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想不到吧—— 畜禽育種竟然用了這些“大招”

2024-10-21 09:45:58   

畜禽育種竟然用了這些“大招”

工作人員在給種鴨做CT?!≠Y料圖

給雞鴨做B超、拍CT、用“芯片”選育畜禽品種、用凍精實現(xiàn)性別控制……近日,記者在采訪時了解到,隨著科學技術(shù)的進步,畜禽育種領(lǐng)域正廣泛采納高科技和新技術(shù)手段,不僅簡化了程序、節(jié)省了時間,還顯著提升了育種效率。在高新技術(shù)的助推下,近幾年,我國畜禽種業(yè)取得了重大突破,有效推動了畜禽種業(yè)振興。

拍個片子瞧一瞧

B超、X光片、CT這幾個詞,作為人類的我們并不陌生,生病了去醫(yī)院,遇到把握不準的情況,醫(yī)生就會讓我們拍個片子瞧一瞧,把問題看得更清楚。

但給雞鴨等動物做這幾種檢查,其實還有其他目的。

“給雞鴨做B超、拍CT,是為了看清楚肉眼看不到、手工測量不好測的基因數(shù)據(jù)。”國家水禽產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學家、全國水禽遺傳改良計劃委員會專家、中國農(nóng)業(yè)大學教授侯卓成解釋。

“育種的基礎(chǔ)需要海量的表型測定數(shù)據(jù),如鴨的皮脂率、皮脂厚產(chǎn)肉量、繁殖性能、蛋品質(zhì)等多個性狀,但很多性狀的測定復雜而且耗時。”侯卓成介紹,以皮脂率測定為例,傳統(tǒng)的測定方法是將鴨屠宰解剖后進行人工扒皮,然后對皮脂、腹脂重等性狀進行測定,這種方法只有將鴨殺死才能測定,無法保留相應的生物個體進行后續(xù)育種。

此外,人工扒皮對工人技術(shù)要求較高,時間成本也較高。“以我自己20多年的工作經(jīng)驗來算,現(xiàn)在我扒一張皮需要10分鐘,在保證效率的前提下,每年我們的測定量為5萬只鴨,這個工作量是巨大的,幾乎不可能完成,所以必須要尋找新的測定方法?!彼f。

隨著測定方式的改進,對于體長等體尺形狀,已研發(fā)出了標準化的體長測量設(shè)備。測量時,將鴨固定在設(shè)備平臺上,利用滑軌上的推拉塊可對鴨體長、脖長等性狀完成快速測量。但這種測量方法也會因為鴨的活動而造成測量誤差。

隨著B超、CT等影像學檢查手段的成熟,侯卓成團隊開始思考能否將這些技術(shù)用于鴨育種環(huán)節(jié)中各種性能測定。2011年,團隊引入人用B超技術(shù)對肉鴨皮脂厚度進行測定,取得了較大突破。

2017年左右,團隊又引入CT技術(shù)?!芭cB超相比,CT掃描切片影像中可以更加精準識別皮脂、胸肌厚度、肝臟等育種關(guān)鍵指標,但因為CT掃描結(jié)果是一張張圖片,就跟普通人需要醫(yī)生解讀CT結(jié)果一樣,我們也需要找到鴨CT圖片與性狀數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián),并進行解讀。”侯卓成說。

團隊經(jīng)過多次實驗驗證,最終成功分析解讀了鴨CT圖片與性狀之間的關(guān)聯(lián),建立了肉鴨皮脂、肌肉圖像識別方法及解讀系統(tǒng)軟件,實現(xiàn)相關(guān)性狀數(shù)據(jù)快速測定并收集,讓育種精確度大大提高。

基于更先進的育種手段,該團隊成功培育了烤鴨專用新品種“京典北京鴨”,讓人們吃上了鮮美的北京烤鴨。

近年來,CT等技術(shù)已逐漸廣泛應用于豬、雞、鴨等畜禽育種過程,有效提高了育種精確度和育種效率。

將選擇交給“芯片”

在現(xiàn)代社會中,電腦、手機等電子設(shè)備讓人們的生活越發(fā)便利,這離不開設(shè)備中最重要的“心臟”兼“大腦”——芯片,其強大的運算能力使得各種設(shè)備順利運轉(zhuǎn)。在畜禽育種中,也有一種育種芯片,通過它的選擇,讓龐大而復雜的基因組數(shù)據(jù)變得清晰而明了。

雞肉是我國第二大肉類產(chǎn)品,2023年,我國肉雞出欄量超130億只,其中,白羽肉雞出欄量占比超50%。但多年來,我國白羽肉雞種源受國際壟斷,培育自主品種迫在眉睫。

“面對國際品種的壟斷壓力,國內(nèi)白羽肉雞育種在引進基因組育種技術(shù)之后實現(xiàn)了快速突破。”中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所研究員趙桂蘋說。

