实验用小型猪在遗传学上可分为近交系和封闭群,由于近交系与封闭群具有不同的遗传特点,因此,应分别选择相应的繁殖育种方法。由于大型动物的近交衰退明显,至今国际上还没有公认的近交系实验小型猪培育成功。因为畜牧学上的近交系概念比实验动物学的概念更宽泛,而早期的小型猪培育工作主要由畜牧学专家完成,因此,目前仍然将一些近交培育的小型猪也称为近交系,例如,美国培育的NIH小型猪近交系,针对移植研究进行了近交培育,获得SLA抗原近交选育模型;我国培育的五指山小型猪近交系,利用一对种猪的后代,经过了18个世代的近交选育(早期没有完全按照兄妹交配或亲子交配繁育);我国培育的版纳微型猪近交系,经过超过20世代的近交培育,品系内还存在遗传分化现象,至今也没有获得实验动物学领域的权威认定。本节关于近交系的繁殖育种,主要参照实验动物学的近交系要求进行描述,也参考了北京市地方标准的内容。
(一)近交系
实验动物学中,近交系定义为在一个动物群体中,任何个体基因组中99%以上的等位位点为纯合的动物品系。经典近交系经至少连续20代的全同胞兄妹交配培育而成。品系内所有个体都可追溯到起源于第20代或以后代数的一对共同祖先。经连续20代以上亲子交配与全同胞兄妹交配有等同效果。
近交系实验动物的繁育原则是保持近交系动物的同基因性及其基因纯合性。由于近交衰退,大型动物的近交系培育十分困难,至今还没有公认的严格意义上的小型猪近交系育成。近交系实验用小型猪可以参照啮齿类实验动物近交系的繁育方法进行繁殖生产。一般分为基础群、血缘扩大群和生产群。当近交系小型猪生产供应数量不是很大时,一般不设血缘扩大群,仅设基础群和生产群。
1.基础群 设基础群的目的,一是保持近交系自身的传代繁衍,二是为扩大繁殖提供种动物。基础群实验用小型猪严格以全同胞兄妹交配方式进行繁殖;基础群应设小型猪个体记录卡和繁殖系谱;基础群动物不超过5~7代都应能追溯到一对共同祖先。
基础群育种的基本方法有三种:
(1)单线法:从近交系原种选出3~5对兄妹进行交配,从中选出生产能力最好的一对作为下一代的繁殖亲本;从其子代中再选出3~5对进行交配,从中选出一对作为下一代的亲本,依此类推。此法优点是个体均一性好,缺点是选择范围太小,易发生断代的危险,在实践中一般不予采用。
(2)平行线法:从原种选出3~5对兄妹进行交配,每对生产的子代中分别选留下一代种猪,平行向下延续。此法优点是选择范围大,有利于种的维持。其缺点是个体不太均一,易发生分化,长期下去可使动物分成不同的亚系。
(3)优选法:从每个世代的同一双亲选择6对全同胞,每对都选自同一双亲的子代同胎兄妹,在繁殖过程中,每一代均保持6对,当某对不怀孕或生产能力低时,则可以从另一对所生的后代中选择优良者加以代替。这种代替,可以是一对,也可以从雌雄中选一头。这种方法保留了上述两种方法的优点,克服了其缺点。
2.生产群 设生产群的目的是生产供应实验用近交系小型猪。生产群种小型猪来自基础群。生产群实验用小型猪一般以随机交配方式进行繁殖;生产群小型猪应设立繁殖记录卡;生产群小型猪随机交配繁殖代数一般不应超过4代。
(二)封闭群
实验动物的封闭群是以非近亲交配方式进行繁殖生产的动物种群,在不从外部引入新个体的条件下,至少连续繁殖4代以上。封闭群实验用小型猪必须符合以下要求,具有明确的品种背景资料,包括品种名称、繁殖代数、主要生物学特性等,并能充分表明新培育的或引种的封闭群实验用小型猪符合封闭群定义的规定;用于封闭群保种及生产的繁殖记录卡应清楚完整,繁殖方法科学合理;经遗传检测(微卫星标记检测法)质量合格。
实验用小型猪封闭群的繁殖原则是尽量保持小型猪的基因异质性及多态性,避免近交系数随繁殖代数增加而过快上升。因此,作为繁殖用原种的封闭群动物引种数量要足够多,一般不能少于25对无血缘关系的动物,而且种用动物必须遗传背景明确,来源清楚,有较完整的资料(包括种群名称、来源、遗传基因特点及主要生物学特性等)。
封闭群实验动物每代近交系数增量应不大于1%,封闭群的种群大小、选择方法及交配方法是影响封闭群的繁殖过程中近交系数上升的主要因素,应根据种群的大小,选择适宜的繁殖交配方法。
1.当封闭群中每代交配的雄种动物数目为10~25头时,一般采用最佳避免近交法,也可以采用循环交配法。
2.当封闭群中每代交配的雄种动物数目为26~100头时,一般采用循环交配法,也可以采用最佳避免近交法。
3.当封闭群中每代交配的雄种动物数目多于100头时,一般采用随选交配法,也可以采用循环交配法。
(三)遗传监测
遗传品质是影响实验动物质量的重要因素,小型猪的遗传特征、品种/品系特点、生物学特性均与遗传密切相关,遗传质量控制一方面需要有严格的保种和生产繁殖管理,另一方面定期的遗传质量监测也是了解小型猪的遗传控制情况,确保遗传质量的重要措施。
1.近交系实验用小型猪的遗传质量监测 在近交系实验用小型猪中,对于基础群,凡在子代留有种猪的双亲动物都应进行检测。对于生产群,随机抽取非同窝成年猪,公、母各半,种母猪数量少于100头的生产群,抽检数量为6头;种母猪数量大于100头的生产群,抽检数量不少于6%,近交系实验用小型猪生产群每年至少进行一次遗传质量检测。
实验动物遗传质量检测方法很多,包括生化标记分析法、免疫学方法、形态学方法和分子生物学方法等。北京市地方标准《实验用小型猪第3部分:遗传质量控制》规定采用微卫星DNA标记检测方法,这是基于微卫星具有丰富的多态性、位点数量多并且分布广,检测方法简便、快速、稳定性好和结果可靠等优点,而且猪的可供选择的微卫星位点丰富,前人做了大量工作,方法比较成熟。
采用微卫星DNA标记检测法进行小型猪的遗传质量检测,若检测结果与标准遗传概貌完全一致则判定为未发现遗传变异;若检测结果有一个位点的标记基因与标准遗传概貌不一致则判定为遗传发生变异。所有样品检测位点的等位基因都符合品系的特征,没有新的等位基因出现为合格实验用小型猪近交系,否则判为不合格。
2.封闭群实验用小型猪的遗传质量监测 在每个封闭群中随机抽取非同窝成年猪,公、母各半,群体数量少于100头时,抽样数量应不低于15头;当群体数量大于100头时,抽样数量应不低于30头。封闭群实验用小型猪生产群每两年至少进行一次遗传质量检测。
采用微卫星DNA标记检测法对封闭群实验用小型猪进行检测,群体内遗传变异采用平均杂合度指标或群体平衡状态方法进行评价。当平均杂合度在0.5~0.7时,且期望杂合度与观测杂合度经卡方检验无明显差异时,判定为合格的封闭群实验用小型猪群体。或用群体是否达到平衡状态来判定,如果没有达到平衡状态,说明群体的基因频率或基因型频率发生变化,该封闭群实验用小型猪群体判为不合格。