畜產生物種原組織細胞之庫存及基因多樣性分析
- 農業科技計畫 @ 農業部
計畫名稱畜產生物種原組織細胞之庫存及基因多樣性分析的計畫主持人是賴永裕, 執行機關是行政院農業委員會畜產試驗所, 研究領域是畜牧獸醫類, 研究性質是應用研究, 計畫編號是112農科-2.5.1-畜-L1(Z), 研究目的是發展農林漁牧（不含食品加工與包裝）, 中央款是15583000, 配合款是0, 計畫總經費是15583000, 執行成果摘要是「畜產生物種原組織細胞之庫存及基因多樣性分析」之中文摘要：一、「臺灣水牛抗緊迫基因與免疫因子多態性分析」本試驗調查臺灣水牛於涼季（二月）及熱季（八月）之直腸溫度、呼吸速率等生理參數及血液中抗緊迫基因 Interleukin 18 RAP（IL18RAP）、Interleukin 6R（IL6R）、熱....
| 計畫年度 | 112 |
| 計畫類別 | 科技 |
| 計畫名稱 | 畜產生物種原組織細胞之庫存及基因多樣性分析 |
| 計畫編號 | 112農科-2.5.1-畜-L1(Z) |
| 計畫屬性 | 科學技術類 |
| 研究性質 | 應用研究 |
| 研究方法 | 自行研究 |
| 研究領域 | 畜牧獸醫類 |
| 研究目的 | 發展農林漁牧（不含食品加工與包裝） |
| 主管機關 | 農業部畜產試驗所 |
| 執行機關 | 行政院農業委員會畜產試驗所 |
| 計畫主持人 | 賴永裕 |
| 中央款 | 15583000 |
| 配合款 | 0 |
| 計畫總經費 | 15583000 |
| 執行成果摘要 | 「畜產生物種原組織細胞之庫存及基因多樣性分析」之中文摘要：一、「臺灣水牛抗緊迫基因與免疫因子多態性分析」本試驗調查臺灣水牛於涼季（二月）及熱季（八月）之直腸溫度、呼吸速率等生理參數及血液中抗緊迫基因 Interleukin 18 RAP（IL18RAP）、Interleukin 6R（IL6R）、熱休克蛋白 70 及 90 的 mRNA 表現量之變化。試驗將臺灣水牛分成 1 歲齡以下仔水牛（皆為母水牛）、1 至 2 歲齡母水牛及 1 至 2 歲齡公水牛共 3 組。結果顯示，仔水牛、公水牛與母水牛於涼季、熱季的平均呼吸速率比較分別為 31.15 ± 6.43 vs. 33.10 ± 6.39 times/min、25.20 ± 8.59 vs. 28.10 ± 7.45 times/min 及 20.40 ± 4.41 vs. 36.75 ± 10.65 times/min；平均直腸溫度比較分別為 38.86 ± 0.51 vs. 38.66 ± 0.31 °C、38.17 ± 0.83 vs. 37.90 ± 0.65 ℃ 及 37.58 ± 1.17 vs. 38.47 ± 0.25 ℃。母水牛較公水牛及仔水牛有顯著較低的涼季呼吸速率、涼季直腸溫度及涼季熱適應係數（P ＜ 0.05），公水牛則較母水牛及仔水牛有顯著較低的熱季呼吸速率、熱季直腸溫度及熱季熱適應係數（P ＜ 0.05）。