015221 Animal Science and Technology - Pirun Web Serverpirun.ku.ac.th/~agrpds/chapter1-49-2.pdf ·...
Transcript of 015221 Animal Science and Technology - Pirun Web Serverpirun.ku.ac.th/~agrpds/chapter1-49-2.pdf ·...
การปรบัปรงุพนัธุสัตว (Animal Breeding)
015221015221 Animal Science and TechnologyAnimal Science and Technology
ศกร คุณวุฒิฤทธิรณพรรณวดี โสพรรณรัตนภาควิชาสัตวบาล คณะเกษตรมหาวทิยาลัยเกษตรศาสตรEmail: [email protected] http://pirun.ku.ac.th/~agrpds/
หนังสืออานประกอบหนังสือหนังสืออานอานประกอบประกอบ
การปรบัปรงุพนัธุสัตว สมชัย จนัทรสวาง
Understanding Animal Breeding. R.M. Bourdon
Animal Science and Industry. Merle Cunningham and Duane Acker.
Modern Livestock & Poultry Production. James R. Gillespie.
ความรูเบื้องตนเกีย่วกับการปรับปรุงพันธุสัตวความรูเบื้องตนเกีย่วกับการปรับปรุงพันธุสัตว
การถายทอดทางพนัธุกรรมการถายทอดทางพนัธุกรรมการถายทอดทางพนัธุกรรม
การคัดเลือกและระบบการผสมพันธุการคัดเลือกและระบบการผสมพันธุการคัดเลือกและระบบการผสมพันธุ
เทคโนโลยีชีวภาพกับการปรบัปรงุพันธุเทคโนโลยีชีวภาพกับการปรบัปรงุพันธุเทคโนโลยีชีวภาพกับการปรบัปรงุพันธุ
ความรูเบื้องตนเกี่ยวกับการปรบัปรงุพันธุสัตวความรูเบื้องตนเกี่ยวกับการปรบัปรงุพันธุสัตว
การปรบัปรงุพนัธุสัตว เปนการประยกุตใชความรูทางวทิยาศาสตร เพือ่ปรบัปรุงพนัธกุรรมของตวัสตัว
การปรับปรุงพันธุสัตวAnimal Breeding
พันธุศาสตรเบื้องตน พันธุศาสตรประชากร
Simple (Mendelian)Genetics & Population
Geneticsพันธุศาสตรโมเลกุล
Molecular Genetics
พันธุศาสตรปริมาณQuantitative Genetics
ลูกตัวเมียทดแทนฝงู
เปนการประยุกตใชความรูทางวิทยาศาสตรเพื่อปรับปรุงหรือเปลี่ยนแปลงพันธุกรรมของตัวสัตว เพื่อใหไดสัตวรุนลูก (โดยเฉลี่ย) มีลักษณะที่พึงประสงค “ดีกวา” คาเฉลี่ยของสัตวรุนพอ-แม
แม พอ
ขอควรพิจารณาในการพัฒนาพันธุกรรมของสัตว☺ ตองการสัตวที่มีลักษณะอยางไร?
“No best animal for all situations.”☺ ลักษณะนั้น ๆ มีความสําคัญอยางไร?☺ ลักษณะนั้น ๆ วัดคาไดหรือไม อยางไร?☺ การแสดงออกของลักษณะนั้น ๆ สัมพันธกับการแสดงออก
ของลักษณะอื่น ๆ หรอืไม อยางไร?☺ การแสดงออกของลักษณะนั้น ๆ เปนผลมาจากอิทธิพล
ทางพันธุกรรมเพียงไร?
การคัดเลือก
วางแผนการปรับปรุงพันธุ
ผสมพนัธุ ประเมินคาทางพันธุกรรม
วัตถุประสงคของการปรับปรุงพันธุ
ขั้นตอนในการปรบัปรงุพันธุสัตว
เครื่องมือพื้นฐานที่สําคัญสําหรับนักปรับปรุงพันธุสัตวในการปรับปรุงหรือเปลี่ยนแปลงพันธุกรรมคือ
การคัดเลือกการผสมพันธุ
เครื่องมือพื้นฐานที่สําคัญสําหรับนักปรับปรุงพันธุสัตวในการปรับปรุงหรือเปลี่ยนแปลงพันธุกรรมคือ
การคัดเลือกการผสมพันธุ
ศพัทเบื้องตนทางการปรบัปรงุพนัธุทีค่วรทราบTrait ลักษณะที่สังเกตได
Phenotype (ลักษณะปรากฏ) ประเภทหรือระดับการแสดงออกลักษณะใดๆ ของสัตว
Genotype รูปแบบของยีนหรือรูปแบบทางพันธุกรรม
Environmental effects อิทธิพลจากปจจัยภายนอกอื่นที่ไมใชพันธุกรรมที่มีตอสมรรถภาพในการแสดงออกซึ่งลักษณะใดๆ ของสัตวแตละตัว
สีขนน้าํหนกัแรกเกิด
ขาว ดํา น้าํตาล25, 30, 32 กก.
