待拍的種公牛
肉牛產(chǎn)業(yè)在快速發(fā)展的同時,也暴露了自身一些問題。在諸多影響因素中,種業(yè)是根源性和決定性因素。利用全基因組選擇有助于肉牛選種準(zhǔn)確性的提高和世代間隔的縮短,可降低育種成本。
茫茫的內(nèi)蒙古烏拉蓋草原上,一場種公牛拍賣會格外引人注意。伴隨著拍賣師宣布拍賣會開始的聲音,72頭種公牛陸續(xù)走到臺前,紛紛尋找未來的主人。它們中最年輕的只有5個月大,最年長的18個月。雖然來自全國不同的種公牛站或核心育種場,但它們有一個共同的特征:都得到了一項新技術(shù)的評估。
這項新技術(shù)叫作全基因組選擇,是基于基因組育種值(GEBV)的選擇方法。72頭種公牛首次被采用傳統(tǒng)遺傳評估+基因組育種值相結(jié)合的方法,評估了20多個性狀。
把新技術(shù)融進(jìn)拍賣會也得到全國畜牧總站站長楊振海的認(rèn)可。他表示,首屆全國種公牛拍賣活動標(biāo)志著我國肉牛種業(yè)進(jìn)入新階段,具有里程碑意義。
據(jù)悉,首屆全國種公牛拍賣會由全國畜牧總站、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所、錫林郭勒盟行政公署、國家畜牧科技創(chuàng)新聯(lián)盟共同主辦。同期還舉辦了2018年現(xiàn)代肉牛產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)交流會。
全基因組選擇技術(shù)備受推崇
在拍賣會現(xiàn)場,當(dāng)每頭牛出場時,種公牛信息中有一欄會顯示特別的介紹,即種公牛性狀GEBV信息。后墻的條幅上標(biāo)著“種牛選擇新時代,基因育種更精確”。
性狀GEBV信息主要包括初生—斷奶增重、斷奶重、育肥期日增重、胴體重、胴體等級、屠宰率和凈肉率。
這些信息是競拍方非常關(guān)注的。記者獲悉,前期的相關(guān)工作由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所研究員李俊雅團(tuán)隊及國家肉牛遺傳評估中心聯(lián)合完成,花費了兩個多月的時間。
具體做法是,根據(jù)性狀GEBV信息要求,先在參考種牛群體中使用基因型數(shù)據(jù)和表型數(shù)據(jù)估計每頭種公牛染色體片段的效應(yīng),然后在候選種公牛中使用個體基因型數(shù)據(jù)估計基因組育種值。
記者了解到,全基因組選擇的概念和方法是于2001年在國外被提出,即利用高密度SNP標(biāo)記對影響目標(biāo)性狀的所有基因同時進(jìn)行選擇的策略。2009年,國際上第一款?;驒z測芯片的誕生和基因組測序項目順利完成,促進(jìn)了牛全基因組選擇技術(shù)的發(fā)展。
李俊雅介紹,該技術(shù)突破了過去分子標(biāo)記只有幾十個或幾百個的局限,DNA分子標(biāo)記的數(shù)量猛增到幾萬個甚至發(fā)展到幾百萬個,是育種技術(shù)史上前所未有的革命。
實際上,全基因組選擇最早開始應(yīng)用于奶牛上。根據(jù)國際組織Intebull調(diào)查結(jié)果顯示,截至2014年8月,奶牛育種群中應(yīng)用全基因組選擇的成員國就已經(jīng)有34個。
在我國,2017年這項新技術(shù)才在肉牛上大范圍推廣應(yīng)用。
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院教授張勤、張沅團(tuán)隊聯(lián)合北京奶牛中心、北京首農(nóng)畜牧發(fā)展有限公司、上海奶牛育種中心和全國畜牧總站等5家單位,實施了“中國荷斯坦?;蚪M選擇分子育種技術(shù)體系的建立與應(yīng)用”項目,取得了豐碩的研究成果,獲得了2016年國家科技進(jìn)步獎二等獎。
李俊雅介紹,利用全基因組選擇可提高肉牛選種準(zhǔn)確性,縮短世代間隔,降低育種成本。這也正是全基因組選擇備受推崇的主要原因。
亟須聯(lián)合研發(fā)新技術(shù)
目前,美國、加拿大、澳大利亞、德國等已使用全基因組選擇青年公牛,而且使用量逐漸增加。如2007年美國使用基因組青年種公牛配種的數(shù)量為28%,到2012年超過51%。
值得一提的是,利用基因組選育出的青年種公牛的凍精價格也不菲,如美國一頭青年公牛基因組選擇指數(shù)是+2598,其凍精每支售價達(dá)到1000美元,并在市場上供不應(yīng)求。
和其他國家肉牛全基因組選擇技術(shù)有所不同,我國采用的是高密度770K芯片,而國外更多應(yīng)用低密度54K芯片。主要考慮的是我國肉牛育種數(shù)據(jù)庫尚不健全,基因組選擇參考群體規(guī)模偏小,“亟須聯(lián)合研發(fā)全基因組選擇技術(shù),減少對國外肉牛品種的依賴”。李俊雅說。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人們生活條件的改善和飲食結(jié)構(gòu)的調(diào)整,肉牛產(chǎn)業(yè)成為繼奶業(yè)之后又一個朝陽產(chǎn)業(yè)。
