利用阿爾卑斯奶山羊種質(zhì)資源培育奶山羊新品種的研究

安小鵬，宋宇軒，侯金星，張 磊，李 廣，曹斌云＊

1 西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，陜西楊凌 712100

2 楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西楊凌712100

0 引言

2021年，全國(guó)奶山羊存欄量約為1 600 萬(wàn)只，陜西省奶山羊存欄量約300 萬(wàn)只，平均產(chǎn)奶量約500 kg/年，遠(yuǎn)低于歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家的奶山羊產(chǎn)奶量。我國(guó)現(xiàn)在大面積推廣的關(guān)中奶山羊、嶗山奶山羊、文登奶山羊等奶山羊品種均為薩能奶山羊級(jí)進(jìn)雜交選育的后代，存在基因來(lái)源單一，近交退化嚴(yán)重，產(chǎn)奶量和乳成分差異大，以及乳房形狀大小不一，乳頭長(zhǎng)短不一，乳頭括約肌松緊程度不一等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了奶山羊產(chǎn)業(yè)的機(jī)械化、智能化、集約化的高質(zhì)量發(fā)展[1]。2017—2021年，我國(guó)從澳大利亞、新西蘭等國(guó)家進(jìn)口2.6 萬(wàn)只薩能奶山羊，總價(jià)值約3 億元人民幣。陜西省奶山羊產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系調(diào)研發(fā)現(xiàn)，進(jìn)口薩能奶山羊質(zhì)量層次不齊，70%以上都是商品奶山羊，難以滿足陜西省乃至全國(guó)奶山羊產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的需求，而國(guó)外的薩能奶山羊原種群及核心育種技術(shù)被國(guó)外奶山羊育種公司壟斷，無(wú)法進(jìn)口。為了破解我國(guó)奶山羊產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺乏良種的“卡脖子”問(wèn)題，西北農(nóng)林科技大學(xué)奶羊產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)依托國(guó)家“948”項(xiàng)目、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，陜西省奶山羊產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、陜西省奶山羊養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，選擇乳房形狀方圓，乳頭大小一致，括約肌松緊適宜，產(chǎn)奶量高，乳成分變化小，特別適應(yīng)機(jī)械化擠奶和進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的阿爾卑斯奶山羊作父本，利用關(guān)中奶山羊作母本，采用級(jí)近雜交[2]與功能基因選擇[3]相結(jié)合的現(xiàn)代分子育種新技術(shù)，選育適用于集約化生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)奶山羊新品種，期望有效解決我國(guó)奶山羊近交嚴(yán)重，乳房形狀、產(chǎn)奶量和乳成分差異大等產(chǎn)業(yè)化發(fā)展難題，支撐我國(guó)奶山羊產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

1 阿爾卑斯奶山的優(yōu)勢(shì)和純種繁育情況

阿爾卑斯奶山羊原產(chǎn)瑞士和奧地利的阿爾卑斯山區(qū)。阿爾卑斯奶山羊毛色不一，顏色有淡黃色、棕色、灰色和黑色。法國(guó)引進(jìn)后與法國(guó)地方山羊長(zhǎng)期雜交選育，培育成法系阿爾卑斯奶山羊。法系阿爾卑斯奶山羊毛色為黑色，面部有2 條白色條紋，尾根、四肢下部被毛為白色；有角或無(wú)角，額寬，兩耳直立，體軀長(zhǎng)；乳房發(fā)達(dá)，為橢圓形，基部附著良好；體格較大，公羊體高85～100 cm，母羊體高72～90 cm；成年公羊體重80～100 kg，母羊50～70 kg；一個(gè)泌乳期產(chǎn)泌乳量為800～1000 kg，法國(guó)的最高紀(jì)錄為2 300 kg；體質(zhì)優(yōu)良，抗病性強(qiáng)，未見(jiàn)有遺傳缺陷和特有的易感疾病的報(bào)道。

