給雞鴨做B超、拍CT、用“芯片”選育畜禽品種、用凍精實(shí)現(xiàn)性別控制……近日，記者在采訪時(shí)了解到，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)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(jiǎn)化了程序、節(jié)省了時(shí)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(dòng)了畜禽種業(yè)振興。
拍個(gè)片子瞧一瞧
B超、X光片、CT這幾個(gè)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(zhǔn)的情況，醫(yī)生就會(huì)讓我們拍個(gè)片子瞧一瞧，把問題看得更清楚。
但給雞鴨等動(dòng)物做這幾種檢查，其實(shí)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(cè)量不好測(cè)的基因數(shù)據(jù)。”國家水禽產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家、全國水禽遺傳改良計(jì)劃委員會(huì)專家、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授侯卓成解釋。
“育種的基礎(chǔ)需要海量的表型測(cè)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(gè)性狀，但很多性狀的測(cè)定復(fù)雜而且耗時(shí)。”侯卓成介紹，以皮脂率測(cè)定為例，傳統(tǒng)的測(cè)定方法是將鴨屠宰解剖后進(jìn)行人工扒皮，然后對(duì)皮脂、腹脂重等性狀進(jìn)行測(cè)定，這種方法只有將鴨殺死才能測(cè)定，無法保留相應(yīng)的生物個(gè)體進(jìn)行后續(xù)育種。
此外，人工扒皮對(duì)工人技術(shù)要求較高，時(shí)間成本也較高。“以我自己20多年的工作經(jīng)驗(yàn)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(cè)定量為5萬只鴨，這個(gè)工作量是巨大的，幾乎不可能完成，所以必須要尋找新的測(cè)定方法。”他說。
隨著測(cè)定方式的改進(jìn)，對(duì)于體長等體尺形狀，已研發(fā)出了標(biāo)準(zhǔn)化的體長測(cè)量設(shè)備。測(cè)量時(shí)，將鴨固定在設(shè)備平臺(tái)上，利用滑軌上的推拉塊可對(duì)鴨體長、脖長等性狀完成快速測(cè)量。但這種測(cè)量方法也會(huì)因?yàn)轼喌幕顒?dòng)而造成測(cè)量誤差。
隨著B超、CT等影像學(xué)檢查手段的成熟，侯卓成團(tuán)隊(duì)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(cè)定。2011年，團(tuán)隊(duì)引入人用B超技術(shù)對(duì)肉鴨皮脂厚度進(jìn)行測(cè)定，取得了較大突破。
2017年左右，團(tuán)隊(duì)又引入CT技術(shù)。“與B超相比，CT掃描切片影像中可以更加精準(zhǔn)識(shí)別皮脂、胸肌厚度、肝臟等育種關(guān)鍵指標(biāo)，但因?yàn)镃T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(jìn)行解讀。”侯卓成說。
團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)別方法及解讀系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)相關(guān)性狀數(shù)據(jù)快速測(cè)定并收集，讓育種精確度大大提高。
基于更先進(jìn)的育種手段，該團(tuán)隊(duì)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(yīng)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(huì)中，電腦、手機(jī)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(qiáng)大的運(yùn)算能力使得各種設(shè)備順利運(yùn)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(fù)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(duì)國際品種的壟斷壓力，國內(nèi)白羽肉雞育種在引進(jìn)基因組育種技術(shù)之后實(shí)現(xiàn)了快速突破。”中國農(nóng)業(yè)科學(xué)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(gè)非常高效的途徑。
但是，一個(gè)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(jìn)行選擇，全基因組SNP（單核苷酸多態(tài)性）芯片應(yīng)運(yùn)而生。
“芯片的設(shè)計(jì)過程中，我們進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)積累。”趙桂蘋介紹，針對(duì)國內(nèi)的育種需求，團(tuán)隊(duì)選取了8個(gè)中外代表性雞品種進(jìn)行基因組測(cè)序，從1400萬個(gè)SNP位點(diǎn)中，篩選出5.5萬個(gè)位點(diǎn)，設(shè)計(jì)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(hào)”。
有了育種芯片，育種專家只需采集小雞的一滴血，便能精準(zhǔn)預(yù)測(cè)其今后各項(xiàng)生長性能，進(jìn)而提前挑選出優(yōu)秀種雞。比如，在過去要測(cè)胸肌，需要先等待雞苗長成并屠宰后才能檢測(cè)，或者長成后用CT等設(shè)備檢測(cè)，現(xiàn)在有了育種芯片，不用等其長大即可活體檢測(cè)。
育種芯片可有效提高遺傳評(píng)定準(zhǔn)確性，縮短選育周期，成本低，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化檢測(cè)和數(shù)據(jù)分析。因此，“京芯一號(hào)”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(jì)檢測(cè)樣本超15萬份，已應(yīng)用于10家國家級(jí)核心育種場(chǎng)。
如今，育種芯片被應(yīng)用于豬、雞、牛、羊等多種畜禽育種工作中，芯片的應(yīng)用加速了我國自主培育白羽肉雞“廣明2號(hào)”和優(yōu)質(zhì)商品種豬“藍(lán)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(jiān)實(shí)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(qiáng)育種核心技術(shù)的研究與應(yīng)用，可以有效提升畜禽產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，進(jìn)而推動(dòng)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(kuò)大母牛群體和擴(kuò)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(jìn)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(xué)教授李喜和介紹，為了提升性控凍精的活力、性控準(zhǔn)確率等，團(tuán)隊(duì)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(jìn)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(zhǔn)確率等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，確定了奶牛性控凍精新產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。如今，產(chǎn)品經(jīng)過23萬頭/次的產(chǎn)業(yè)化示范應(yīng)用，平均情期受胎率達(dá)到56.2%，性控準(zhǔn)確率達(dá)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(jìn)，我國地方特色畜禽品種資源的保護(hù)利用也成為育種專家們的關(guān)注熱點(diǎn)。
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(qiáng)、耐粗飼、肉質(zhì)細(xì)嫩等特點(diǎn)，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(qiáng)地方豬種資源保護(hù)與利用，國家生豬產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家、中山大學(xué)教授陳瑤生帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過基因組學(xué)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(gè)，其中地方品種547個(gè)，占比57.7%。但目前，很多地方畜禽品種僅處于資源保護(hù)狀態(tài)，未得到有效利用。
陳瑤生認(rèn)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(jìn)行下一步的品種改良利用；其次是可進(jìn)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(jiān)持差異化改良選育，突出地方品種特色，同時(shí)以“品種+品牌”聯(lián)合發(fā)力，推動(dòng)新品種的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