分析抗緊迫基因及熱休克蛋白表現量部分， IL18RAP、IL6R 及 HSP90 的 mRNA 表現量皆以熱季高於涼季，HSP70 以涼季高於熱季，惟未有顯著差異（P T 及 HSP90 g.3293 G＞A 基因型與 3 組水牛之涼、熱季生理數值進行分析，HSP70 exon2 g.131 C＞T 僅 CC 型之個體較基因型為 TT 之個體有顯著較低的涼季直腸溫度（P A 基因型為 GA 之個體較基因型為 AA 之個體有顯著較低之涼季熱適應係數及熱季直腸溫度（P ＜ 0.05）。二、「畜產遺傳資源資料庫整合與應用」台灣畜產種原資訊網站（www.angrin.tlri.gov.tw）之資訊更新及種原庫資訊網路維護管理，資料庫運用資訊科技加以數位化，且整合運用服務產業，供作選種之簡易依據，典藏數位資料建置於畜產種原資訊網以作為相關研究查詢之，並逐步擴增動態英文網頁資訊以增進國際對我畜產種原性能之瞭解。盤點凍存有牧草種籽800顆，種原資料庫中有出生登記之種畜冷凍精液、體細胞、卵子與胚等合計有3,246份。本年度製備與基礎分析家畜、禽DNA4,283個樣本。台灣畜產種原中心擔負台灣物種冷凍樣本之移地備份典藏，收有中央研究院生物多樣性研究中心移地備份保存野生動物細胞組織8,907份樣品、臺北市立動園移地備份保存野生動物遺傳物質7,310份樣品。台灣物種冷凍樣本移地備份資訊，配合生物多樣性領域國家型計畫，讓我國冷凍方舟計畫更完備。源興牛品種命名申請之修正資料提送農業部複審。 三、「應用細胞庫維護小型豬遺傳多樣性」本計畫為完成本土小型豬保種畜群維護及保種畜群生醫推廣利用，以維護蘭嶼豬保種畜群遺傳多樣性。結果顯示，四種品種小型豬母豬共計繁殖99胎（蘭嶼豬72胎，花斑豬7胎，迷彩豬5胎及賓朗豬15胎），收集410頭後裔生長性能基礎資料，及生醫用小型豬推廣205頭（蘭嶼豬196頭及賓朗豬9頭），並完成公豬採精訓練與冷凍精液的製備及保存（小型豬5頭，共90劑），及小型豬胚冷凍保存34顆。同時完成蘭嶼種豬異地繁殖生產調查。四、「牧草種原搜集與保存-DNA分子標誌應用於狼尾草育種之研究」狼尾草是國內主要芻料作物之一，為了解淹水逆境對狼尾草光合作用生理反應的影響，以對淹水逆境耐受性較低的狼尾草台畜草六號(TS6)進行扦插苗種植生長三週後淹水7天，並於淹水處理前、淹水處理期間及排水後調查其葉綠素含量(SPAD)、光合作用生理反應及葉綠素螢光反應。研究顯示六號隨淹水天數的增加，其SPAD值下降更顯著，且排水6天的SPAD值仍顯著低於對照組，並於排水7天後調查其地上部鮮草產量，顯示六號在淹水處理下其減產比例達65%；更進一步建立六號在淹水逆境下的光合作用生理參數及葉綠素螢光參數，在光合作用生理表現中顯示，隨著淹水天數的增加，蒸散速率、氣孔導度及淨光合速率皆降低，另葉綠素螢光反應中顯示，其Fv/Fm(光系統II最大光效能)及電子傳遞速率，皆隨淹水天數增加，其下降趨勢越顯著，綜合上述，說明六號在淹水逆境下會使氣孔關閉，降低氣孔導度及蒸散速率，以減少水分散失，同時淨光合速率也會降低，進而影響葉片的光系統II，使Fv/Fm及電子傳遞速率皆降低。分析光合作用中固碳反應的主要酵素基因RbcL及RbcS之表現，顯示RbcL基因較適合作為代表狼尾草地上部耐淹水逆境表現相關的指標基因。