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111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15942000, 配合款是0, 計畫總經費是15942000, 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、「褐色菜鴨高飼效品系遺傳選拔指數建構」褐色菜鴨高飼效品系於 2018 年完成命名，其與來源品系褐色菜鴨畜試一號(對照品系)相同，具有蛋重大、產蛋多但節糧等品系特性。然由於褐色菜鴨高飼效品系主要選拔的殘差飼料採食量性狀與蛋產量為正相關，許多....
| 計畫年度 | 111 |
| 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 | 111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 | 農委會畜產試驗所 |
| 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 | 15942000 |
| 配合款 | 0 |
| 計畫總經費 | 15942000 |
| 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、「褐色菜鴨高飼效品系遺傳選拔指數建構」褐色菜鴨高飼效品系於 2018 年完成命名，其與來源品系褐色菜鴨畜試一號(對照品系)相同，具有蛋重大、產蛋多但節糧等品系特性。然由於褐色菜鴨高飼效品系主要選拔的殘差飼料採食量性狀與蛋產量為正相關，許多文獻指出此性狀在長期選拔後出現產蛋率及蛋重下降之情形。為符合產業對於鴨蛋的需求，維持褐色菜鴨高飼效品系之品系特性，使族群兼顧飼料效率、產蛋數及蛋重性狀均衡表現，本計畫將以所建構多性狀遺傳選拔指數，實際進行選拔，期在維持高飼效品系殘差飼料採食量的情況下，自第 10 代至第 13 代在 34 至 37 週齡蛋產量之遺傳改進量共 +50 g，以促進此品系永續經營、應用。本年度加入第 12 世代進行遺傳評估，結果顯示高飼效品系若繼續選拔低 RFC ，可能造成 EM 下降，且對於 FE 的改進也有限。另根據前一年度遺傳評估結果，挑選 RFC 與 EM 進行多 性狀遺傳選拔指數建構，以指數挑選種鴨繁殖，估算褐色菜鴨高飼效品系第 10 代至第 11 代 在 34 至 37 週齡殘差飼料採食量之遺傳改進量為 -42.1 g，蛋產量之遺傳改進量 +21.8 g， 顯示運用遺傳選拔指數確可同時改進蛋產量及殘差飼料之遺傳值。 二、「臺灣水牛種原維護與基因多樣性分析」本試驗收集 20 頭臺灣水牛的熱休克蛋白（heat shock protein, HSP）HSP70 與 HSP90 片段基因序列進行比較，並收集20頭臺灣水牛涼、熱季的呼吸速率、直腸溫度、血漿中皮質醇、HSP70 與 HSP90 蛋白質分析量等資料，探討上述目標基因之多態性與臺灣水牛耐熱性性狀間的相關性。結果顯示 10 歲齡以上母水牛熱季呼吸速率、直腸溫度及熱適應係數（heat tolerant coefficient）分別為 26.05 ± 8.77次/分鐘、38.08 ± 0.37°C及 2.13 ± 0.39，帶仔母水牛為 28.45 ± 9.26 次/分鐘、38.16 ± 0.42°C 及 2.23 ± 0.41，1 歲齡以下仔水牛為30.50 ± 10.14 次/分鐘、38.56 ± 0.30°C 及 2.33 ± 0.42，10 歲齡以上臺灣母水牛較 1 歲齡以下臺灣仔水牛有顯著較低的涼季呼吸速率、涼季直腸溫度、涼季熱適應係數、熱季直腸溫度（P ＜ 0.05），1 歲齡以下臺灣仔水牛較帶仔母水牛及 10 歲齡以上臺灣母水牛有較高的熱季 HSP70 分析量（P C 基因型為 CC 之個體較基因型為 TT 之個體有顯著較低的涼季 HSP70 分析值（P A 基因型為 GG 之個體較基因型為 GA 之個體有顯著較低的涼季 HSP70 分析值（P T 基因型為 CT 之個體較基因型 TT 之個體有顯著較低熱季呼吸速率（P ＜ 0.05）及熱季熱適應係數（P A 基因型為 AA 之個體較基因型為 GA 之個體有顯著較低的涼季直腸溫度及熱季 HSP70 分析值。