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页数:87

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出版时间:2005-10

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isbn号码:9787810669467

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《动物育种学原理与实践》 第一章 动物育种学的基本概念与历史发展 本章将深入探讨动物育种学这一学科的核心内容，包括其定义、研究对象以及在畜牧业发展中的重要地位。我们将追溯动物育种学从早期经验积累到现代科学体系的演进历程，重点介绍那些奠定学科基础的关键人物和里程碑式的发现。从早期对优良性状个体进行选择配种的朴素实践，到孟德尔遗传定律的发现及其在动物遗传学中的应用，再到现代分子遗传学技术如何颠覆和革新育种策略，本章力求勾勒出一幅全面而深刻的学科发展全景图。 1.1 动物育种学定义与范畴 1.1.1 核心定义： 阐述动物育种学是通过对动物种群进行遗传改良，以提高其经济效益、健康水平和繁殖能力等目标性状的科学。 1.1.2 研究对象： 涵盖家禽、家畜（如牛、羊、猪、犬、猫等）以及其他具有经济或科研价值的动物。 1.1.3 学科地位： 探讨动物育种学与遗传学、动物科学、生物技术等相关学科的联系与区别，明确其在现代农业和生物产业中的核心作用。 1.2 动物育种学的历史沿革 1.2.1 早期实践与经验积累： 回顾人类驯化动物的历史，分析早期畜牧者如何凭借经验进行选择和配种，以获得更适宜生存和生产的动物。 1.2.2 科学方法的引入： 重点介绍达尔文的自然选择理论及其对动物育种的启示，以及后来孟德尔遗传定律的发现如何为动物遗传改良提供了理论基础。 1.2.3 统计学与数量遗传学的兴起： 讨论费希尔、赖特等科学家在数量遗传学领域的贡献，解释如何利用统计学工具分析复杂的性状，并建立更科学的选择模型。 1.2.4 现代分子遗传学革命： 详细阐述DNA测序、基因工程、分子标记辅助育种等技术如何极大地拓展了育种的视野和精度，标志着动物育种学进入了一个崭新的时代。 1.3 动物育种学的重要意义 1.3.1 提高生产性能： 如何通过育种提高肉、蛋、奶、毛等产量，以及改善其品质。 1.3.2 增强抗病力与适应性： 育种在提高动物对疾病的抵抗能力、适应不同环境条件方面的重要作用。 1.3.3 改善繁殖性能： 探讨育种如何提升动物的繁殖效率，缩短生产周期。 1.3.4 经济社会效益： 分析动物育种业对保障人类食物安全、促进农村经济发展、增加农民收入的贡献。 第二章 动物遗传学基础：性状的遗传规律 本章将系统梳理动物遗传学的基本原理，这是理解和实践动物育种学的前提。我们将从最基本的遗传单位——基因开始，逐步深入到遗传物质的结构与功能，以及不同遗传规律在动物群体中的体现。 2.1 遗传物质与基因 2.1.1 DNA的结构与复制： 讲解DNA的分子结构、双螺旋模型，以及DNA复制的机制，确保遗传信息的准确传递。 2.1.2 染色体与基因组： 介绍染色体的组成、数目与形态，以及一个物种全部基因的总和——基因组的概念。 2.1.3 基因的结构与功能： 阐述基因是DNA的特定片段，编码蛋白质或具有调控功能，以及基因表达（转录与翻译）的过程。 2.2 孟德尔遗传规律 2.2.1 分离定律： 解释等位基因在配子形成过程中彼此分离的原理，以及单基因控制性状的遗传模式。 2.2.2 自由组合定律： 探讨不同对等位基因在配子形成过程中自由组合的现象，以及多基因控制性状的初步认识。 2.2.3 显性与隐性： 定义显性、隐性基因以及杂合子、纯合子的概念，并举例说明在动物性状中的表现。 2.3 遗传变异的来源 2.3.1 突变： 阐述基因突变（点突变、染色体畸变）是产生新基因和新变异的根本来源，包括其类型、诱因和对育种的影响。 2.3.2 重组： 解释在减数分裂过程中，同源染色体之间的交叉互换和非同源染色体之间的自由组合如何产生新的基因组合。 