五、「臺灣黃牛遺傳資源之保存與應用」臺灣黃牛於畜試所在養總頭數為269頭，南區分所恆春場區、澎湖場區及畜試所經營組在養頭數分別為211、18及40頭。所外異地保種方面，臺澎金地區共計有20處飼養場所，在養301頭，分佈地點為桃園、新竹、南投、彰化、雲林、嘉義、臺南、屏東、臺東、澎湖及金門等11縣市。本年度OPU體內( in vivo)取卵共收集58顆卵母細胞，16顆進行凍存，31顆進行體外成熟(IVM)與體外受精(IVF)，卵裂率19.4 % (6/31)，體外培養(IVC)後桑葚胚發育率為9.7% (3/31)。本年度卵裂率與桑葚胚發育率均較去(111)年度的9.1%與3.6%為佳，分別提升10.3%、6.1%。超量排卵模式分FSH+GnRH與CIDR兩組，前者凍存1顆桑葚胚、後者12顆桑葚胚。FSH+GnRH組胚回收率4.3%，CIDR組為14.8%；沖胚液回收率於CIDR組較FSH+GnRH組高出14%。本期計畫近三年進行四次共15頭受胚牛冷凍胚田間移置，本年度產仔1頭(111年度移置)，待後續親子鑑定分析做最後確認。5頭公牛共凍存精液119劑，凍存前平均精液量、精子總活力與直線前進率分別為3.0 mL、87.1%及60.6%，使用65℃、7秒解凍後品質檢測平均總活力與直線前進率為65.6%、23.9%。本年度送種原中心異地備分黃牛精液60劑、卵3顆、胚2顆。六、「華鵝遺傳多樣性維護與利用」本計畫為維持北斗白鵝畜試貳號與北斗褐鵝畜試壹號之品種特色，持續進行純種繁殖與遺傳物質保存工作。112年度完成北斗白鵝畜試貳號與北斗褐鵝畜試壹號之子代留種共計148隻，包含系譜鵝隻共84隻。另完成10隻不同母鵝體細胞製作與凍存共18劑，及14隻不同公鵝冷凍精液共16劑。經調查本年度繁殖季北斗白鵝畜試貳號與北斗褐鵝畜試壹號之繁殖性狀發現，兩品種的平飼種鵝種蛋受精率皆較籠飼種鵝高，以籠飼北斗褐鵝畜試壹號有顯著最低之種蛋受精率，受精蛋孵化率則在品種與飼養方式間皆無顯著差異。計畫中使用北斗白鵝畜試貳號與北斗褐鵝畜試壹號共30隻籠飼公鵝進行人工採精，並分析精液品質（精液量、精液濃度、精子活力與精子畸形率）於繁殖季期間（初、中及後期）之差異。結果顯示，北斗白鵝畜試貳號公鵝精子活力以後期顯著較中期高（P ＜ 0.01），精液量、精液濃度與精子畸形率則於不同繁殖季間無顯著差異；北斗褐鵝畜試壹號公鵝之精液濃度於繁殖季後期顯著提高（P ＜ 0.05），其餘性狀皆不受繁殖季時段影響。北斗白鵝畜試貳號與北斗褐鵝畜試壹號公鵝採精週齡與各精液品質性狀之Pearson積差相關分析結果顯示，北斗褐鵝畜試壹號公鵝採精週齡與精液量（P ＜ 0.05）、精液濃度（P ＜ 0.01）及精子活力（P ＜ 0.05）均呈正相關，然北斗白鵝畜試貳號公鵝之採精週齡與各精液品質性狀間無顯著關聯。綜上所述，北斗白鵝畜試貳號公鵝繁殖季各階段對其精液品質影響較大，而北斗褐鵝畜試壹號公鵝之精液品質除精子畸形率外，其餘性狀皆與採精週齡具顯著正相關。 七、「應用分子標記於褐色菜鴨族群管理」本計畫對褐色菜鴨高飼效品系及其對照品系進行微衛星標記遺傳分析，並建立了微衛星基因型選配模式。在遺傳變異及微衛星標記多態性方面，除了交替基因數，第12代的遺傳變異與先前世代無明顯差異。