Breeding Objectives and Industry Structure
EliteBreeders
Multipliers
End Users(commercial producers)
Germ Plasmseedstock
การถายทอดทางพันธุกรรม
ยนี, โครโมโซม และยโีนไทปยีน (gene)
• หนวยพื้นฐานของการถายทอดทางพันธกุรรม
• ชื้นสวนของ deoxyribonucleic acid หรือ DNA
• โมเลกลุที่สลบัซบัซอนเรียงตัวเพื่อเปนรหัสทางพันธกุรรมของสิ่งมชีีวิต
โครโมโซม (Chromosome)
• สายยาวของ DNA รวมตวักันอยูภายในนวิเคลียสในเซลของสิ่งมชีีวิต
• โครโมโซมจะอยูเปนคู โครโมโซมหนึง่จะถายทอดมาจากพอ และอกีโครโมโซมหนึง่จะถายทอดมาจากแม
• จํานวนคูของโครโมโซมจะขึ้นอยูกบัชนดิของสตัว
ชนิด จํานวนโครโมโซม (แทง)โค 60มา 64แพะ 60สุกร 38แกะ 54ไก 78ไกงวง 80
โลกสั (locus) ตําแหนงของยีน
ที่แตละโลกสั จะเปนตําแหนงของคูของยีนคูของยีนในแตละโลกสัจะแทนตวัสัญญลกัษณ เชนที ่J โลกสั
จะมยีีน J และ j
J locusB locus
J , j เรียกวา อลัลลี (Allele) (รูปแบบตาง ๆ ของยีน)
รูปแบบของยีน เชน Jj เราเรียกวา ยีโนไทป (genotype)
รูปแบบของยีนที่ตําแหนงใดตําแหนงหนึง่ เรียกวา a one-locus genotype
ที่ a one-locus genotype จะสามารถเรียกวาเปน โฮโมไซกสั ( homozygous) เมื่อยีนที่ตําแหนงนัน้มหีนาที่เหมือนกนั เชน JJ, BB, bb, jj
ที่ a one-locus genotype จะสามารถเรียกวาเปน เฮทเทอโรไซกสั ( heterozygous) เมือ่ยีนทั้ง 2 นีม้ีองคประกอบทางเคมี และหนาที่ที่แตกตาง กนั เชน Jj, Bb
กฎของเมนเดล (Mendel’s laws)
• กฎการแยกของคูของยีน (law of segregation) ในการสรางเซลสืบพันธุ (germ cell หรอื gamete) ที่ตําแหนงหนึ่งของยีนจะม ี2 ยีน ในเซลพอแม จะถูก แยกออก โดยจะมีเพียงยีนเดียวเทานั้นไปอยูในเซลสืบพันธุ
• กฎการรวมกันของโดยอิสระ (law of independent
assortment) ยีนจะจัดเขาชุดโดยอิสระระหวางขบวนการ meiosis ถาการเกิดโอกาสในการเกิดเซลสืบพันธุรูปแบบตางมีเทากัน
Parent cell(2n)
Germ cell or Gamete(n)
Parent genotype: AABB AABb AaBb
Possible gametes: AB AB Ab AB Ab aB ab
Linkage ตําแหนง หรอื locus 2 หรอื มากกวา อยูบนโครโมโซมแทงเดียวกัน
J locusB locus
J j
B b
JB jb
Crossing over การเกิดการแลกเปลี่ยนชิ้นสวนของโครโมโซมที่เปนคูกัน
J locusB locus
J j
B b
J locusB locus
j J
B b
jB Jb
• Dominance: ปฏิกิริยารวมระหวางยีนที่ตําแหนงเดียวกัน เชน heterozygotes อัลลีลหนึ่งจะมีอิทธิพลตออีกอัลลีลหนึ่ง
J’J’ (10 กก.) JJ (20 กก.)
JJ’ (15 กก.) JJ’ (20 กก.)