2.3.3 基因流： 讨论不同种群之间个体迁移带来的基因交换，如何影响种群的遗传组成。 2.4 遗传与环境的相互作用 2.4.1 表观遗传学： 引入表观遗传的概念，即不改变DNA序列但影响基因表达的遗传机制，如DNA甲基化和组蛋白修饰。 2.4.2 环境因素对性状的影响： 分析营养、气候、管理等环境因素如何与动物的遗传潜力相互作用，共同决定表型。 2.4.3 基因-环境互作（GxE）： 探讨某些基因型在特定环境条件下表现出优势或劣势的现象，以及这对育种策略的指导意义。 第三章 数量遗传学与性状评估 许多对经济性状至关重要的特性（如生长速度、产奶量、产蛋率）是由多个基因和环境因素共同控制的复杂性状。本章将聚焦于数量遗传学的原理，学习如何量化和评估这些数量性状。 3.1 数量性状的遗传模式 3.1.1 多基因假说： 解释数量性状通常由许多基因共同控制，每个基因的效应微小，累加起来决定表型。 3.1.2 遗传力（Heritability）： 3.1.2.1 表型值、遗传值与环境值： 定义P = G + E，即表型值等于遗传值与环境值的总和。 3.1.2.2 狭义遗传力（h²）： 阐述狭义遗传力定义为加性遗传方差占表型方差的比例（h² = σ²A / σ²P），以及其在预测选择效应中的重要性。 3.1.2.3 广义遗传力（H²）： 介绍广义遗传力定义为总遗传方差占表型方差的比例（H² = σ²G / σ²P），包含显性效应和上位效应。 3.1.2.4 遗传力等级划分： 提供常见遗传力等级（高、中、低）及其对应的育种策略。 3.1.3 性状的重复度（Repeatability）： 定义为总变异中反映个体稳定遗传能力的比例，用于评估周期性性状（如产奶量）的遗传改良潜力。 3.2 统计方法在数量遗传学中的应用 3.2.1 方差分析（ANOVA）： 介绍方差分析如何分解表型变异，用于估计不同因素（如性别、品种、个体）的效应。 3.2.2 回归分析： 阐述回归分析如何建立变量之间的关系，例如预测子代性状与其亲代平均值的关系。 3.2.3 BLUP（Best Linear Unbiased Prediction）方法： 重点介绍BLUP方法，解释其如何利用个体自身信息、亲属信息以及表型和遗传参数，最为准确地估计个体的遗传值，是现代育种的核心工具。 3.2.4 育种值（Breeding Value）与等价育种值（Estimated Breeding Value, EBV）： 定义育种值是全同胞后代平均效应，EBV是对育种值的估计，以及EBV在选择中的应用。 3.3 经济性状的遗传评估 3.3.1 生产性状（如生长速度、产奶量、产蛋量、瘦肉率）： 讨论这些性状的遗传力特点及其评估方法。 3.3.2 繁殖性状（如受胎率、产仔数、产蛋受精率）： 分析繁殖性状遗传力的特点（通常较低）及其评估难度。 3.3.3 抗病性状： 探讨抗病性状的遗传评估方法，包括其复杂性状的特点和研究进展。 3.3.4 适应性与行为性状： 简述这些性状的遗传评估以及育种的意义。 3.4 遗传相关性（Genetic Correlation） 3.4.1 定义与意义： 解释不同性状之间遗传上的相关性，即控制一个性状的基因是否也会影响另一个性状。 3.4.2 正相关与负相关： 举例说明，如瘦肉率与产奶量之间可能存在负相关。 3.4.3 遗传相关性在多性状选择中的应用： 讨论如何利用遗传相关性来避免负向关联性状的退化，或利用正相关性状进行间接选择。 第四章 动物选择技术与育种策略 在掌握了数量遗传学的原理后，本章将着重介绍实际的动物选择方法和构建有效的育种计划。我们将从个体选择到群体选择，再到基于现代技术的复杂选择策略。 4.1 个体选择（Individual Selection） 4.1.1 基于个体表型的选择： 介绍最直接的选择方式，即根据个体自身的性状表现来选择。 4.1.2 基因组选择（Genomic Selection, GS）： 4.1.2.1 原理： 详细讲解GS如何利用全基因组标记信息，通过建立预测方程来估计个体的育种值，即使是尚未表现出性状或性状表现困难的个体（如年轻动物、母性状）。 4.1.2.2 步骤： 描述GS的训练群体构建、标记数据收集、预测模型建立、育种值评估和应用过程。 