而有效交替基因數與先前世代相近，顯示兩品系遺傳多態性維持穩定，遺傳結構部分，兩品系間的遺傳分化程度隨選拔世代數增加上升情形。前述結果顯示先前採樣及遺傳監測能夠有效反映全族群的遺傳情況。後續應針對復養族群持續進行遺傳監測。在微衛星基因型選配模式建立方面，通過模擬不同的配種模式，發現確定配種的種鴨個體後，不同批次的配種對遺傳變異幾無影響。而使用最大平均分群間遺傳距離分組的方式可能獲得較高的遺傳變異。相關結果將可為未來復養族群的遺傳管理提供重要的參考資訊。 |
計畫年度112 |
計畫類別科技 |
計畫名稱畜產生物種原組織細胞之庫存及基因多樣性分析 |
計畫編號112農科-2.5.1-畜-L1(Z) |
計畫屬性科學技術類 |
研究性質應用研究 |
研究方法自行研究 |
研究領域畜牧獸醫類 |
研究目的發展農林漁牧（不含食品加工與包裝） |
主管機關農業部畜產試驗所 |
執行機關行政院農業委員會畜產試驗所 |
計畫主持人賴永裕 |
中央款15583000 |
配合款0 |
計畫總經費15583000 |
執行成果摘要「畜產生物種原組織細胞之庫存及基因多樣性分析」之中文摘要：一、「臺灣水牛抗緊迫基因與免疫因子多態性分析」本試驗調查臺灣水牛於涼季（二月）及熱季（八月）之直腸溫度、呼吸速率等生理參數及血液中抗緊迫基因 Interleukin 18 RAP（IL18RAP）、Interleukin 6R（IL6R）、熱休克蛋白 70 及 90 的 mRNA 表現量之變化。試驗將臺灣水牛分成 1 歲齡以下仔水牛（皆為母水牛）、1 至 2 歲齡母水牛及 1 至 2 歲齡公水牛共 3 組。結果顯示，仔水牛、公水牛與母水牛於涼季、熱季的平均呼吸速率比較分別為 31.15 ± 6.43 vs. 33.10 ± 6.39 times/min、25.20 ± 8.59 vs. 28.10 ± 7.45 times/min 及 20.40 ± 4.41 vs. 36.75 ± 10.65 times/min；平均直腸溫度比較分別為 38.86 ± 0.51 vs. 38.66 ± 0.31 °C、38.17 ± 0.83 vs. 37.90 ± 0.65 ℃ 及 37.58 ± 1.17 vs. 38.47 ± 0.25 ℃。母水牛較公水牛及仔水牛有顯著較低的涼季呼吸速率、涼季直腸溫度及涼季熱適應係數（P ＜ 0.05），公水牛則較母水牛及仔水牛有顯著較低的熱季呼吸速率、熱季直腸溫度及熱季熱適應係數（P ＜ 0.05）。分析抗緊迫基因及熱休克蛋白表現量部分， IL18RAP、IL6R 及 HSP90 的 mRNA 表現量皆以熱季高於涼季，HSP70 以涼季高於熱季，惟未有顯著差異（P T 及 HSP90 g.3293 G＞A 基因型與 3 組水牛之涼、熱季生理數值進行分析，HSP70 exon2 g.131 C＞T 僅 CC 型之個體較基因型為 TT 之個體有顯著較低的涼季直腸溫度（P A 基因型為 GA 之個體較基因型為 AA 之個體有顯著較低之涼季熱適應係數及熱季直腸溫度（P ＜ 0.05）。