动物遗传资源的保护与利用

一、世界性的畜禽资源危机

（一）动物生产在世界范围内面临着品种资源的锐减问题在动物生产中，家畜家禽以肉、奶、蛋、毛、皮、羽、畜力和有机肥等形式提供了人类30%到40%的需求，这些都来源于40多个畜禽种类的大约4 500个品种，它们是人类社会现在和未来不可缺少的重要资源。据联合国粮食与农业组织（FAO）1993年统计，大约30%的家畜品种资源处于消亡状态。据1995年WWL-DAD的资料表明，许多家畜品种正面临灭绝的威胁，在1433个调查品种中，大约有27%处于灭绝的边缘。由此可以推测，目前全球的五千余个品种中，大约有1200到1600个品种处于危险境地，每年大约有50多个品种消失。此外，还有相当大一部分品种的数量正日益减少。

地方品种的灭绝，不仅是现有资源丢失的问题，同时也是动物育种素材的损失，可能对未来的动物育种带来不可估量的严重后果。

（二）《全球家养动物遗传资源管理战略》的制定

1．FAO的作用

在对动物遗传资源保护的行动中，联合国粮食与农业组织（FAO）承担了重要的角色，联合国环境规划署（UNEP）给予了大力的支持，此外联合国教科文组织、国际自然与自然资源保护联合会、世界资源协会等也作出了很大的贡献。FAO于1992年实施了发展中国家动物遗传资源保护与开发计划，它由五个部分组成：建立全球畜禽品种目录、品种保存、地方品种的保护与开发、生物技术应用、建立畜禽品种保护的国际法规。

2．《全球家养动物遗传资源管理战略》的制定

国际对动物遗传资源在粮食和农业方面的根本作用的认识日益增强，对动物遗传资源的保护已得到世界各国的高度重视，1992年6月的联合国环境与发展大会，由包括中国在内的167个国家共同签署了《生物多样性公约》，到1993年底其中的30个国家正式批准公约，我国自“六五”以来，就将动物遗传资源的发掘、鉴别和保护等方面的研究列为国家科技攻关项目，1994年我国正式颁布了《种畜禽管理条例》和《种畜禽管理条例实施细则》，1996年正式成立了国家畜禽品种遗传资源委员会和下属的各主要畜种的品种专业审定委员会，这些工作都极大地推动了对动物遗传资源的保护。

（三）动物遗传资源与生物多样性保护的关系

生物多样性有着非常广泛的含义，包括所有的微生物、植物、动物等物种及其所有的生态系统，是生命有机体赖以存在的生态复合体。生物多样性分为三个层次，即物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性，它是所有生命系统的特征，是生物发展的安全保障，对生物多样性的保护是生物系统持续发展的基础。

家养动物多样性是生物多样性中一个重要、而又独特的组成部分。它在物种多样性中占的比例很小，但是在遗传多样性中却非常重要，它是人类生活重要的生产资料，与人类社会生活关系非常密切，因此它的保护对人类社会持续发展具有更为重要的意义。动物品种和类型是构成家养动物多样性的重要形式，一个品种中汇集了各种各样的基因，可以在一定的环境中发挥作用，从而使品种表现出各种为人类所需要的特性。一个品种就是一个相对独立的特殊基因库，是培育优良品种和利用杂种优势的良好原材料。

二、我国丰富的动物遗传资源

（一） 中国拥有的动物资源

人类自12 000多年前开始动物驯化以来，已有约40多种哺乳动物和禽类被驯化，但在世界范围内广泛饲养的家养动物，主要有6种哺乳动物，即水牛、黄牛、山羊、马、猪和绵羊；4种禽类动物，即鸡、鸭、鹅和火鸡。

由于我国幅员辽阔、自然生态条件复杂多变，历史上形成了丰富的动物品种资源，是这一宝库的重要组成部分。

椐1992年统计，我国拥有家养动物22个种。

（二） 中国的家养动物品种

首批列入《中国家畜家禽品种志》的畜禽品种就有280余个，其中包含有部分培育和引入品种，这些品种、类群各有特点、特别是对产区的地理和生态条件有良好的适应性，

1．猪品种：太湖猪、东北民猪、荣昌猪、金华猪、香猪等。列入品种志的有48个地方品种、12个培育品种和6个引入品种。

2．牛品种：目前在我国饲养的一亿多头牛中，三河牛，南阳牛，延边牛，役用水牛等。在众多牛品种中，中国黄牛属于一种独立的类型，在全国牛存栏总数中占一半以上。列入品种志的牛种就有34个地方品种、4个培育品种和7个引入品种。