4.1.2.3 优势： 强调GS在加速育种、提高选择精度、应对低遗传力性状等方面的巨大优势。 4.2 家系选择（Family Selection） 4.2.1 定义与应用： 解释根据家系（如父系、母系、全同胞系）的平均表现来选择。 4.2.2 适用于低遗传力性状： 说明家系选择对于遗传力较低的性状（如繁殖性状）更为有效。 4.3 组合选择（Combination Selection） 4.3.1 T-A指数法： 介绍T-A指数法如何将多个性状的遗传值，通过赋予不同的权重（经济价值、遗传力、遗传相关性等），组合成一个综合指数，然后根据指数大小进行选择。 4.3.2 经济指数（Economic Index）： 详细讲解如何构建经济指数，将各性状的育种值与其经济价值关联，从而实现多性状优化。 4.4 育种计划的制定与实施 4.4.1 育种目标设定： 如何根据市场需求、生产环境和技术条件，明确育种目标（选择哪些性状，达到何种水平）。 4.4.2 选择强度（Selection Intensity）： 定义选择强度为被选个体与其所在群体平均值之间的差值，并探讨其对遗传进展的影响。 4.4.3 选择的频率与周期： 讨论不同育种体系（如轮回复育、世代更新）对选择频率和周期的影响。 4.4.4 近交与近交衰退（Inbreeding Depression）： 4.4.4.1 近交的定义与计算： 介绍近交系数的计算方法，以及它如何衡量个体与其祖先的相似程度。 4.4.4.2 近交衰退的表现： 阐述近交可能导致繁殖力、生长速度、健康状况等性状下降的现象。 4.4.4.3 控制近交： 讨论如何通过合理的配种计划（如利用ISu, Pedigree Index）来控制近交水平，维持种群的遗传多样性。 4.4.5 群体遗传进展的评估： 如何定期监测种群的遗传进展，评估育种计划的有效性。 第五章 种质资源保护与利用 珍稀、地方性或古老的动物品种是宝贵的遗传资源，其保护与合理利用对于维持生物多样性、应对未来挑战至关重要。本章将探讨种质资源的价值、评估方法以及保护与开发策略。 5.1 种质资源的定义与价值 5.1.1 遗传多样性： 阐述地方品种和古老品种所蕴含的独特基因，是应对未来环境变化、疾病爆发的重要“基因库”。 5.1.2 特殊经济性状： 介绍某些地方品种可能具有在特定条件下优于商业品种的独特品质或适应性。 5.1.3 生态适应性： 讨论地方品种在特定生态环境下形成的优良适应性，对可持续畜牧业的意义。 5.2 种质资源的评估与鉴定 5.2.1 表型特征评估： 记录和评估种质资源的外部形态、生产性能、繁殖能力等。 5.2.2 分子标记辅助鉴定： 利用微卫星、SNP等分子标记，分析种群的遗传结构、遗传分化程度，鉴定种质资源的独特性。 5.2.3 历史文献与调查： 搜集历史资料，进行实地调查，了解种质资源的起源、分布和演化历程。 5.3 种质资源的保护策略 5.3.1 场内保护（In situ Conservation）： 在原产地、原生态环境中，通过支持性政策和技术，维持地方品种群体的数量和遗传多样性。 5.3.2 场外保护（Ex situ Conservation）： 5.3.2.1 建立种质资源圃： 收集、保存、繁育有代表性的种质资源。 5.3.2.2 冷冻保存： 强调精液、卵子、胚胎、体细胞等生物样本的冷冻保存技术，作为长期备份。 5.3.3 基因组信息保存： 强调对种质资源进行大规模基因组测序和数据管理，为未来利用奠定基础。 5.4 种质资源的开发与利用 5.4.1 杂交改良： 利用地方品种的优良基因，通过杂交方式改良商业品种，引入抗性、适应性或特殊品质。 5.4.2 辅助育种： 运用分子标记等技术，挖掘地方品种中具有重要经济价值的基因，并将其引入优势品种。 5.4.3 品牌化与市场推广： 宣传地方品种的独特价值，拓展其在高端市场或特色产品中的应用。 5.4.4 生物多样性研究： 充分利用种质资源作为研究对象，深入探索动物的进化、适应和遗传机制。 第六章 现代分子育种技术在动物育种中的应用 随着基因组学、生物技术的发展，分子育种已成为动物育种不可或缺的重要手段。本章将聚焦于这些前沿技术如何被应用于动物遗传改良。 