本試驗結果係為臺灣水牛耐熱性性狀相關基因之多態性研究，可提供沼澤型水牛在亞熱帶環境下表現出數據之參考依據。 三、「臺灣黃牛遺傳資源之保存與應用」本年度生產41頭黃牛、推廣23頭種原。體外生產胚使用淘汰母牛屠宰取卵巢及一般母牛超音波卵母細胞收集(ovum pick-up, OPU)進行體外取卵，前者5頭母牛共收集70顆卵母細胞，凍存19顆卵母細胞；47顆進行體外成 熟培養，3顆卵母細胞卵裂(卵裂率6.38%)，但於早期桑葚胚即裂解死亡。後者11頭母牛共收 集77顆卵母細胞，凍存6顆卵母細胞，63顆進行體外成熟培養，7顆卵母細胞卵裂(卵裂率 11.11%)，並全數冷凍保存。體內沖胚結果，22頭母牛經超級排卵，13頭進行沖胚，收集胚10 顆，凍存6顆。本年度總共凍存胚13顆。精液凍存140劑，凍存前平均精液量、精子活力與存活 率分別為3.06 mL(1.9-4 mL)、3.2級(3.0 - 3.5)及88%(80 - 90%)，使用65℃、7秒解凍後品 質檢測平均活力為3.0，平均存活率42%(40 - 50%)。 四、「應用細胞庫來維護小型豬品種多樣性」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132胎（蘭嶼豬80胎 ，花斑豬4胎，迷彩豬5胎及賓朗豬43胎），收集488頭後裔生長性能基礎資料，及生醫用小型豬推廣201頭（蘭嶼豬177頭，花斑豬1頭及賓朗豬23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128劑），及小型豬胚冷凍保存33顆。同時完成蘭嶼豬回流蘭嶼鄉之適應性評估。 五、「生醫用微小型豬品種選育」本計畫以賓朗豬為基礎種畜，選育體型更小的微小型豬，以滿足生醫研究與生技產業之需求。本年度G6產下G7世代11胎次(分別為2535胎1公2母、2536胎2母、2543胎1公2母、2561胎1公1母、2563胎1公1母、2605胎5公、2632胎2公、2633胎2公2 母、2641胎2公、 2652胎1公1母及2680胎2公3母)，出生仔豬體重為0.54±0.14公斤，六週齡離乳體重為6.02±0.47公斤，五月齡體重為13.15±1.08公斤，及一歲齡體重為36.46±2.22公斤。G7產下G8世代8胎次(分別為2702胎2公1母、2704胎1公2母、2705胎1母、2760胎1公3母、2763胎3公2母、2803胎3公1母、2808胎2公2母及2810胎2公1母)，出生仔豬體重為0.48±0.06公斤，六週齡離乳體重為6.00±0.62公斤，五月齡體重為13.09±1.68公斤。G8產下G9世代1胎次(2930胎1公2母)，仔豬出生體重平均為0.48±0.06公斤。同時推廣生醫用白色賓朗豬23頭。 六、「華鵝遺傳多樣性維護與利用」本計畫持續進行純種繁殖與遺傳物質保存工作，已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169隻，包含系譜鵝隻共70隻，並完成冷凍精液共14隻不同公鵝合計23劑。經調查今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情形發現，兩品種的平飼種鵝平均產蛋數與種蛋受精率皆較籠飼種鵝高，受精蛋孵化率則無明顯差異。另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，建立精液資料庫共360筆資料，並分析精液品質 (精液量、精子濃度、精子活力與精子畸形率) 於品種間與繁殖季期間 (初、中及後期) 之差異。結果顯示，繁殖季時段與品種間無顯著交感作用存在。