• Epistasis: ปฏิกิริยารวมระหวางยีนตางตําแหนง เชนการแสดงออกของยีนที่ตําแหนงหนึ่งขึ้นอยูกับอัลลีลในอีกตําแหนงหนึ่ง
แสดงปฏิกิริยารวมระหวางยีนตางตําแหนงแสดงปฏิกิริยารวมระหวางยีนตางตําแหนง ((EpistaticEpistatic effect) effect) ของลักษณะของลักษณะหงอนในไกหงอนในไก Rose Comb Pea Comb
Genotype RR pp rr PPGamete Rp rP
F1 Generation
Genotype RrPp RrPpPhenotype Walnut Comb Walnut Comb
×Parent
F1 Generation
Genotype RrPp RrPpGamete RP Rp rP rp
RP
Rp
rP
rp
F2
• Sex-Related Inheritance: การแสดงออกของยีนขึ้นอยูกับเพศ (sex-linked, sex-limited, and sex influenced inheritance)
การกําหนดเพศ
• Homogametic sex
• Heterogametic sex
Rhode Island Red x Barred Plymouth RockZbZb ZBW-
Zb ZB W-Gamete
F1 Generation ZbZB ZbW-
Phenotype Barred non-barred
Parent cell(2n)
Gamete(n)
Zygote(2n)
Embryo(2n)
Female
Male
Punnett square
ตาราง 2 ทาง ใชในการคํานวณหารูปแบบยีนของไซโกตหรือของลกูที่จะเปนไปไดหลงัจากการผสมพันธุ
Hh x Hh
Male/Female H h
H HH Hh
h Hh hh
1HH:2Hh:1hh
JjBb x JjBb
F/M JB Jb jB jb
JB JJBB JJBb JjBB JjBb
Jb JJBb JJbb JjBb Jjbb
jB JjBB JjBb jjBB jjBbjb JjBb Jjbb jjBb jjbb
1JJBB:2JJBb:2JjBB:1JJbb:4JjBb:1 jjBB:2Jjbb:2 jjBb:1jjbb
9J_B_:3J_bb:3jjB_:1jjbb
Quantitative Genetics (พันธุศาสตรปริมาณ)
Qualitative traits (ลักษณะคุณภาพ): การแสดงออกของลักษณะปรากฏถูกควบคมุดวยยีนนอยคู และสภาพแวดลอมไมมอีิทธิพลตอการแสดงออกลักษณะปรากฏ (P=G)
Quantitative traits (ลักษณะปริมาณ): การแสดงออกของลักษณะปรากฏถูกควบคมุดวยยีนหลายคู และสภาพแวดลอมมอีิทธิพลตอการแสดงออกของลักษณะปรากฎ
EGPEGP++=
+=µ
Phenotypic value (P-mean)
Genotypic value (G)
Environmental effect (E)
500
A) P=600 B) P=450 C) P=450
Genotypic vale (คายีโนไทป หรือคาความสามารถทางพันธกุรรมรวม): อทิธพิลของยีนในตวัสัตวแตละตวัที่สงผลตอการแสดงออกในลกัษณะนัน้ ๆคาความสามารถทางพันธกุรรมรวมเกดิจากอทิธิพลทางพันธกุรรม
3 แบบ คือ• อทิธิพลทางพันธกุรรมแบบบวกสะสม (Additive genetic
effects, Breeding value, A, BV)• อทิธิพลทางพันธกุรรมเนือ่งจากปฏิกิริยารวมระหวางยีนใน
ตําแหนงเดยีวกัน (Dominance genetic effects, D)• อทิธิพลทางพันธกุรรมเนือ่งจากปฏิกิริยารวมระหวางยีนตาง
ตําแหนง (Epistatic effects, I) IDAG ++=
BVAA = 10+10 =20
BVAa = 10+ (-10)=0
BVaa =(-10)+ (-10)=-20
Genotype Breeding Value
AA 20 g
Aa 0 g
aa -20 g
Genotypic Value
20 g
20 g
-20 g
Dominance Value
0 g
20 g
0 g
)()(
)()(
)()(
)()()(),(2)()()(
PVEV
PVGV
PVPV
EVGVPVEGCOVEVGVPV
EGP
+=
+=++=
+=
อัตราพันธุกรรมแบบกวางHeritability in broad sense, h2
)()()()(
)()(
)()(
)()()()()(....2)()()()()(
PVEVIVDV
PVAV
PVPV
EVIVDVAVPVCOVEVIVDVAVPV
EIDAPEGP
+++=
+++=++++=
+++=+=
อัตราพันธุกรรมแบบแคบHeritability in narrow sense, h2
อัตราพันธุกรรม (heritability: h2)สัดสวนของความแปรปรวนเนื่องจากพันธุกรรม ( genetic variance) ตอ
ความแปรปรวนของลกัษณะปรากฏ (phenotypic variance) หรือ สัดสวนของความแปรปรวนเนื่องจากพันธุกรรมแบบบวกสะสม (additive
genetic variance) ตอความแปรปรวนของลักษณะปรากฏ phenotypic variance หรือ
เปนคาที่บอกถึงความสัมพันธระหวางพันธุกรรม และลักษณะปรากฏ
อัตราพันธุกรรม
เปนคาเฉพาะของแตละประชาการ ในแตละลักษณะ
มีคา ตั้งแต 0-1
สหสัมพันธทางพันธุกรรม (Genetic Correlation, rG)
เกิดจากการที่ยีนตําแหนงหนึ่งมีผลในการควบคุมลักษณะมากกวาหนึ่งลักษณะ (pleiotropy) และจากการที่ยีนหรือกลุมของยีนที่ควบคุมลักษณะทั้งสองมีตําแหนงอยูบนโครโมโซมเดียวกัน (linkage)
สนับสนุนซึ่งกันและกัน (synergistic effect)
แบบตรงกันขาม (antagonistic effect)