6.1 分子标记辅助育种（Marker-Assisted Selection, MAS） 6.1.1 分子标记的种类： 介绍SSR、SNP、AFLP等不同类型的分子标记。 6.1.2 MAS的原理： 解释如何利用与目标性状紧密连锁的分子标记，对动物进行早期、准确的遗传评估和选择。 6.1.3 MAS在单基因性状和数量性状中的应用： 讨论MAS在控制重要经济性状（如抗病基因、肌肉发育基因）和辅助数量性状选择中的作用。 6.2 基因组选择（Genomic Selection, GS） 6.2.1 GS的原理与优势（重申与深入）： 结合前一章内容，更深入地探讨GS如何利用全基因组SNP信息，实现对群体中所有个体的育种值进行预测。 6.2.2 GS的实施要点： 强调训练群体、数据质量、模型选择等关键因素。 6.2.3 GS在不同动物种类中的应用实例： 提供牛、猪、禽等在GS方面的成功案例。 6.3 基因编辑技术（Gene Editing） 6.3.1 CRISPR/Cas9等技术简介： 介绍CRISPR/Cas9等基因编辑工具的工作原理，即能够精确地在基因组特定位点进行DNA的切割、插入或替换。 6.3.2 基因编辑在动物育种中的潜力： 探讨如何利用基因编辑技术，快速定向改良动物性状，例如： 6.3.2.1 增强抗病性： 敲除或编辑易感基因。 6.3.2.2 提高生产性能： 优化生长、代谢相关基因。 6.3.2.3 改进产品品质： 改变脂肪酸组成、减少过敏原等。 6.3.2.4 提高繁殖效率： 调控生殖相关基因。 6.3.3 伦理与监管挑战： 讨论基因编辑技术在动物育种中面临的伦理争议、公众接受度和监管政策问题。 6.4 其他分子技术应用 6.4.1 基因组重测序与全基因组关联分析（GWAS）： 解释如何通过GWAS，在自然变异的基因组中定位与性状相关的基因位点，为MAS和GS提供信息。 6.4.2 转基因技术（Transgenic Technology）： 讨论引入外源基因或改造内源基因，以获得特定性状的动物。 6.4.3 表观遗传学在育种中的探索： 简述表观遗传修饰对性状的影响，以及未来在育种中应用的潜力。 第七章 动物育种的伦理、法规与可持续发展 动物育种作为一项涉及生命科学和伦理的问题，其发展与社会、环境、法律法规密切相关。本章将探讨动物育种中的伦理考量、相关法律法规以及如何实现可持续的育种发展。 7.1 动物福利与育种 7.1.1 动物福利的定义与评估： 探讨动物福利的四个自由（饥饿、不适、疼痛、伤害、疾病，以及表达正常行为的自由），以及如何在其基础上评估育种对动物福利的影响。 7.1.2 育种对动物福利的影响： 分析某些育种目标（如极高的生产性能）可能带来的负面影响，如繁殖障碍、骨骼疾病、呼吸系统问题等。 7.1.3 负责任的育种实践： 强调将动物福利作为育种目标的重要组成部分，避免过度选择导致动物福利受损。 7.2 遗传资源的公平利用与惠益分享 7.2.1 《生物多样性公约》与《名古屋议定书》： 介绍国际上关于遗传资源获取与惠益分享的法律框架。 7.2.2 知识产权保护： 讨论育种成果（如新品种）的知识产权问题，以及如何实现公平的惠益分配。 7.3 动物育种的法律法规 7.3.1 品种登记与保护： 各国关于动物品种登记、审定和保护的法规。 7.3.2 基因资源管理： 关于基因资源（如转基因动物、基因编辑动物）的研发、生产和应用的监管政策。 7.3.3 动物产品安全与标识： 育种与动物产品质量安全、追溯体系的关联。 7.4 可持续动物育种 7.4.1 资源高效利用： 育种如何提高饲料转化率，减少环境污染（如温室气体排放），实现生产过程的可持续性。 7.4.2 抵御风险的能力： 育种如何通过提高动物的抗病性、环境适应性，来增强畜牧业应对气候变化、疫病爆发等外部风险的能力。 7.4.3 促进社会公平： 育种技术如何为小农户和发展中国家提供经济发展机会，缩小贫富差距。 7.4.4 长期发展战略： 强调在追求短期经济效益的同时，也要关注种群的遗传多样性、长期健康和适应性，确保畜牧业的基业长青。 附录：参考文献与术语索引 本章将列出文中引用的重要文献，并提供一个详尽的术语索引，方便读者查阅和深入学习。