2014年，西北農(nóng)林科技大學(xué)曹斌云教授帶領(lǐng)奶羊產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)依托國(guó)家“948”項(xiàng)目從澳大利亞引進(jìn)5 000 支阿爾卑斯奶山羊冷凍精液細(xì)管，引進(jìn)400 枚阿爾卑斯奶山羊冷凍胚胎，用于改良陜西地區(qū)關(guān)中奶山羊品種，提高其種質(zhì)特性和生產(chǎn)性能，為陜西省羊奶產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效提供種質(zhì)保障。截止到2021年，奶羊產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在隴縣、富平、藍(lán)田、三原等奶山羊養(yǎng)殖基地縣開(kāi)展移植了986 枚胚胎，凍胚胎移植受胎率達(dá)到42%，鮮胚胎的受胎率達(dá)到65%；利用公羊指數(shù)與基因精準(zhǔn)選育相結(jié)合的方法，選育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)純種阿爾卑斯奶山羊532 只，泌乳期產(chǎn)奶量815 kg/只，乳蛋白3.25%，乳脂率4.2%，非脂乳固體8.46%；產(chǎn)羔率200%。

2 基因組選擇在奶山羊新品種選育中的應(yīng)用

基因組選擇（Genomic Selection，GS）作為當(dāng)前畜禽分子選育的前沿技術(shù)[4]，其核心思想是基于畜禽全基因組高密度單核苷酸酸多態(tài)性（Single Nucleotide Polymorphism，SNP）遺傳標(biāo)記的芯片技術(shù)[5]，通過(guò)構(gòu)建相應(yīng)統(tǒng)計(jì)方法估計(jì)畜禽個(gè)體全基因組估計(jì)育種值（Genome-wide Estimated Breading Value，GEBV[6]）?；蚪M選擇理論和方法已在畜禽育種實(shí)踐中成功實(shí)施[7]，給奶牛育種帶來(lái)了革命性的變化，徹底改變了常規(guī)育種的思路，極大地提高了遺傳進(jìn)展。SNP芯片數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確計(jì)算個(gè)體間的遺傳相關(guān)性，提高基因組育種值估計(jì)的準(zhǔn)確性[8]，同時(shí)還可以避免個(gè)體間的近交，保持群體內(nèi)的遺傳變異。其次，SNPs標(biāo)記分布在整個(gè)基因組中能捕獲全部遺傳變異，提高選擇準(zhǔn)確性。再次，基因組選擇典型的優(yōu)勢(shì)是可以不依賴(lài)表型信息直接根據(jù)標(biāo)記信息進(jìn)行個(gè)體選擇，不僅能開(kāi)展早期選擇，縮短世代間隔，還能提高選擇強(qiáng)度，降低育種成本。這些優(yōu)勢(shì)使得基因組選擇，尤其是對(duì)一些低遺傳力性狀、難以測(cè)量的性狀、限性性狀、生長(zhǎng)后期測(cè)定性狀和免疫力性狀等，在羔羊出生或者胚胎期就可以進(jìn)行。在羊的育種中，基因組選擇為制定科學(xué)的育種規(guī)劃、加快遺傳進(jìn)展等方面提供了技術(shù)支持[9]。

3 中國(guó)黑白花奶山羊新品種的培育

3.1 培育目標(biāo)

結(jié)合國(guó)內(nèi)外有關(guān)奶山羊主要品種的生產(chǎn)性能，從產(chǎn)奶性能、繁殖性能、抗病性、適應(yīng)性等方面制定奶山羊新品種的培育目標(biāo)。