3．绵羊和山羊品种：蒙古羊、哈萨克羊和藏羊，的乌珠穆沁羊，滩羊，湖羊，皮优良的中卫沙毛山羊，辽宁绒山羊和内蒙古绒山羊、南江黄羊等。列入品种志的绵羊和山羊就有35个地方品种、9个培育品种和9个引入品种。

4．家禽品种：已列入品种志的地方品种就有鸡27个、鸭12个、鹅13个。其中有的成都黄鸡、内蒙古边鸡、辽宁大骨鸡，北京油鸡、惠阳三黄胡须鸡、清远麻鸡，仙居鸡，泰和鸡，藏鸡，以及狼山鸡、寿光鸡、固始鸡等兼用型鸡种。还有北京鸭，建昌鸭，狮头鹅等。这些品种大多是世界闻名的。列入品种志的家禽就有52个地方品种、9个培育品种和14个引入品种，其中包含引入的火鸡品种1个。

5．马和驴品种：蒙古马，建昌马，伊犁马、关中驴等。列入品种志的马品种有15个地方品种、11个培育品种和7个引入品种，以及6个改良马品种，驴品种10个。

此外，还有一些其它优良的畜禽品种，如以“王府驼绒”著称的阿拉善骆驼等。

（三）我国动物遗传资源的状况

虽然我国动物资源丰富，然而，中国家养动物资源目前也面临着严峻的形势，由于对遗传资源保存的重视不够，措施不力，许多有特点的地方品种处于濒危状态，433个家养动物品种，包括固有品种和育成品种，近30多年以来，数量在衰减，而九斤黄鸡、浦东鸡、早胜牛、邓川牛、西藏粗毛羊等基本已经灭绝。

牛的49个固有品种中，有20个数量锐减已限制本品种育种的效率，进而影响到品种的维持。水牛的18个品种中，上海水牛和温州水牛头数下降的趋势已危及品种保持。猪的76个固有品种中，28个数量持续下降，其中10个品种已濒临灭绝。12个育成品种也在衰落。鸡的60个固有品种中的26个及9个育成品种中的3个正在急速衰落。绵羊34个固有品种中24个正在大幅度衰减，其中枣北大尾羊已基本绝迹。马的26个固有品种中的13个、育成品种中的9个正在消亡。好在山羊、馿、牦牛、双峰驼、鸭、鹅、瘤头鸭的各品种大体能保持正常消长。

第二节 动物遗传资源保存与利用的理论和方法

一、保种的概念和意义

（一）保种的概念

动物遗传多样性保护就是要尽量全面、妥善地保护现有的动物遗传资源，使之免遭混杂和灭绝，其实质就是使现有的基因库中的基因资源尽量得到全面的保存，无论这些基因目前是否有利用价值，简称保种。

动物遗传多样性保护是指人类管理和利用这些现有资源以获得最大的持续利益，并保持满足未来需求的潜力，它是对自然资源进行保存、维持、持续利用、恢复和改善的积极措施。狭义的遗传多样性保存是其中的一个方面，通过维持一个免受人为影响而导致遗传变化的保种群来实现，可以是原位保存，即在自然生境条件下维持一个活体家畜群体，也可以是易位保存，即利用冷冻保存胚胎、精液、卵子、体细胞、以及DNA文库等。

（二）保种的意义

对动物遗传资源的保护主要有经济、科学、文化和历史等方面的意义：

1．经济意义：

现有动物遗传资源保存具有潜在的重要经济价值，在过去的几十年间，动物产品消费的变化和生产条件的改变，生产者都能够及时应变，在很大程度上取决于当时家畜、家禽群体中存在有相当广泛的可利用遗传变异。然而，对未来变化的性质和程度是难以准确预测的，因而对动物遗传资源保存的成本和效益进行准确分析是相当困难的，而要维持一个特定的保种群的成本是非常可观的。但是。这种投入与完全忽视动物遗传多样性保存，从而导致对未来变化丧失应变能力所带来的损失要低得多。研究表明，冷冻保存动物遗传资源的费用相对来说较低，虽然胚胎、精子等的收集和处理费用可能较高，但这些投入是一次性的，而且年储存费用较低，对遗传资源保存更为有利。