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从知识体系的构建角度来看，这本书的逻辑结构组织得极其精妙，展现了作者深厚的学科视野和教学智慧。全书的章节安排并非简单的线性堆砌，而是遵循了由浅入深、由宏观到微观、由经典到前沿的螺旋上升模式。它首先奠定了宏观的群体遗传学和传统育种的基础，然后非常自然地过渡到细胞遗传学和分子遗传学的核心概念，最后在相对靠后的部分引入了基因组学和生物信息学的最新进展。这种精心设计的路径图，使得学习者能够清晰地看到遗传学这门学科是如何一步步发展、相互关联的。当你读完某一章节后，会发现它为你后续更复杂的知识点已经埋下了必要的伏笔，整个学习过程是连贯且具有累积效应的，绝无知识点之间的“断裂感”。

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这本书的语言风格简直是教科书中的一股清流，它没有那种堆砌晦涩术语的架子，行文流畅自然，仿佛一位经验丰富、知识渊博的导师在你耳边娓娓道来。作者在解释那些极其复杂的遗传学原理时，总能找到一个绝佳的切入点，用日常生活中的类比或者极富画面感的描述来搭建理解的桥梁。比如，在讲解孟德尔的独立分配定律时，作者没有直接抛出公式，而是通过一个生动的虚拟案例，将抽象的概率运算具体化、形象化了。再者，对于那些历史上的关键实验或科学家的贡献，作者也给予了充分的尊重和详细的背景介绍，让读者不仅学到了“是什么”，更理解了“为什么会是这样”。这种叙事性的写作手法，极大地降低了初学者对这门学科的畏惧心理，让知识的吸收过程变成了一种愉快的探索体验。

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这本书的装帧设计相当考究，封面采用了一种亚光处理的深绿色，搭配鎏金的字体，散发着一种沉稳而专业的古典气息。拿到手里就能感受到纸张的厚度与韧性，不是那种廉价的纸张，翻阅起来触感极佳，书页的裁切也十分规整。内页的排版布局很舒服，字体大小适中，行距留白恰到好处，即使长时间阅读也不会觉得眼睛疲劳。我特别欣赏它在图表和插图的使用上所下的功夫，那些复杂的分子结构图和遗传系谱图，线条清晰，色彩运用得当，即便是初学者也能迅速捕捉到关键信息。尤其是一些经典实验的流程图，用分步解析的方式呈现，逻辑性极强，让人感觉作者在设计这本书的视觉呈现时，是真正站在读者的角度去考量的，体现出一种对知识传播的敬畏感。这本书的实体质量，完全可以作为工具书长期珍藏，而不是读完就束之高阁的快消品。

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这本书最大的亮点，或许在于它体现出了一种与时俱进的开放精神。尽管遗传学是一门历史悠久的基础学科，但其发展速度极其迅猛。我注意到，作者在收录和介绍相关知识时，并未固步自封于传统的经典范式。在探讨现代育种技术时，书中对CRISPR-Cas9等前沿的基因编辑工具的介绍，不仅详尽描述了其原理，更深入地讨论了伦理边界和社会影响。这表明作者不仅仅是在传授现有的知识存量，更是在引导读者思考学科未来的发展方向。这种将基础理论与尖端技术紧密结合的编撰方式，极大地提升了本书的价值，让它避免了许多老教材在面对技术爆炸时迅速过时的窘境，真正成为了跨越时间障碍的优秀教材。

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我必须得提一下这本书在内容深度上的平衡把握，这实在是一门艺术。很多专业书籍要么过于侧重理论的宏大叙事而缺乏实操细节，要么就是变成了一本枯燥的纯操作手册。然而，这部作品成功地在两者之间找到了一个近乎完美的黄金分割点。它对基础理论的阐述是严谨且深入的，确保读者对遗传学的底层逻辑有扎实的把握；但更令人称道的是，它对关键技术和实验步骤的描述，达到了“可复制性”的极高标准。无论是凝胶电泳的缓冲液配比，还是PCR反应体系的优化，作者都提供了详细的参数范围和可能遇到的陷阱，并附有“故障排除”的建议。这种兼顾理论高度与实践精度的写法，使得这本书不仅是学习资料，更是一本能够随时指导我们进入实验室、解决实际问题的“实战手册”。

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