3.1.1 泌乳性能

產(chǎn)奶量：一個(gè)泌乳期高于750 kg。

泌乳天數(shù)：一個(gè)泌乳期在290 天以上。

乳質(zhì)量：干物質(zhì)11.6%以上、乳蛋白3.3%以上、乳脂率3.8%以上。

乳房形狀：乳房以形態(tài)和是否適合機(jī)器擠奶進(jìn)行評(píng)分，分值從1到5，期望值是3。

建國(guó)以后到改革開(kāi)放前，“綠色”的活用現(xiàn)象在文學(xué)作品、新聞報(bào)道中都更加頻繁地出現(xiàn)，由顏色詞聯(lián)想而被活用的“綠色”的“表示充滿活力，生機(jī)盎然”的比喻義得到更廣泛地運(yùn)用，但仍無(wú)作屬性詞“指符合環(huán)保要求，無(wú)公害、無(wú)污染”概念的用例。例如：

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：高產(chǎn)奶山羊的乳房形狀應(yīng)是緊湊圓大，上系附著廣、有力、緊湊，呈倒鐘型或球型；左右兩乳房區(qū)對(duì)稱(chēng)，界限分明；乳房前部伸展至腹下，超過(guò)由腰角前緣向地面所作的垂線向后延展，充滿兩股間，且突出后軀外方；兩乳頭大小適中、直立、對(duì)稱(chēng)、有光澤，用手觸摸乳房質(zhì)地柔軟、富有彈性；乳房靜脈血管明顯突出、充盈，多彎曲，顯得粗狀（表1）。

表1 奶山羊乳房主要形態(tài)特征和分值

3.1.2 其他性能

繁殖性能、適應(yīng)性和抗病性的培育目標(biāo)為表2。

表2 繁殖性能、適應(yīng)性和抗病性的培育目標(biāo)

3.2 育種技術(shù)路線

以阿爾卑斯奶山羊?yàn)楦副?，關(guān)中奶山羊?yàn)槟副具M(jìn)行雜交，級(jí)雜一代公羊育肥，母羊留種；阿關(guān)雜交一代母羊繼續(xù)用阿爾卑斯奶山羊純種公羊進(jìn)行級(jí)進(jìn)雜交，級(jí)雜二代公母羊按照不同家系留種并進(jìn)行橫交，在橫交群選擇產(chǎn)奶量高、適應(yīng)性好、表型一致的個(gè)體留種擴(kuò)繁（參加配種的公母羊先進(jìn)行高產(chǎn)功能基因鑒定，選擇含有高產(chǎn)基因的個(gè)體參加配種）（圖1）。

圖1 奶山羊新品種選育技術(shù)路線

3.3 奶山羊育種液相芯片的研制

3.3.1 基因組測(cè)序和基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）技術(shù)初步篩選候選基因

利用全基因組測(cè)序技術(shù)對(duì)500 只關(guān)中奶山羊在全基因組范圍的遺傳變異（標(biāo)記）進(jìn)行檢測(cè)，獲得單倍型，將單倍型與泌乳性狀進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。根據(jù)統(tǒng)計(jì)量或顯著性值篩選出最有可能影響該性狀的遺傳變異（標(biāo)記）基因，然后利用標(biāo)記與功能基因的連鎖不平衡關(guān)系，挖掘與性狀變異相關(guān)的基因。

3.3.2 驗(yàn)證（5 000 只以上）候選基因的效果，剔除假陽(yáng)性SNP位點(diǎn)

3.3.3 利用基因組標(biāo)記制作奶山羊育種液相芯片

篩選出具有顯著性的基因突變標(biāo)記，加入短串聯(lián)重復(fù)序列（STR）位點(diǎn)，對(duì)各位點(diǎn)進(jìn)行引物設(shè)計(jì)，將靶標(biāo)SNPs和STRs轉(zhuǎn)化為擴(kuò)增子，構(gòu)建混合引物池，研制奶山羊育種液相芯片。相比于固態(tài)基因芯片，液相芯片對(duì)于＜5 000 個(gè)標(biāo)記的基因分型更為有效，單個(gè)樣本的成本更低，36～48h就能獲得結(jié)果。

3.4 黑白花奶山羊的良種特征

3.4.1 黑白花良種母羊選育標(biāo)準(zhǔn)

