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焦点问题 / 2002

  
不是比美。在肯尼亚的潮湿地区,Red Maasai土著绵羊(左)对线虫的感染抗性优于现代的Dorper品种(右)

遗传学与畜病治理

因为兽药在面临日益增多的病毒病原时难于奏效,粮农组织打算通过育种增强疾病抗 性……来加强家畜卫生战略

线虫类寄生虫-更确切地说是线虫-引起的胃肠感染是世界范围内最严重的畜病。利用常规病害防治战略,问题只能更糟:在所有主要的绵羊生产国中,线虫产生了对化学蠕虫驱虫剂产生了抗性,承诺已久的防治这类寄生虫的疫苗仍未上市。

但粮农组织最近的一份研究指出,防治线虫另有一种直接-可持续-的战略。首先,收集幼羊的粪便,计算蠕虫卵数。然后确定卵数最少的幼羊,生产特性最理想-你就发现了最适合的母羊或育种母羊,可生产对线虫具有抗性的羊群(另一种方法是检查眼睑的颜色来评估感染-诱发的贫血)。

粮农组织的研究将遗传成分纳入畜病治理的机会,指出各国政府和畜牧部门普遍忽视简便-高科技-遗传方法的潜力。研究称加强抗病性或耐病性将促成减少对投入物,特别是药品的需求,将特别有益于发展中国家的低投入物农作系统。AG21详情请询问粮农组织家畜生产及卫生司的Keith Hammond……

这是否意味着培育的家畜一般不能抗病和感染?
“甚至更糟。在发达世界中,育种的重点几乎完全专注于诸如所生产的奶、肉、蛋和纤维等特性,兽药实际上是唯一的病害治理战略。结果是我们的畜群抗或耐感染的遗传潜力严重削弱,实际上增强了寄生虫-蠕虫、细菌和病毒本身的遗传感染能力。当然在发展中世界的大部分地区里,经常缺少农药来医治疾病和感染,这造成了畜牧部门每年损失30-35%。农民只得遭受损失,或尽力治疗单个牲畜。”

粮农组织报告称化学干预战略“从生物学来看是无法持续的”。问题有多严重?
“如同线虫对驱虫剂的抗性增强一样,我们还见到细菌对抗菌素的抗性在日益增强,对使用抗生素来防治不明和有时无临床症状的疾病问题的集约化生产系统来说尤其令人担心。目前对用来防治造成家畜锥虫病的原生动物的药品已普遍产生抗性。随着每一代新的抗家禽Marek病害疫苗的出现,已产生新的毒性更强的病毒品系。即使对口蹄疫来说,许多国家政府认为现有疫苗不足以应对挑战”。

在实践中“遗传成分”将如何纳入病害防治战略?
“对于大力认真研究的几乎每种病害,均发现了寄主遗传变异的证据-一些家畜与其他家畜相比对病害的抗性或耐性更强。范围广泛的其他各类疾病几乎肯定会发生遗传变异。”
   
根除绵羊疯痒病

欧洲国家正利用遗传学来根除绵羊易感染传染性海绵状牛脑病(TSE),更普遍称为“疯牛病”。称为绵羊疯痒病,据认为该病是因脑中聚积了误叠的蛋白-即锯状物(上图)-造成的,-它们能抗通常会摧毁它们的酶。研究查明了对绵羊疯痒病抗性的基因基础,使各国政府可以开始执行一项长期育种计划,利用具有抗性的母羊来改变该大陆绵羊种群的遗传组成。
   "“有三级遗传变异值得考虑:物种、品种和每一品种内的独特的家畜间遗传变异。这三级综合运用时将会产生最大影响。物种一级的简单例子:山羊对腐蹄真菌的抗性远远甚于绵羊。在品种一级我们需要选择对生产环境最适宜的品种-在流行病最严重的热带国家里外来品种不太适宜,适应当地和土著品种很可能优于输入的外来基因型。在所有其他方面外来品种适宜的话,杂交可以产生抗性或耐性的基因。最后将根据单个牲畜的抗性或耐性来选择单畜进行培育,可以通过简单的观察或使用基因标志或基因测试来协助进行选择。”

