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中国黄牛经济性状重要基因发掘、分子标记开发及其育种应用

获奖分类: 陕西省科学技术进步奖

获奖名称: 中国黄牛经济性状重要基因发掘、分子标记开发及其育种应用

获奖年份: 2014

获奖级别: 一等奖

主要完成单位: 西北农林科技大学、江苏师范大学

主要完成人: 陈宏、雷初朝、昝林森、蓝贤勇、张春雷、李青旺、黄永震、房兴堂、孙加节、张宝、张良志

成果简介:

中国黄牛是肉牛业发展的基础,目前正处于全面从役用向肉用选育的关键时期,虽有诸多优点,但存在生长慢,产肉率低,不能适应肉牛产业发展需要等问题,而分子育种技术能加快黄牛育种进程,降低成本,提高效率。因此,本项目经过15年联合攻关,在中国黄牛经济性状重要基因发掘、分子标记开发及其育种应用等方面取得了重大突破,获得各种学术奖励13项,其中获得国家科协、省自然科学论文和杨凌区科技进步一等奖各1项,二等奖1项,获批国家发明专利10项,共完成学术论文339篇:在国内外学术期刊发表论文255篇,其中被SCI收录的论文90篇,硕博士论文84篇,出版著作8部。据教育部科技查新工作站(No.4)检索:本项目发表的论文他引总次数为1306次;90篇SCI论文他引总次数为316次,被83个国际SCI期刊引用。本项目的主要研究成果为:

(1)创建了中国黄牛产肉性状基因资源高效发掘技术体系。发掘了与中国黄牛肉质、生长、繁殖和产乳性状相关的功能基因122个,揭示了中国黄牛经济性状相关基因的具有丰富的遗传多样性、独特的基因资源及分子遗传特征,其中71个基因为世界首次在牛上发现,99个基因为国内首次发现,发现了475个多态位点和537个SNPs,获得了793条新的DNA序列(已提交GenBank)。

(2)建立了黄牛肌肉与脂肪组织生长发育功能基因和miRNA的调控技术体系。首次系统构建了黄牛7个生长发育时期骨骼肌miRNA的表达谱,鉴定出521个miRNAs,其中新发现104个miRNAs,并从27个miRNAs中鉴定出5个肌肉生长调控特异的miRNA及其靶基因;从脂肪组织鉴定出511个miRNAs,其中新发现36个miRNAs。

(3)开发出一批中国黄牛肉质、生长、繁殖和产乳性状相关基因的DNA分子标记,可用于对黄牛生长速度、肉质和产乳性状的早期选择。首次发现73个基因240个SNPs位点可以作为黄牛育种的DNA分子标记,其中50个提高肉牛体重、24个提高肉牛日增重、41个提高肉牛体尺指标、11个提高肉牛肉质性状;研发出一批中国黄牛经济性状的微卫星标记,首次发现12个微卫星位点可用作黄牛产肉性状的分子标记,18个作为产乳性状选择的有效标记。发现了与产乳性状相关的17个基因的不同基因型可分别作为泌乳及相关性状的分子标记,其中11个基因属首次发现。与泌乳量相关3个;与乳蛋白率相关5个;与乳脂率相关4个;与乳房炎抗性相关4个;与双胎性状相关的标记1个。

(4)创建了黄牛肌肉和脂肪细胞功能基因鉴定的体外细胞学技术体系,克隆和鉴定了对产肉性状有显著影响的16个关键基因,构建了12个原核高效表达载体,12个真核表达载体,克隆了10个目标基因启动子并鉴定了活性;获得10个腺病毒表达载体和13个基因的体外表达;确定了4个基因的表达定位,揭示了6个基因不同组织的差异表达谱。

(5)创建了基因挖掘与分子标记研发及应用的技术体系。创建了一批具有自主知识产权的DNA分子标记检测技术与方法(10项专利)、DNA变异快速检测技术体系、Over-lap基因克隆方法、单侧孵育免疫印迹技术等一系列新技术和新方法,可用于规模化鉴定黄牛产肉性状重要基因,显著提高了牛分子标记的选择效率。

本项目系统阐明了中国黄牛的种质资源特性,成功鉴定出一批对经济性状有显著影响的关键基因,极大地丰富了中国黄牛的DNA数据库,DNA分子标记已成功用于黄牛的分子育种实践,并取得了明显的经济和社会效益136.9461亿元。因此,本课题组在黄牛重要功能基因的鉴定和分析方面,在国内外已形成明显的优势和研究特色,提高了中国科学家在牛遗传育种领域的国际地位与声誉。这些研究成果对快速培育优良肉牛新品种具有重要的科学价值,为我国黄牛种质资源保护与利用提供了科学依据,极大地推动了我国黄牛分子育种技术的科技进步,促进了我国牛业的健康快速发展。经专家鉴定和查新认为本项目总体达到同期同类研究的国际领先水平。


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