基因技術(shù)搭建中國荷斯坦牛的良種平臺

文|王洋 吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 編輯|柴帆

基因技術(shù)搭建中國荷斯坦牛的良種平臺

文|王洋 吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 編輯|柴帆

成果名稱：中國荷斯坦?；蚪M選擇分子育種技術(shù)體系的建立與應(yīng)用成果

承擔(dān)單位：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)北京奶牛中心

新中國成立以來，我國奶業(yè)得到了快速發(fā)展，尤其是培育了我國自己的奶牛品種——中國荷斯坦牛，也就是我們俗稱的“黑白花牛”。在目前我國飼養(yǎng)的近1400萬頭奶牛中，80%以上是中國荷斯坦牛。

荷斯坦牛原產(chǎn)于荷蘭北部的北荷蘭省和西弗里生省，其后代分布到荷蘭全國乃至法國北部以及德國的荷斯坦省。荷斯坦牛風(fēng)土馴化能力強(qiáng)，世界大多數(shù)國家均能飼養(yǎng)。中國荷斯坦牛原被稱之為中國黑白花牛。1992年，我國正式將其更名為“中國荷斯坦?！?，中國荷斯坦牛是我國奶牛的主要品種，分布全國各地。中國荷斯坦牛是從國外引進(jìn)的荷蘭牛在中國不斷馴化和培育，或與中國黃牛進(jìn)行雜交并經(jīng)長期選充而逐漸形成。

奶業(yè)要振興 奶牛需提升

然而，與國外奶業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，我國的奶牛生產(chǎn)水平有較大差距。據(jù)中國奶業(yè)協(xié)會提供的數(shù)據(jù)顯示，2010年我國奶牛平均單產(chǎn)為4500公斤，而美國則為9500公斤。

通過育種實現(xiàn)群體遺傳改良是提高奶業(yè)生產(chǎn)水平和效率的關(guān)鍵。我國奶牛群體的遺傳水平低，且群體遺傳改良效率不高，自主選育優(yōu)秀種公牛的能力不強(qiáng)。依靠傳統(tǒng)的育種技術(shù)難以改變這種狀況。

而以基因組選擇為核心的分子育種技術(shù)提供了機(jī)遇，與傳統(tǒng)育種技術(shù)相比，該技術(shù)可大幅提高群體遺傳改良速率和生產(chǎn)效益。

日前，由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、全國畜牧總站、上海奶牛育種中心、北京奶牛中心等單位完成的“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”獲得國家科技進(jìn)步二等獎。該項目系統(tǒng)地開展了奶牛基因組選擇分子育種技術(shù)研究，取得了一系列重要創(chuàng)新性研究成果，建立了完善的技術(shù)體系，并大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

這項新的育種技術(shù)正使全球奶牛育種發(fā)生重大變革，幾乎所有奶業(yè)發(fā)達(dá)國家都已應(yīng)用，加快了其遺傳改良速度。

奶牛基因組選擇分子育種技術(shù)

該項目在奶牛重要性狀功能基因挖掘、基因組參考群體構(gòu)建、基因組育種值預(yù)測方法、奶牛主要遺傳缺陷基因診斷等方面取得了創(chuàng)新性的研究成果。

該項目創(chuàng)建了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的中國荷斯坦?；蚪M選擇技術(shù)平臺，提升了我國奶牛遺傳評估的整體技術(shù)水平。研發(fā)了TABLUP、BayesTCπ等基因組育種值預(yù)測新方法以及利用低密度芯片進(jìn)行基因組育種值預(yù)測的優(yōu)化策略；開發(fā)了對海量基因組數(shù)據(jù)快速處理和基因組育種值計算平臺。

本項目研發(fā)了奶牛遺傳缺陷和親子關(guān)系的分子鑒定技術(shù)，建立了我國荷斯坦種公牛遺傳缺陷及親子關(guān)系監(jiān)控體系。研發(fā)了CVM、 BLAD、DUMPS、CTLN、BS等5種奶牛主要遺傳缺陷的基因診斷技術(shù)和利用微衛(wèi)星或SNP標(biāo)記進(jìn)行親子關(guān)系的鑒定技術(shù)，完善了奶牛分子育種技術(shù)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

該項目創(chuàng)建了中國荷斯坦牛基因組選擇分子育種技術(shù)體系，成為我國荷斯坦青年公牛遺傳評估的唯一方法。根據(jù)我國奶牛育種的實際情況，首次提出中國荷斯坦牛綜合遺傳評估的基因組性能指數(shù)（GCPI），研發(fā)了以基因組選擇為核心的綜合性分子育種方案，并在全國實施。

積硅步 行千里

據(jù)了解，為了充分發(fā)揮優(yōu)秀種公牛在群體遺傳改良中的作用，奶牛發(fā)達(dá)國家一般選用優(yōu)秀驗證公牛的凍精，在牛群中實施以獲得優(yōu)秀種公牛后代為目的的“計劃選配”；通過后裔測定選擇優(yōu)秀種公牛，在育種群和生產(chǎn)群中全面地使用“驗證公牛”，使母牛群的遺傳水平不斷提高。

用母牛構(gòu)建參考群是因為我國具有足夠遺傳評估準(zhǔn)確性的驗證公牛數(shù)量太少，不足以構(gòu)建參考群。如果完全照搬國外的做法，則在我國奶牛中無法應(yīng)用基因組選擇技術(shù)。于是，項目團(tuán)隊從2006年開始組建中國荷斯坦?；蚪M選擇參考群體，經(jīng)過持續(xù)擴(kuò)充，建立了由6000頭母牛以及400頭驗證公牛組成的參考群。

目前，該技術(shù)體系2012年被農(nóng)業(yè)部指定為我國荷斯坦青年公牛遺傳評估的唯一方法，并在全國推廣應(yīng)用。該項目整體提升了我國奶牛育種水平，我國荷斯坦牛平均年產(chǎn)奶量從2010年的4500kg提高到2014年的5500kg，接近歐盟的平均水平，帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，已獲經(jīng)濟(jì)效益13.35億元。

專家簡介

張勤出生于1956年09月04日，動物遺傳育種學(xué)博士、教授。目前主持承擔(dān)國家杰出青年基金、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃（973）項目課題。該課題發(fā)展了在家畜群體中進(jìn)行QTL檢測的新方法，初步解決了在家畜群體中進(jìn)行多個連鎖QTL檢測的技術(shù)難題；建立了中國荷斯坦奶牛MOET核心群育種規(guī)劃系統(tǒng)，形成了包括選種方法、計算機(jī)數(shù)據(jù)處理、胚胎生物工程技術(shù)、核心群飼養(yǎng)管理工藝在內(nèi)的MOET育種實施體系；主持研制了種畜場數(shù)據(jù)管理和育種分析系列軟件，目前已在全國近100家種豬場使用；提出了用廣義線性模型對閾性狀和連續(xù)性狀進(jìn)行聯(lián)合分析的方法，豐富了數(shù)量遺傳學(xué)理論。