2．科学意义：

动物遗传多样性是动物遗传育种研究的基础，可以利用群体间以及个体间的遗传变异来研究动物的发育和生理机制，深入了解动物驯化、迁徙、进化、品种形成过程、以及其它一些生物学基础问题，因而遗传多样性保存对科学研究是很有价值的。对这些濒危动物遗传资源的保存，应该象对待一个国家其它文化遗产一样给予高度的重视。

二、保种的原理和方法

动物遗传资源的保存，即妥善地保存现有动物种群、家畜、家禽品种，使之免遭混杂和灭绝。严格地讲，要保存动物种群的基因库。

根据动物传资源多样性在不同层次的特点，可以采取不同的保种措施和方法。目前，在品种水平上的基本保存方法是原位保存。随着分子生物学技术的进步，冷冻生殖细胞和胚胎、以及DNA文库等易位保存方法，在动物遗传资源保存中也越来越广泛地得到应用。

（一）群体保种的遗传学基础

以群体为单位保存动物遗传资源，要求在相当长的时间内，维持群体的基因频率基本不变，群体的遗传结构得以保持。原位保存的传统方法要求尽量保存一个群体基因库的完整，由于自然界中不可避免地存在选择、突变、迁移和遗传漂变等因素，要想使基因库的每一个基因都不丢失是难以达到的。为此，根据群体遗传学理论，就需要有一个大的群体，并且实行随机交配，使之尽量不受突变、选择、迁移、遗传漂变等影响。

在实际的保种群体中影响近交系数增量的主要因素有：群体大小、性别比例、留种方式、交配系统、以及世代间隔等。

（二） 常规的保种措施

根据上述群体遗传学的基本原理，为了在整体上保持一个动物品种的遗传结构，一般应采取以下的措施：

① 划定良种基地：在良种基地中禁止引进其它品种的种畜，严防群体混杂。

② 建立保种群：在良种基地中建立足够数量的保种群。可根据畜种、资金等因素确定保种群的规模。

③ 采用各家系等量留种：在每一世代留种时，实行每一公畜后代中选留一头公畜，每一母畜后代中选留相同数量的母畜，并且尽量保持每个世代的群体规模一致，避免保种群体出现“瓶颈效应”。

④ 制定合理的交配制度：在保种群体中实行避免全同胞、半同胞交配的不完全随机交配制度，可以降低群体近交系数增量。还可以采用划分亚群，并结合亚群间杂交的方式。

⑤ 适当延长世代间隔，降低群体近交系数增量。

⑥ 保持外界环境条件相对稳定，控制污染源，防止基因突变。

⑦ 在保种群中一般不进行选择。

（三）新技术在保种中的应用

随着分子生物学、动物繁殖学、以及基因工程等生物技术的新成果的问世，为动物遗传资源的保存和利用创造了新途径。以下几个方面对遗传资源保存和利用产生重要的作用：

1．群体遗传变异分析

为了对现有畜禽动物遗传资源的种群内和种群间的遗传变异有一个全面的了解。随着分子遗传学技术的发展，对遗传变异的分析已经从表型、蛋白质多态深入到DNA分子水平，利用DNA多态性可以更全面、准确地分析种群的遗传变异。

2．冷冻保存配子和胚胎

（1）冷冻配子：冷冻精液的一个重要缺陷是，如果将来想要获得与现有遗传特性基本一致的纯种，必须通过利用冷冻精液对畜群进行一系列的回交。

冷冻卵母细胞、卵细胞的研究也在世界各地进行。获得成熟的卵母细胞需要手术或屠宰供体，这种做法不适用于濒危动物。从动物卵巢取未成熟的卵母细胞代替成熟的卵细胞是可行的。此项技术是其他保护方法的补充。

（2）冷冻胚胎 为了克服冷冻配子的缺陷，最好是结合冷冻胚胎来进行动物的易位保存。哺乳动物的冷冻胚胎自二十世纪七十年代初首获成功。

（3）细胞及核

（4）染色体

（5）DNA文库

3．繁殖新技术

繁殖新技术在动物遗传资源保存中已经发挥了越来越重要的作用，如超数排卵和胚胎移植（MOET）、胚胎分割和胚胎克隆等。

4．基因定位和DNA文库

近年来，一些高效率的DNA分子遗传标记将各种动物的遗传图谱研究推向实用化，通过基因定位将一些独特性能的基因定位于某一染色体特定区段，并测定基因在染色体上线性排列的顺序和相互间的距离。