二、「畜產遺傳資源資料庫整合與應用」台灣畜產種原資訊網站（www.angrin.tlri.gov.tw）之資訊更新及種原庫資訊網路維護管理，資料庫運用資訊科技加以數位化，且整合運用服務產業，供作選種之簡易依據，典藏數位資料建置於畜產種原資訊網以作為相關研究查詢之，並逐步擴增動態英文網頁資訊以增進國際對我畜產種原性能之瞭解。盤點凍存有牧草種籽800顆，種原資料庫中有出生登記之種畜冷凍精液、體細胞、卵子與胚等合計有3,246份。本年度製備與基礎分析家畜、禽DNA4,283個樣本。台灣畜產種原中心擔負台灣物種冷凍樣本之移地備份典藏，收有中央研究院生物多樣性研究中心移地備份保存野生動物細胞組織8,907份樣品、臺北市立動園移地備份保存野生動物遺傳物質7,310份樣品。台灣物種冷凍樣本移地備份資訊，配合生物多樣性領域國家型計畫，讓我國冷凍方舟計畫更完備。源興牛品種命名申請之修正資料提送農業部複審。 三、「應用細胞庫維護小型豬遺傳多樣性」本計畫為完成本土小型豬保種畜群維護及保種畜群生醫推廣利用，以維護蘭嶼豬保種畜群遺傳多樣性。結果顯示，四種品種小型豬母豬共計繁殖99胎（蘭嶼豬72胎，花斑豬7胎，迷彩豬5胎及賓朗豬15胎），收集410頭後裔生長性能基礎資料，及生醫用小型豬推廣205頭（蘭嶼豬196頭及賓朗豬9頭），並完成公豬採精訓練與冷凍精液的製備及保存（小型豬5頭，共90劑），及小型豬胚冷凍保存34顆。同時完成蘭嶼種豬異地繁殖生產調查。四、「牧草種原搜集與保存-DNA分子標誌應用於狼尾草育種之研究」狼尾草是國內主要芻料作物之一，為了解淹水逆境對狼尾草光合作用生理反應的影響，以對淹水逆境耐受性較低的狼尾草台畜草六號(TS6)進行扦插苗種植生長三週後淹水7天，並於淹水處理前、淹水處理期間及排水後調查其葉綠素含量(SPAD)、光合作用生理反應及葉綠素螢光反應。研究顯示六號隨淹水天數的增加，其SPAD值下降更顯著，且排水6天的SPAD值仍顯著低於對照組，並於排水7天後調查其地上部鮮草產量，顯示六號在淹水處理下其減產比例達65%；更進一步建立六號在淹水逆境下的光合作用生理參數及葉綠素螢光參數，在光合作用生理表現中顯示，隨著淹水天數的增加，蒸散速率、氣孔導度及淨光合速率皆降低，另葉綠素螢光反應中顯示，其Fv/Fm(光系統II最大光效能)及電子傳遞速率，皆隨淹水天數增加，其下降趨勢越顯著，綜合上述，說明六號在淹水逆境下會使氣孔關閉，降低氣孔導度及蒸散速率，以減少水分散失，同時淨光合速率也會降低，進而影響葉片的光系統II，使Fv/Fm及電子傳遞速率皆降低。分析光合作用中固碳反應的主要酵素基因RbcL及RbcS之表現，顯示RbcL基因較適合作為代表狼尾草地上部耐淹水逆境表現相關的指標基因。五、「臺灣黃牛遺傳資源之保存與應用」臺灣黃牛於畜試所在養總頭數為269頭，南區分所恆春場區、澎湖場區及畜試所經營組在養頭數分別為211、18及40頭。所外異地保種方面，臺澎金地區共計有20處飼養場所，在養301頭，分佈地點為桃園、新竹、南投、彰化、雲林、嘉義、臺南、屏東、臺東、澎湖及金門等11縣市。本年度OPU體內( in vivo)取卵共收集58顆卵母細胞，16顆進行凍存，31顆進行體外成熟(IVM)與體外受精(IVF)，卵裂率19.4 % (6/31)，體外培養(IVC)後桑葚胚發育率為9.7% (3/31)。