牧场基因型鉴定推动生态永续经营

文 / Joanne Shih

‘基因型鉴定（genotyping）逐渐成为畜产动物育种与繁殖的基本程序，在不远的未来，待基因定序的技术更臻成熟、费用合乎成本考量，每一个新生动物都能够进行基因型鉴定，进一步建立完整的物种数据库。’

驯化与人为选拔物种多样性的兴衰

自远古时代，人类畜牧发展的历史可以溯回生态系之间的互利共生，家畜动物的祖先中有特定的物种能够被人类驯化、圈养，这些物种开始与人类共同生活，人类提供动物食物、栖所以及免于被掠食者伤害等保护，而这些动物则提供人们乳、蛋、肉、皮毛等制品；随着人类的迁移以及贸易交流，家畜动物被带往世界各处，而在不同的饲养环境与气候之下，演化出适应各式环境的动物品种，也造就了物种的多样性。

大约在两百多年前，随着遗传学的起步，人们开始由基因遗传的角度进行畜牧动物的选拔与育种，饲养具备相同特性、外观以及生长能力的动物，以利于将饲养规格化并扩大规模，集约式的畜牧经营固然推动人类经济发展，但是农民在育种的过程中舍弃了许多传统动物品种，浑然不知如此短视近利的决策对环境造成了难以弥补的伤害。在二十世纪的畜牧业发展，至少造成全球 28 % 的家畜动物濒临危险、甚至已经灭绝，以生态学的观点而言，物种的富饶与否反映了生态系统对环境变迁的适应能力，趋于单一的生物品种显示农牧系统的弹性（resilence）逐渐流逝，对于自然环境、人类文明等发展都造成阻碍，这样的情形在开发中国家尤其显著，许多具备独特抗病性、环境适应能力的本土品种被商业品系取代，物种数量骤减将对农业生产带来剧烈冲击，联合国农粮组织（FAO）预测可能造成开发中国家 20 – 40 % 的农业生产力损失。

育种基因鉴定增加生物多样性

针对当前问题科学家提出农业生态学（agroecology），将生态学的概念引入农业经营管理，以全面的视野看待整体环境与社会，目的在于设计高产量农业系统，同时满足人们的粮食与经济需求，更重要的是考量社会平衡与生态永续，维持物种多样性是农牧永续经营的关键。

在基因体技术蓬勃发展之下，科学家将全基因体定序（whole genome sequencing）应用于畜牧业，帮助农民更精确地分析遗传性状，而且有助于了解族群演化史，不论是天择或是人为选拔的遗传变化，透过基因序列分析都一览无遗。目前畜牧业的基因数据库正在快速发展当中，基因型鉴定（genotyping）逐渐成为畜产动物育种与繁殖的基本程序，高密度单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）芯片是常见用于检测物种基因型的工具之一，借此监测生态系统中的基因多样性，在农牧业中最早应用于乳牛的身份鉴定，基因体技术在酪农业的发展为畜牧业奠定基础，进一步将类似的模式拓展于其他经济动物的生产管理。

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不只选拔优良品种推动环境生态的永续经营

分析并记录畜牧动物的基因体，对农业生态管理带来的益处可以分为三大层面，其一，基因型鉴定让人们得以由各种尺度监测经济动物的遗传趋势，小至个体之间的基因差异，分析种公畜与种母畜个别的基因特征后，借此筛选基因差异较大的种畜进行育种，避免近亲配种（inbreeding）所带来的劣势，大至分析牧场整体的基因多样性，进一步评估牧场畜群对环境的适应性与抗病能力；其二，将基因型鉴定的结果与表现型（phenotypes）与生产特性（如：产乳量、繁殖能力）进行交叉比对，可以找出调控特定性状的的基因片段，以此作为育种选拔的基准，能够更精确的管理畜牧市场的基因库；最后，除了应用于大规模的牧场经营，基因型鉴定也可以用于管理各地的本土特有种，透过基因定序精准分析本土品种的特殊性状，尽可能将现存的物种基因纪录并保存，以挽救当前迅速流失的基因资源。

基因型鉴定目前在酪农业已建立了完善的先例，而在畜牧业的其他领域仍有许多发展空间，不过科学家相信在不远的未来，待检测技术更臻成熟、费用合乎成本考量，基因定序将普及所有畜牧业，每一个新生动物都能够进行基因型鉴定，进一步建立完整的物种数据库，对畜牧繁殖与生态保育将有长远的贡献。

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参考文献
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
3. Farm animal genetic and genomic resources from an agroecological perspective. Frontiers in Genetics, April 2015
4. Food and Agriculture Organisation of the United Nations：http://www.fao.org/biodiversity/group/en/

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