构建了基因物理图谱后，可以将一些主效基因克隆出来，为转基因奠定基础，在同一物种个体间和不同物种间都能够进行基因转移。利用基因克隆技术可以组建动物基因组文库，长期保存DNA文库。这是一种最安全、最可靠、维持费用最低的动物遗传资源保存方法，可以在将来需要时，通过转基因工程，将保存的独特基因组合整合到同种、甚至异种动物的基因组中，从而使理想的性能重新出现于活体畜群中。

三、动物遗传资源的利用途径

（一）动物遗传资源的可持续利用

1．可持续性利用的观念

2．开发适应性遗传资源

3．实现可持续性利用与开发

4．保种与利用的关系

5．短期效益与长期利益的关系

6．保种地域的不平衡性

7．保种资金的筹集

（二）动物多样性信息系统

遗传资源是处于动态的过程，但在一定时期内也是相对稳定的，因此对遗传资源的监测需要确定较合理的信息收集时间间隔，

为了对全球现有的动物遗传资源进行监测和管理，FAO启动了一个全球家养动物多样性行动计划（DAD），并在国际互联网上建立了一个相应的信息系统网站（DAD-IS），在全球范围内致力于区域性和国家级保护这些不可替换资源免受破坏的行动，推动对这些资源持续、有效、合理的利用。它是一个综合性的全球家养动物遗传资源管理信息系统，在因特网上有网址，可以通过它直接了解在全球范围的动物遗传资源信息、动态、开发和利用，以及相关的研究活动等。

第三节 动物遗传资源保存与利用概况

一、动物遗传资源的状况评估

（一）评估的必要性

世界未来食物安全将依赖动物遗传资源，现在尚缺乏对粮食和农业有用的多数家养动物的生产性能和适应性方面的信息。更关键的是，还没有一个详尽的、世界范围的家养动物遗传资源名录，也没有一个可以识别濒危的动物品种的综合监测系统。

（二）评估的四个水平：

1．基线调查：全国性动物遗传资源调查。

2．监测：需要对动物遗传资源的群体调查进行监测，以便有效的管理和保护。

3．比较评估：需要增加动物品种独特品质的遗传和经济知识，以便制定开发战略，能短期和长期最好地利用这些特性。

4．比较分子测定：为了更好地确定保护目标，可以利用分子标记的方法，寻找那些性状不表现的遗传多样性。

二、濒危动物遗传资源监测

FAO的全球家养动物遗传资源数据库现有信息已超过25个畜种的3 800个品种。可以提供这些品种约75%的群体资料。进一步监测群体数量与状态，确定保护行动的类型与时间。公布了被列为濒危动物的名录。那些少于1000只繁殖母畜或20只公畜的品种属于濒危家畜，少于100只繁殖母畜或5只公畜的品种属于临界家畜。

群体资料表明，至少已经有30%的家畜品种达到濒危或临界水平，代表近900个家畜品种。在这900个品种中，约1/3饲养在研究所、农用公园或其他保护方式中。

三、动物遗传资源的管理

1．管理计划

动物遗传资源管理是一项庞大的系统工程，需要世界各国协调行动。制定一个完整合理的国家畜禽遗传资源管理计划应包括如下内容： 国家畜禽遗传资源的普查和分析，而且重点是地方品种； 建立高效率的遗传资源信息数据库； 确定具有独特遗传特性的群体和濒危家畜群体； 评定地方品种和引入品种的利用价值； 协调与其它国家和国际组织间的遗传资源保护行动； 促进家畜遗传资源管理和利用的研究。

2．品种信息数据库

在动物遗传资源管理中，品种信息数据库的建立是一项基础性的工作。从目前使用的中国畜禽品种资源数据库，可以对我国畜禽品种有一个比较详细的了解。

建立动物遗传资源数据库所需要的信息来源主要途径有：资源普查报告、有关职能部门的年度报告、公开发表或出版的论文和报告、各种专门学术会议或学位论文、以及一些未公开发表的内部资料等。对收集到的各种信息需要进行可靠性评定，筛选出能够正确反映畜禽实际情况的信息，经过整理、合并等技术处理，录入到数据库。需要经常性地补充和更新有关数据，以保证能够为动物遗传资源保存决策提供依据。