北斗白鵝畜試貳號公鵝於不同繁殖季期間之精液量與精子濃度無顯著差異，精子活力與精子畸形率則以後期較初期顯著 (P ＜ 0.05) 要高；北斗褐鵝畜試壹號公鵝之精液量、精子濃度與精子活力皆不受繁殖季時段影響，精子畸形率則於繁殖季後期顯著 (P ＜ 0.05) 提高。品種間以北斗白鵝畜試貳號公鵝的精液濃度與精子活力顯著 (P ＜ 0.05) 較北斗褐鵝畜試壹號佳。綜上所述，北斗白鵝畜試貳號的精子活力於繁殖季後期有較佳的表現，但兩鵝種公鵝之精子畸形率皆以繁殖季初期最低。 七、「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，為因應氣候的變遷，期望育成具有環境忍受性的品種，以維持穩定的牧草產量供應。狼尾草台畜草四號(TS4)、六號(TS6)及八號(TS8)以扦插苗種植生長三週淹水7天，其地上部鮮重及地上部高度皆達顯著性的下降，然就地上部高度下降比例而言，以四號最高(30.4%)，六號次之(24.8%)，八號最低(13.5%)；而在淹水處理下，粗蛋白質、磷、鉀及鈣含量在四、六及八號三品種皆達顯著性的下降，其中四號之粗蛋白質含量降低比例高達55.3%，六號達41%，八號最低為35.8%；而水溶性碳水化合物含量在三品種間則均有顯著性的增加，與對照組相較下，四號及八號約增加3倍，而六號約增加2倍，另八號之中洗纖維與酸洗纖維含量在淹水處理與對照組間均未達顯著性差異，綜合上述說明八號在淹水逆境的耐受性表現較四號、六號佳。然RNA-Seq基因表現分析結果顯示，在對照組與淹水處理間，四、六及八號之顯著差異性表現基因以負調控占多數，且藉由比對COG資料庫，說明該顯著差異性表現基因所代表的蛋白質，其功能分類大部分與訊息傳遞、轉譯後修飾、碳水化合物及胺基酸之轉運與代謝、二次代謝物之生合成與轉運等機制相關。 八、「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用，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2,545份。本年度製備與凍存家畜、禽DNA5,176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組織8,542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化，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。 |
計畫年度111 |
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111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） |
主管機關農委會畜產試驗所 |
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15942000 |
配合款0 |
計畫總經費15942000 |
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、「褐色菜鴨高飼效品系遺傳選拔指數建構」褐色菜鴨高飼效品系於 2018 年完成命名，其與來源品系褐色菜鴨畜試一號(對照品系)相同，具有蛋重大、產蛋多但節糧等品系特性。然由於褐色菜鴨高飼效品系主要選拔的殘差飼料採食量性狀與蛋產量為正相關，許多文獻指出此性狀在長期選拔後出現產蛋率及蛋重下降之情形。為符合產業對於鴨蛋的需求，維持褐色菜鴨高飼效品系之品系特性，使族群兼顧飼料效率、產蛋數及蛋重性狀均衡表現，本計畫將以所建構多性狀遺傳選拔指數，實際進行選拔，期在維持高飼效品系殘差飼料採食量的情況下，自第 10 代至第 13 代在 34 至 37 週齡蛋產量之遺傳改進量共 +50 g，以促進此品系永續經營、應用。本年度加入第 12 世代進行遺傳評估，結果顯示高飼效品系若繼續選拔低 RFC ，可能造成 EM 下降，且對於 FE 的改進也有限。