牧場基因型鑑定推動生態永續經營

文 / Joanne Shih

『基因型鑑定（genotyping）逐漸成為畜產動物育種與繁殖的基本程序，在不遠的未來，待基因定序的技術更臻成熟、費用合乎成本考量，每一個新生動物都能夠進行基因型鑑定，進一步建立完整的物種資料庫。』

馴化與人為選拔物種多樣性的興衰

自遠古時代，人類畜牧發展的歷史可以溯回生態系之間的互利共生，家畜動物的祖先中有特定的物種能夠被人類馴化、圈養，這些物種開始與人類共同生活，人類提供動物食物、棲所以及免於被掠食者傷害等保護，而這些動物則提供人們乳、蛋、肉、皮毛等製品；隨著人類的遷移以及貿易交流，家畜動物被帶往世界各處，而在不同的飼養環境與氣候之下，演化出適應各式環境的動物品種，也造就了物種的多樣性。

大約在兩百多年前，隨著遺傳學的起步，人們開始由基因遺傳的角度進行畜牧動物的選拔與育種，飼養具備相同特性、外觀以及生長能力的動物，以利於將飼養規格化並擴大規模，集約式的畜牧經營固然推動人類經濟發展，但是農民在育種的過程中捨棄了許多傳統動物品種，渾然不知如此短視近利的決策對環境造成了難以彌補的傷害。在二十世紀的畜牧業發展，至少造成全球 28 % 的家畜動物瀕臨危險、甚至已經滅絕，以生態學的觀點而言，物種的富饒與否反映了生態系統對環境變遷的適應能力，趨於單一的生物品種顯示農牧系統的彈性（resilence）逐漸流逝，對於自然環境、人類文明等發展都造成阻礙，這樣的情形在開發中國家尤其顯著，許多具備獨特抗病性、環境適應能力的本土品種被商業品系取代，物種數量驟減將對農業生產帶來劇烈衝擊，聯合國農糧組織（FAO）預測可能造成開發中國家 20 – 40 % 的農業生產力損失。

育種基因鑑定增加生物多樣性

針對當前問題科學家提出農業生態學（agroecology），將生態學的概念引入農業經營管理，以全面的視野看待整體環境與社會，目的在於設計高產量農業系統，同時滿足人們的糧食與經濟需求，更重要的是考量社會平衡與生態永續，維持物種多樣性是農牧永續經營的關鍵。

在基因體技術蓬勃發展之下，科學家將全基因體定序（whole genome sequencing）應用於畜牧業，幫助農民更精確地分析遺傳性狀，而且有助於了解族群演化史，不論是天擇或是人為選拔的遺傳變化，透過基因序列分析都一覽無遺。目前畜牧業的基因資料庫正在快速發展當中，基因型鑑定（genotyping）逐漸成為畜產動物育種與繁殖的基本程序，高密度單核苷酸多態性（single nucleotide polymorphism，SNP）晶片是常見用於檢測物種基因型的工具之一，藉此監測生態系統中的基因多樣性，在農牧業中最早應用於乳牛的身份鑑定，基因體技術在酪農業的發展為畜牧業奠定基礎，進一步將類似的模式拓展於其他經濟動物的生產管理。

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不只選拔優良品種推動環境生態的永續經營

分析並記錄畜牧動物的基因體，對農業生態管理帶來的益處可以分為三大層面，其一，基因型鑑定讓人們得以由各種尺度監測經濟動物的遺傳趨勢，小至個體之間的基因差異，分析種公畜與種母畜個別的基因特徵後，藉此篩選基因差異較大的種畜進行育種，避免近親配種（inbreeding）所帶來的劣勢，大至分析牧場整體的基因多樣性，進一步評估牧場畜群對環境的適應性與抗病能力；其二，將基因型鑑定的結果與表現型（phenotypes）與生產特性（如：產乳量、繁殖能力）進行交叉比對，可以找出調控特定性狀的的基因片段，以此作為育種選拔的基準，能夠更精確的管理畜牧市場的基因庫；最後，除了應用於大規模的牧場經營，基因型鑑定也可以用於管理各地的本土特有種，透過基因定序精準分析本土品種的特殊性狀，盡可能將現存的物種基因紀錄並保存，以挽救當前迅速流失的基因資源。

基因型鑑定目前在酪農業已建立了完善的先例，而在畜牧業的其他領域仍有許多發展空間，不過科學家相信在不遠的未來，待檢測技術更臻成熟、費用合乎成本考量，基因定序將普及所有畜牧業，每一個新生動物都能夠進行基因型鑑定，進一步建立完整的物種資料庫，對畜牧繁殖與生態保育將有長遠的貢獻。

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參考文獻
1. Advances in farm animal genomic resources. Frontiers in Genetics, January 2016
2. Genomic data and breeding value estimation in dairy cattle: theory, practice, problems. J. Anim. Breed. Genet. 133 (2016) 165-166
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4. Food and Agriculture Organisation of the United Nations：http://www.fao.org/biodiversity/group/en/

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