基因是生物遺傳的密碼,生物的外形表現(xiàn)與基因密切相關(guān),因此,在育種中通過全基因組關(guān)聯(lián)分析是一個非常高效的途徑。

但是,一個物種的基因數(shù)據(jù)龐大,且需要先找到性狀與基因之間的關(guān)聯(lián)才能在性狀出現(xiàn)之前進行選擇,全基因組SNP(單核苷酸多態(tài)性)芯片應運而生。

“芯片的設(shè)計過程中,我們進行了大量的實驗數(shù)據(jù)積累。”趙桂蘋介紹,針對國內(nèi)的育種需求,團隊選取了8個中外代表性雞品種進行基因組測序,從1400萬個SNP位點中,篩選出5.5萬個位點,設(shè)計完成了國內(nèi)首款自主研發(fā)的肉雞基因組育種芯片“京芯一號”。

有了育種芯片,育種專家只需采集小雞的一滴血,便能精準預測其今后各項生長性能,進而提前挑選出優(yōu)秀種雞。比如,在過去要測胸肌,需要先等待雞苗長成并屠宰后才能檢測,或者長成后用CT等設(shè)備檢測,現(xiàn)在有了育種芯片,不用等其長大即可活體檢測。

育種芯片可有效提高遺傳評定準確性,縮短選育周期,成本低,同時可實現(xiàn)標準化、自動化檢測和數(shù)據(jù)分析。因此,“京芯一號”一經(jīng)推出,就受到了育種企業(yè)的關(guān)注,目前,該芯片累計檢測樣本超15萬份,已應用于10家國家級核心育種場。

如今,育種芯片被應用于豬、雞、牛、羊等多種畜禽育種工作中,芯片的應用加速了我國自主培育白羽肉雞“廣明2號”和優(yōu)質(zhì)商品種豬“藍思豬”、黃羽肉雞“金陵黑鳳雞”“潭牛文昌雞”等品種的育成,為打好種業(yè)翻身仗提供堅實的技術(shù)支撐。

產(chǎn)業(yè)好才是真的好

畜禽育種是畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ),通過加強育種核心技術(shù)的研究與應用,可以有效提升畜禽產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量,進而推動畜牧業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

近年來,我國奶牛養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展,其中,母牛存欄量的提升發(fā)揮了重要作用。正常情況下,新生牛犢中母牛和公牛的概率相等,因此,要想快速擴大母牛群體和擴繁,性控凍精技術(shù)必不可少。

性控凍精技術(shù)最初主要采用沉降法、離心法等分離方法,利用X、Y精子的密度、大小、表面電荷等不同物理性差異來進行物理分離。但該方法獲得的凍精效果與效率都較差。

內(nèi)蒙古大學教授李喜和介紹,為了提升性控凍精的活力、性控準確率等,團隊創(chuàng)新了性控凍精生產(chǎn)技術(shù),根據(jù)X、Y精子的DNA含量不同,把兩種精子通過設(shè)備進行熒光染色分離。最后,從生產(chǎn)效率提升、降低成本、受胎率和性別控制準確率等方面進行綜合評價,確定了奶牛性控凍精新產(chǎn)品標準。如今,產(chǎn)品經(jīng)過23萬頭/次的產(chǎn)業(yè)化示范應用,平均情期受胎率達到56.2%,性控準確率達到94.6%,顯著提升了產(chǎn)業(yè)發(fā)展效率。

隨著種業(yè)振興持續(xù)推進,我國地方特色畜禽品種資源的保護利用也成為育種專家們的關(guān)注熱點。

廣東小耳花豬是一種小體型的本土地方豬品種,具有抗病力強、耐粗飼、肉質(zhì)細嫩等特點,但因其繁殖性能較弱、集約化飼養(yǎng)后產(chǎn)能低等不足,限制了該品種的推廣利用。為了加強地方豬種資源保護與利用,國家生豬產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學家、中山大學教授陳瑤生帶領(lǐng)團隊通過基因組學育種、數(shù)字化育種等方法,顯著提升了廣東小耳花豬的繁殖性能和遺傳一致性,為地方豬種改良提供了有效借鑒方式。

目前,《國家畜禽遺傳資源品種名錄(2021年版)》共收錄畜禽品種948個,其中地方品種547個,占比57.7%。但目前,很多地方畜禽品種僅處于資源保護狀態(tài),未得到有效利用。

陳瑤生認為,要想提升品種資源利用率,需要先建立足夠規(guī)模的核心群,才能進行下一步的品種改良利用;其次是可進行品種間組合選育,充分利用豐富的畜禽基因資源;最后是要堅持差異化改良選育,突出地方品種特色,同時以“品種+品牌”聯(lián)合發(fā)力,推動新品種的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

來源:農(nóng)民日報
編輯:牛姣
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