另根據前一年度遺傳評估結果，挑選 RFC 與 EM 進行多 性狀遺傳選拔指數建構，以指數挑選種鴨繁殖，估算褐色菜鴨高飼效品系第 10 代至第 11 代 在 34 至 37 週齡殘差飼料採食量之遺傳改進量為 -42.1 g，蛋產量之遺傳改進量 +21.8 g， 顯示運用遺傳選拔指數確可同時改進蛋產量及殘差飼料之遺傳值。 二、「臺灣水牛種原維護與基因多樣性分析」本試驗收集 20 頭臺灣水牛的熱休克蛋白（heat shock protein, HSP）HSP70 與 HSP90 片段基因序列進行比較，並收集20頭臺灣水牛涼、熱季的呼吸速率、直腸溫度、血漿中皮質醇、HSP70 與 HSP90 蛋白質分析量等資料，探討上述目標基因之多態性與臺灣水牛耐熱性性狀間的相關性。結果顯示 10 歲齡以上母水牛熱季呼吸速率、直腸溫度及熱適應係數（heat tolerant coefficient）分別為 26.05 ± 8.77次/分鐘、38.08 ± 0.37°C及 2.13 ± 0.39，帶仔母水牛為 28.45 ± 9.26 次/分鐘、38.16 ± 0.42°C 及 2.23 ± 0.41，1 歲齡以下仔水牛為30.50 ± 10.14 次/分鐘、38.56 ± 0.30°C 及 2.33 ± 0.42，10 歲齡以上臺灣母水牛較 1 歲齡以下臺灣仔水牛有顯著較低的涼季呼吸速率、涼季直腸溫度、涼季熱適應係數、熱季直腸溫度（P ＜ 0.05），1 歲齡以下臺灣仔水牛較帶仔母水牛及 10 歲齡以上臺灣母水牛有較高的熱季 HSP70 分析量（P C 基因型為 CC 之個體較基因型為 TT 之個體有顯著較低的涼季 HSP70 分析值（P A 基因型為 GG 之個體較基因型為 GA 之個體有顯著較低的涼季 HSP70 分析值（P T 基因型為 CT 之個體較基因型 TT 之個體有顯著較低熱季呼吸速率（P ＜ 0.05）及熱季熱適應係數（P A 基因型為 AA 之個體較基因型為 GA 之個體有顯著較低的涼季直腸溫度及熱季 HSP70 分析值。本試驗結果係為臺灣水牛耐熱性性狀相關基因之多態性研究，可提供沼澤型水牛在亞熱帶環境下表現出數據之參考依據。 三、「臺灣黃牛遺傳資源之保存與應用」本年度生產41頭黃牛、推廣23頭種原。體外生產胚使用淘汰母牛屠宰取卵巢及一般母牛超音波卵母細胞收集(ovum pick-up, OPU)進行體外取卵，前者5頭母牛共收集70顆卵母細胞，凍存19顆卵母細胞；47顆進行體外成 熟培養，3顆卵母細胞卵裂(卵裂率6.38%)，但於早期桑葚胚即裂解死亡。後者11頭母牛共收 集77顆卵母細胞，凍存6顆卵母細胞，63顆進行體外成熟培養，7顆卵母細胞卵裂(卵裂率 11.11%)，並全數冷凍保存。體內沖胚結果，22頭母牛經超級排卵，13頭進行沖胚，收集胚10 顆，凍存6顆。本年度總共凍存胚13顆。精液凍存140劑，凍存前平均精液量、精子活力與存活 率分別為3.06 mL(1.9-4 mL)、3.2級(3.0 - 3.5)及88%(80 - 90%)，使用65℃、7秒解凍後品 質檢測平均活力為3.0，平均存活率42%(40 - 50%)。 四、「應用細胞庫來維護小型豬品種多樣性」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132胎（蘭嶼豬80胎 ，花斑豬4胎，迷彩豬5胎及賓朗豬43胎），收集488頭後裔生長性能基礎資料，及生醫用小型豬推廣201頭（蘭嶼豬177頭，花斑豬1頭及賓朗豬23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128劑），及小型豬胚冷凍保存33顆。同時完成蘭嶼豬回流蘭嶼鄉之適應性評估。 五、「生醫用微小型豬品種選育」本計畫以賓朗豬為基礎種畜，選育體型更小的微小型豬，以滿足生醫研究與生技產業之需求。本年度G6產下G7世代11胎次(分別為2535胎1公2母、2536胎2母、2543胎1公2母、2561胎1公1母、2563胎1公1母、2605胎5公、2632胎2公、2633胎2公2 母、2641胎2公、 2652胎1公1母及2680胎2公3母)，出生仔豬體重為0.54±0.14公斤，六週齡離乳體重為6.02±0.47公斤，五月齡體重為13.15±1.08公斤，及一歲齡體重為36.46±2.22公斤。