江（鸡）、福建（水禽）和广西（鸡）。地方鸡保种场一般采取原地保种的形式，即保种场主要建立在品种原产地，能维持品种与生长环境相关的性能特征。而基因库主要采用异地保种方式，适合于原产地缺乏保种条件的地方品种进行抢救性保护，群体数量和纯度恢复后可以逐步向原产地回输。目前部分珍稀濒危品种通过原地和异地方式同时保护，有效保障了资源安全。

随着畜禽保种理论的发展，已逐渐形成了适合家禽活体保种的一系列保种方法，包括家系等量随机选配法、家系等量轮回选配法和随机留种选配法等[1]。其中家系等量随机选配法是基于随机保种理论，并结合我国保种实际而诞生的一种方法，已经被国内地方家禽保种单位广泛采用。

2 活体保种效果监测方法

2.1 表型性状监测

畜禽遗传资源保护最主要的目标是维持品种的生产性能稳定和重要特性不丢失。目前常用于保种效果监测的表型指标包括体型外貌、生长发育、产蛋性能、肉蛋品质、屠宰性能和饲料利用率等。通过对每个世代保种群体标进行表型指测定，并分析各世代之间的变化趋势，从而判断品种的生产性能和关键特性是否被有效保存。

目前已有许多报道利用表型监测分析了地方家禽品种的保护效果。王海龙等[2]分析了1979—2019 年北京油鸡保种群体的外貌特征记录，发现近40 年来该品种的关键特征如凤冠、五趾、胫羽等均呈现稳定变化趋势，说明该品种活体保种效果较好。张扬等[3]通过对浙东白鹅异地保种和原产地群体的生产性能指标进行对比，发现2 个群体在体重、体尺等指标上均无显著差异，说明异地小群保种能有效保存品种特性。

通过表型性状监测保种效果具有经济、高效、快捷等优势。然而畜禽性状的形成是遗传和环境的共同结果，仅仅通过表型性状监测无法了解真实的保护效果，有必要在分子水平对保种效果进行监测。

2.2 分子标记监测

丰富的遗传多样性是开展品种选育提高的基础，因此，维持遗传多样性不降低也是活体保种的主要目标。随着多样性标记监测技术的发展，可用于保种检测的分子标记类型逐渐丰富，基于分子标记的监测指标体系也愈发完善。

2.2.1 微卫星标记

微卫星标记（Microsatellite marker）也称为简单序列重复（Simple sequence repeat，SSR）标记或简单核苷酸重复（Simple nucleotide repeat，SNR）标记，是一种常用的分子标记技术。微卫星标记基于DNA 序列中的短重复序列，通常由2～6 个碱基组成，如CA、CT、AT 等。微卫星标记的分析通常通过PCR 扩增目标DNA 序列中的微卫星位点，并通过测定扩增产物的长度变异来获得不同个体之间的遗传信息。由于微卫星标记具有高度的多态性、遗传稳定性和重复性，已成为畜禽保种效果评价中最常用的分子标记技术之一。

李惠龙等[4]应用5 个微卫星标记评估了2 个寿光鸡群体的保种效果，共检测到等位基因53个，2 个群体的平均多态信息含量分别为0.543和0.465，杂合度分别为0.601 和0.523，并通过UPGMA 聚类显示2 个群体遗传相似性较高，说明寿光鸡保种效果较好。刘雅丽等[5]选择28 对微卫星标记检测仙居鸡第9 和10 世代2 个保种群体的遗传结构，通过世代间的遗传差异分析仙居鸡的保种效果，结果发现第9 和10 世代各座位平均等位基因数为5.5 和5.9 个，平均多态信息含量分别为0.5828 和0.5856，平均期望杂合度分别为0.6165 和0.6174，2 个世代间相似性系数为0.9735，表明仙居鸡采用家系等量留种轮回交配法进行保种可行。左瑞华[6]采用6 个微卫星标记对皖西白鹅保种群遗传多样性进行了动态监测，发现与2005 年相比，2011 年皖西白鹅等位基因数量明显下降，且杂合度从0.38 降至0.319，说明皖西白鹅遗传多样性逐年降低，可能与该品种长期闭锁选育有关。综合以上结果，可以发现微卫星已经广泛应用于地方家禽保种效果评价中。但由于多态性相关偏低、试验操作繁琐等原因，微卫星标记应用于地方品种保种效果评价具有一定的局限性。

2.2.2 线粒体DNA 多样性

单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphism，SNP）指基因组中单个核苷酸发生变异，是最为常见的遗传变异类型。研究发现，线粒体DNA（mtDNA）发生突变概率明显高于基因组其他区域，因此，该区域DNA 序列上的SNP 是开展品种遗传多样性检测的理想标记[7]。王荣琼等[8]通过线粒体D-loop 区域直接测序研究了盐津乌骨鸡的保种效果，发现群体中核苷酸变异位点由2005 年的40 个降低至2018 年的24 个，母系世系由6 个降低至4 个，表明该品种保种效果欠佳。莫国东等[9]利用线粒体DNA D-loop 标记对来自4 个保种场的广西三黄鸡保种效果进行分析，共鉴定到31 个变异位点，群体平均核苷酸多样性和单倍型多态性分别为0.01379 和0.644，遗传多样性较为丰富；进一步通过网络中介分析发现，广西三黄鸡具有5 个血统来源，主要为周边地方鸡血统，但也存在少量外来商业鸡种血统，提示个别保种场需要提纯保种。屠云洁等[10]利用线粒体细胞色素C 氧化酶亚基I（COI）基因多态性作为研究工具，分析了狼山鸡保种群1～5 世代的保种效果，结果在狼山鸡1 和5 世代均鉴定到相同的6 个突变位点，2 个世代单倍型多样性分别为0.276 和0.333，说明该品种保护效果良好。尽管线粒体SNP 标记拥有多态性高、分析成本低等优势，也难以完全满足不断发展的地方品种保种评价需求。因此，越来越多的学者开始关注基因组水平的SNP 标记在地方品种保种评价中的应用。