本年度卵裂率與桑葚胚發育率均較去(111)年度的9.1%與3.6%為佳，分別提升10.3%、6.1%。超量排卵模式分FSH+GnRH與CIDR兩組，前者凍存1顆桑葚胚、後者12顆桑葚胚。FSH+GnRH組胚回收率4.3%，CIDR組為14.8%；沖胚液回收率於CIDR組較FSH+GnRH組高出14%。本期計畫近三年進行四次共15頭受胚牛冷凍胚田間移置，本年度產仔1頭(111年度移置)，待後續親子鑑定分析做最後確認。5頭公牛共凍存精液119劑，凍存前平均精液量、精子總活力與直線前進率分別為3.0 mL、87.1%及60.6%，使用65℃、7秒解凍後品質檢測平均總活力與直線前進率為65.6%、23.9%。本年度送種原中心異地備分黃牛精液60劑、卵3顆、胚2顆。六、「華鵝遺傳多樣性維護與利用」本計畫為維持北斗白鵝畜試貳號與北斗褐鵝畜試壹號之品種特色，持續進行純種繁殖與遺傳物質保存工作。112年度完成北斗白鵝畜試貳號與北斗褐鵝畜試壹號之子代留種共計148隻，包含系譜鵝隻共84隻。另完成10隻不同母鵝體細胞製作與凍存共18劑，及14隻不同公鵝冷凍精液共16劑。經調查本年度繁殖季北斗白鵝畜試貳號與北斗褐鵝畜試壹號之繁殖性狀發現，兩品種的平飼種鵝種蛋受精率皆較籠飼種鵝高，以籠飼北斗褐鵝畜試壹號有顯著最低之種蛋受精率，受精蛋孵化率則在品種與飼養方式間皆無顯著差異。計畫中使用北斗白鵝畜試貳號與北斗褐鵝畜試壹號共30隻籠飼公鵝進行人工採精，並分析精液品質（精液量、精液濃度、精子活力與精子畸形率）於繁殖季期間（初、中及後期）之差異。結果顯示，北斗白鵝畜試貳號公鵝精子活力以後期顯著較中期高（P ＜ 0.01），精液量、精液濃度與精子畸形率則於不同繁殖季間無顯著差異；北斗褐鵝畜試壹號公鵝之精液濃度於繁殖季後期顯著提高（P ＜ 0.05），其餘性狀皆不受繁殖季時段影響。北斗白鵝畜試貳號與北斗褐鵝畜試壹號公鵝採精週齡與各精液品質性狀之Pearson積差相關分析結果顯示，北斗褐鵝畜試壹號公鵝採精週齡與精液量（P ＜ 0.05）、精液濃度（P ＜ 0.01）及精子活力（P ＜ 0.05）均呈正相關，然北斗白鵝畜試貳號公鵝之採精週齡與各精液品質性狀間無顯著關聯。綜上所述，北斗白鵝畜試貳號公鵝繁殖季各階段對其精液品質影響較大，而北斗褐鵝畜試壹號公鵝之精液品質除精子畸形率外，其餘性狀皆與採精週齡具顯著正相關。 七、「應用分子標記於褐色菜鴨族群管理」本計畫對褐色菜鴨高飼效品系及其對照品系進行微衛星標記遺傳分析，並建立了微衛星基因型選配模式。在遺傳變異及微衛星標記多態性方面，除了交替基因數，第12代的遺傳變異與先前世代無明顯差異。而有效交替基因數與先前世代相近，顯示兩品系遺傳多態性維持穩定，遺傳結構部分，兩品系間的遺傳分化程度隨選拔世代數增加上升情形。前述結果顯示先前採樣及遺傳監測能夠有效反映全族群的遺傳情況。後續應針對復養族群持續進行遺傳監測。在微衛星基因型選配模式建立方面，通過模擬不同的配種模式，發現確定配種的種鴨個體後，不同批次的配種對遺傳變異幾無影響。而使用最大平均分群間遺傳距離分組的方式可能獲得較高的遺傳變異。相關結果將可為未來復養族群的遺傳管理提供重要的參考資訊。 |