G7產下G8世代8胎次(分別為2702胎2公1母、2704胎1公2母、2705胎1母、2760胎1公3母、2763胎3公2母、2803胎3公1母、2808胎2公2母及2810胎2公1母)，出生仔豬體重為0.48±0.06公斤，六週齡離乳體重為6.00±0.62公斤，五月齡體重為13.09±1.68公斤。G8產下G9世代1胎次(2930胎1公2母)，仔豬出生體重平均為0.48±0.06公斤。同時推廣生醫用白色賓朗豬23頭。 六、「華鵝遺傳多樣性維護與利用」本計畫持續進行純種繁殖與遺傳物質保存工作，已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169隻，包含系譜鵝隻共70隻，並完成冷凍精液共14隻不同公鵝合計23劑。經調查今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情形發現，兩品種的平飼種鵝平均產蛋數與種蛋受精率皆較籠飼種鵝高，受精蛋孵化率則無明顯差異。另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，建立精液資料庫共360筆資料，並分析精液品質 (精液量、精子濃度、精子活力與精子畸形率) 於品種間與繁殖季期間 (初、中及後期) 之差異。結果顯示，繁殖季時段與品種間無顯著交感作用存在。北斗白鵝畜試貳號公鵝於不同繁殖季期間之精液量與精子濃度無顯著差異，精子活力與精子畸形率則以後期較初期顯著 (P ＜ 0.05) 要高；北斗褐鵝畜試壹號公鵝之精液量、精子濃度與精子活力皆不受繁殖季時段影響，精子畸形率則於繁殖季後期顯著 (P ＜ 0.05) 提高。品種間以北斗白鵝畜試貳號公鵝的精液濃度與精子活力顯著 (P ＜ 0.05) 較北斗褐鵝畜試壹號佳。綜上所述，北斗白鵝畜試貳號的精子活力於繁殖季後期有較佳的表現，但兩鵝種公鵝之精子畸形率皆以繁殖季初期最低。 七、「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，為因應氣候的變遷，期望育成具有環境忍受性的品種，以維持穩定的牧草產量供應。狼尾草台畜草四號(TS4)、六號(TS6)及八號(TS8)以扦插苗種植生長三週淹水7天，其地上部鮮重及地上部高度皆達顯著性的下降，然就地上部高度下降比例而言，以四號最高(30.4%)，六號次之(24.8%)，八號最低(13.5%)；而在淹水處理下，粗蛋白質、磷、鉀及鈣含量在四、六及八號三品種皆達顯著性的下降，其中四號之粗蛋白質含量降低比例高達55.3%，六號達41%，八號最低為35.8%；而水溶性碳水化合物含量在三品種間則均有顯著性的增加，與對照組相較下，四號及八號約增加3倍，而六號約增加2倍，另八號之中洗纖維與酸洗纖維含量在淹水處理與對照組間均未達顯著性差異，綜合上述說明八號在淹水逆境的耐受性表現較四號、六號佳。然RNA-Seq基因表現分析結果顯示，在對照組與淹水處理間，四、六及八號之顯著差異性表現基因以負調控占多數，且藉由比對COG資料庫，說明該顯著差異性表現基因所代表的蛋白質，其功能分類大部分與訊息傳遞、轉譯後修飾、碳水化合物及胺基酸之轉運與代謝、二次代謝物之生合成與轉運等機制相關。 八、「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用，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2,545份。本年度製備與凍存家畜、禽DNA5,176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組織8,542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化，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。 |