2.2.3 基因组水平的SNP 标记

单核苷酸多态性标记具有高度的多态性和稳定性，而且分布在整个基因组中。随着测序技术的快速发展，低成本、大规模获取覆盖基因组的SNP 标记的能力得以实现，推动了相关技术在群体遗传分析、性状关联分析、个体识别鉴定等领域的广泛应用。与微卫星和线粒体DNA 等其他标记相比，基因组水平的SNP 在标记多样性方面具有无可比拟的优势，但也存在价格昂贵和分析耗时等缺点。

目前，常用于保种效果监测的基因组SNP 检测技术包括全基因组重测序、简化基因组测序和SNP 芯片等。全基因组重测序可以对整个基因组进行测序，为SNP 标记的检测提供全面且高分辨率的信息。简化基因组测序是基于限制性内切酶随机对基因组片段进行测序，可以降低成本和测序量。而SNP 芯片是一种基于高通量芯片技术的分型方法，具有准确性高和时效快等优点。

Zhang 等[11]通过简化基因组测序分析了国家级地方鸡种基因库（江苏）保存的白耳黄鸡、北京油鸡和狼山鸡的保种效果，发现3 个品种遗传多样性均较高，群体结构分析发现各个品种内没有明显分化；通过LD 和ROH 分析也显示各个品种均维持较低的近交程度，说明该单位采取的保种方案科学可行。李毅毅[12]采用全基因组重测序技术分析了固始鸡不同世代和不同保种方式保种群体遗传多样性和群体结构的变化，共获得19.3Mb 高质量SNP 用于后续分析，发现原位保种群的遗传多样性高于异位保种群，且随着世代变化有所降低，通过进化树和主成分分析发现各个群体均未出现明显分层，还通过FST 分析鉴定到了一系列与保种过程相关的候选基因。李凯航等[13]采用 “京芯一号” SNP 芯片对浦东鸡群体进行了群体结构分析，结果显示群体期望杂合度为0.3786、观察杂合度为0.3805，说明该群体的遗传多样性较低，同时利用聚类分析将300 只公母鸡划分为38 个家系。Zeng 等[14]通过全基因组重测序分析了不同保护方式下的地方鸡种的遗传变异变化规律，发现3 个地方鸡种的遗传多样性和分化在原产地保护过程中升高，而在异地保护过程中遗传多样性有降低趋势，可能是由于在原产地保种历程中，其保存和持续收集的品种类群（类型）更为全面，而异地保种群一直未再有品种其他类群（类型）引入。为评价高邮鸭原种场的保种效果，刘宏祥等[15]利用简化基因组测序分析了原始群体和保种群体的遗传多样性差异，结果发现与原始群体相比，原种场群体遗传杂合度保持不变，近交系数有所下降；原种场群体与环境应激和甲基化调控相关的基因受到了一定程度的选择，表明高邮鸭原种场群体保种效果较好。目前，应用基因组测序或SNP 芯片能够获得最为全面科学的保种效果评价结果，但过高的成本限制了该技术的大规模推广应用。

3 家禽活体保种效果监测技术的发展趋势

尽管目前已经存在一系列保种效果监测方法，但这些方法在生产中的大规模应用受到一些弊端的限制。如微卫星和线粒体DNA 标记由于多态性较低，功能较为单一，难以适应日益复杂的保种需求。重测序和固相芯片虽然近年来价格有所降低，但对于保种单位来说仍然是一笔不小的经济负担。随着近年来国家对地方畜禽遗传资源保护重视程度的提高，保种单位对开展保种效果监测的需求越来越大，因此，建立一种科学、高效、低廉的保种效果监测技术成为当前保种研究领域的热点方向。

靶向测序基因型检测（Genotyping by target sequencing，GBTS）技术是一种结合了简化基因组测序和固相芯片特点的基因组SNP 检测技术[16]。该技术通过针对性设计能够特异性捕获目标区域的引物或探针，并以此对目标区域进行高深度测序（100～300×）获得基因型结果，具有准确度高、成本低廉、定制性强的明显优势。目前该技术已经广泛应用猪、鸡、羊等畜种中，用于保种和选育相关芯片的开发。江苏省家禽科学研究所的研究人员已经利用GBTS 技术开发了一种适合中国地方鸡种保种监测的液相SNP 芯片，共收录了5847 个在基因组分布均匀的SNP 位点，已经获得国家发明专利授权（ZL202210206840.8）。芯片位点来源于33 个地方鸡品种全基因组重测序数据分析结果，保证了位点在地方鸡群体中拥有较高的检出率和遗传多样性。在多个群体中的应用结果表明，该芯片在遗传多样性评估方面的性能与微卫星标记相当，同时还能满足系谱校准、群体结构分析等保种需求，可以为地方鸡保种单位优化保种方案、提高保种效果提供技术支撑。

4 展望

地方家禽遗传资源的生物多样性是满足产业需求日益发展的关键物质基础，也是开展相关科学研究的宝贵资源。保种效果监测作为家禽保种工作的关键环节，随着活体保种方法以及生物保种技术的不断发展，保种效果监测在今后必将发挥着越来越重要的作用。为进一步完善保种效果监测方法体系，有必要开展适合活体监测的新多样性标记的筛选，同时应加快建立技术标准，用于大规模的推广应用。