農(nóng)業(yè)農(nóng)村部數(shù)據(jù)顯示,2014年我國肉牛存欄量6840萬頭,2015年牛肉產(chǎn)量已達(dá)到700萬噸,是1990年產(chǎn)量的6倍,穩(wěn)居世界第三牛肉生產(chǎn)大國。同時,我國肉牛生產(chǎn)區(qū)域開始發(fā)生轉(zhuǎn)移,由西北牧區(qū)向農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢區(qū)域轉(zhuǎn)移,現(xiàn)已形成東北、中原、西北、西南4個肉牛產(chǎn)業(yè)帶。
然而,肉牛產(chǎn)業(yè)在快速發(fā)展的同時,也暴露了自身一些問題。在諸多影響因素中,種業(yè)是根源性和決定性因素。
肉牛品種多、核心群規(guī)模小是其中一個因素。目前,我國現(xiàn)有肉牛品種98個,已經(jīng)開展種公牛培育且通過應(yīng)用凍配技術(shù)進(jìn)行群體改良的品種有35個,占35.7%,具有國家核心育種群的品種僅21個,占21.4%。
楊振海介紹,雖然肉牛品種登記、體型鑒定、生產(chǎn)性能測定、遺傳評估等基礎(chǔ)性工作已逐步開展,但體型鑒定和生產(chǎn)性能測定等關(guān)鍵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)還是由育種單位自行完成,影響遺傳評估工作的公正性和可靠性。
“育種值估計方法和基因組選擇等現(xiàn)代育種方法雖已應(yīng)用?!?a target="_blank">北京畜牧獸醫(yī)研究所研究員高會江表示,但參考群體不大、數(shù)據(jù)積累不多,影響了評估結(jié)果的準(zhǔn)確。
據(jù)統(tǒng)計,我國肉用種牛70%依賴進(jìn)口,導(dǎo)致我國肉牛產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率低,在國際市場競爭中處在不利地位。
李俊雅介紹,特別是在我國推動“一帶一路”倡議的形勢下,肉牛產(chǎn)業(yè)在國際同行業(yè)中缺乏競爭力,進(jìn)一步加劇國內(nèi)肉牛產(chǎn)業(yè)發(fā)展的壓力,面臨前所未有的挑戰(zhàn)。
此外,聯(lián)合育種機制不健全,商業(yè)化育種進(jìn)程緩慢,目前成熟的聯(lián)合育種機制在我國肉牛行業(yè)還處于起步階段。
有序推進(jìn)新技術(shù)應(yīng)用
記者了解到,李俊雅團(tuán)隊在國內(nèi)是率先開展肉牛全基因組選擇技術(shù)研究和應(yīng)用的。從2008年開始,團(tuán)隊在烏拉蓋建立起我國第一個西門塔爾牛資源群體。
之所以選擇西門塔爾牛,“主要是源于我國對其種質(zhì)需求量大,并依賴進(jìn)口的肉牛生產(chǎn)實際需求”。高會江說。
目前,該團(tuán)隊的肉用西門塔爾牛育種群規(guī)模擴(kuò)大到15000頭,核心群規(guī)模達(dá)5000頭,建立了2030頭規(guī)模的肉牛全基因組選擇參考群體,成立了國家肉牛遺傳評估中心。
拍賣會前,正是由國家肉牛遺傳評估中心對來自9家種公牛站和核心育種場的72頭種公牛進(jìn)行了全方位評估。最后,經(jīng)肉牛遺傳改良計劃專家組綜合評定,共有來自7家單位的15頭種公牛獲得24個項目的冠軍。
李俊雅介紹,在相關(guān)項目的研究過程中,通過“請進(jìn)來、走出去”的方式,解決了遺傳評估、模型優(yōu)化、快捷算法等關(guān)鍵問題。比如,2004年北京畜牧獸醫(yī)研究所派李俊雅赴美國康奈爾大學(xué)合作研究3年。
目前,中國農(nóng)科院北京畜牧獸醫(yī)研究所與烏拉蓋基地聯(lián)合攻關(guān),經(jīng)過10年的努力,獲得了10種全基因組育種值估計的新方法,并在這10種方法的基礎(chǔ)上開發(fā)了10套軟件。
其中,“應(yīng)用BayesB V1.0計算肉用西門塔爾牛主要經(jīng)濟(jì)性狀基因組育種估計準(zhǔn)確度達(dá)到0.51~0.88”。李俊雅說。
但目前只有肉用西門塔爾牛參考群體,未來還要擴(kuò)大群體,包括安格斯、和牛、云嶺牛?!鞍焉鲜鏊膫€參考群體聯(lián)合起來,構(gòu)建一個多品種全基因組選擇技術(shù)平臺,用于全國肉牛育種?!崩羁⊙鸥嬖V記者。
據(jù)悉,下一步農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等相關(guān)部門將有序推進(jìn)全基因組早期選種技術(shù)在肉牛核心育種群和肉用種公牛選育中的應(yīng)用,提高育種效率,確保育種質(zhì)量。