何种病害对遗传战略最敏感?
“多数畜病提供了将遗传成分纳入病害治理的机会。在使用遗传学来消除欧洲的绵羊疯痒病方面业已取得进展(见右边的插文)。令人信服的研究表明:许多品种的山羊和绵羊在面临蠕虫挑战时比其他品种的性能更佳。例如在受到线虫寄生虫大量感染的肯尼亚潮湿地区,当地Red Maasai绵羊对线虫的抗性远远胜于诸如Dorper等改良品种-产肉量是其三倍。在家禽方面研究表明有许多机会将遗传成分纳入新城疫,球菌和线虫的病害治理,但需要新的知识,将遗传方法运用于小农系统,其潜在利益巨大。”

但生物在发展-寄生虫难道不会适应寄主的遗传变化吗?
“任何旨在减少寄生虫数量的防治措施均会促成寄生虫口的遗传变化,以摆脱防治战略。这在抗生素方面有着最佳记录。在使用遗传学方面也可能发生这种情况。在植物已有这种记录,但目前尚未有记载的例子说明它发生在家畜种群中。对大寄生虫病,如胃肠寄生虫,遗传增强抗性只会促成对寄生虫演变的压力变弱。这与加剧选择压力的化学防治措施形成鲜明对比。因此在寄生虫演变方面,预计遗传战略比对付这些感染的其他许多干预战略具有更多的持续性。然而对细菌和病毒来说可能并非如此,因为寄生虫口可能最终发生演变。”

当今分子遗传学领域的快速进展对疾病防治有多重要?
“它们非常重要。已经存在种类广泛潜力很强的分子技术和程序,实际上它们与日俱增。关于鸟类和辅乳牲畜的生物学的工作-这比植物更为复杂-得到有关人类疾病的大量分子遗传学工作的极大促进。家畜分子遗传学的革命为在遗传、蛋白、生理、家畜和种群各级理解疾病的重大突破提供了巨大潜力。在今后10-15年,我们将大大改变许多,如果不是多数的话,畜病防治战略。”

是否存在这种风险:遗传方法将需要许多发展中国家无法提供的技术-如分子标志?
"“短期内遗传治理一般将采用比遗传标志更为简单的技术-更经常的情况是选择具有抗性增强的单个家畜或品种将取决于表现型评估。有些疾病,尤其是影响粗泛管理的反刍家畜的疾病,已有足够的知识来立即开始选择具有抗性的单个家畜和品种。”
    “但不要忘记生物技术革命的一个重要部分是低成本可持续程序可以纳入发展中国家病害治理战略的前提。生物技术目前还提供了额外的工具来理解诸如牛瘟、小反刍牲畜病和口蹄疫等的流行病学,而此前绝无仅有。蛋白质组学和遗传组学确定病毒特性将有助于我们精化疫苗结构以提高效率。但更重要的是它便于采用一种新目标病害防治的新方法,在资源方面它更为经济。”

因此基于遗传学的防治不是要替代化学干预吗?
“我们需要综合利用遗传和非遗传方法来管理卫生。如果有效加以应用,各种成分可以相互补充、减少任何一个成分失效的风险。例如减少对化学防治的依赖可以延长这些化学品的有效寿命以防止产生抗性。这是因为减少了对寄生虫虫口的选择压力和选择次数。在一项防治计划中采用多种方法即已促使有害生物综合治理[IPM]计划获得如此成功。”

病害和感染

粮农组织的报告区别了感染和疾病,抗性与耐性。
感染是指包括病毒、细菌、原生质、蠕虫、蝇和蜱等寄生虫寄生在寄主家畜上。
病害说明了感染的影响,可以采取几种形式-严重、次严重、慢性和无临床征兆-可能会、也可能不会造成能力丧失。
   抗性是个体抗寄主抗感染或控制寄生虫生活周期的能力。
耐性表明牲畜可能受到寄生虫的感染,但很少显示可计量的疾病症状。
感染治理旨在减少或消除在寄主家畜种群中传染,从而减少疾病的发病率和严重性,甚至根除它。
抗性治理-即增强家畜抗感染性-将减轻症状,但可能在今后导致更严重的病害问题。

  • 下载粮农组织研究将遗传成分纳入家畜病害治理的机会(英文, pdf, 335K)
  • 另见焦点问题文章:新的畜病危险、濒危的家畜多样性和加勒比蜱防治
  • 访问粮农组织网站家畜遗传学和家畜卫生(英文)
2002年12月出版
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