母羊面部有2 條白色條紋，尾根、四肢下部被毛是白色，體質(zhì)結(jié)實(shí)、結(jié)構(gòu)勻稱(chēng)、體軀寬長(zhǎng)，肋骨開(kāi)張，前胸突出且豐滿，背腰長(zhǎng)而平直，產(chǎn)羔率230%以上；乳房發(fā)育好、容積大、基部寬、附著好，乳頭長(zhǎng)且端部向前延伸；兩側(cè)乳房均衡對(duì)稱(chēng)，乳房皮膚薄，有彈性，乳頭間距寬、位置大小適中，乳靜脈粗大彎曲明顯，排乳速度快，年泌乳期≥290 天，平均泌乳量≥750 kg，乳脂率≥3.8%，乳蛋白率≥3.3%，干物質(zhì)率≥11.6%；四肢結(jié)實(shí)，肢勢(shì)端正，后肢飛節(jié)間距寬，蹄形端正，蹄質(zhì)堅(jiān)實(shí)；耐粗飼，抗病力強(qiáng)，生長(zhǎng)發(fā)育快，初生體重≥3.5 kg，3月齡體重≥20 kg，9月齡體重≥35 kg，成年體重≥70 kg。

3.4.2 黑白花良種公羊選育標(biāo)準(zhǔn)

公羊面部有2 條白色條紋，尾根、四肢下部被毛是白色，體質(zhì)強(qiáng)健、結(jié)構(gòu)勻稱(chēng)、體軀寬長(zhǎng)，臀部發(fā)育良好，雄性特征明顯，睪丸大，左右對(duì)稱(chēng)，附著好，四肢健壯，肢勢(shì)端正，蹄質(zhì)堅(jiān)實(shí)，底部平正。耐粗飼，抗病力強(qiáng)，生長(zhǎng)發(fā)育快，初生體重≥3.5 kg，3月齡體重≥23 kg，9月齡體重≥40 kg，成年體重≥90 kg。

3.4.3 黑白花奶山羊的良種鑒定

具體鑒定方法參照《奶山羊養(yǎng)殖技術(shù)規(guī)范第2部分：引進(jìn)奶山羊良種鑒定（DB61/T 1489.2—2021）》，陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)《奶山羊養(yǎng)殖技術(shù)規(guī)范第3部分：雙基因良種選育（DB61/T 1489.3—2021）》和基因組選育良種奶山羊的技術(shù)規(guī)范。

3.5 黑白花奶山羊核心群的生產(chǎn)性能

利用分子檢測(cè)技術(shù)，在雜交1代、2代和橫交固定群體中篩選優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)基因的個(gè)體，在基因檢測(cè)基礎(chǔ)上，選擇含有功能基因的個(gè)體進(jìn)行雜交和橫交固定，檢測(cè)阿爾卑斯奶公羊和關(guān)中奶母羊不同個(gè)體間的配合力，以及雜交1代、2代和橫交固定的外貌特征、生長(zhǎng)發(fā)育和生產(chǎn)性能水平（產(chǎn)奶量和乳成分），利用雜交育種與基因精準(zhǔn)選育相結(jié)合的方法，選育出適應(yīng)集約化養(yǎng)殖的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)奶山羊選育群865 只，泌乳期產(chǎn)奶量753 kg/只，乳蛋白率3.2%，乳脂率4.1%，羊奶干物質(zhì)含量12.6%，產(chǎn)羔率180%（表3），具有世界先進(jìn)水平的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)奶山羊良種核心群。

表3 雜交1代、雜交2代和橫交固定羊（核心群）群生產(chǎn)性能的測(cè)定

4 奶山羊新品種推廣計(jì)劃

通過(guò)5～8年努力，將培育的橫交固定核心群通過(guò)4代選育，把泌乳性能和外貌特征固定后培育出一個(gè)適合中國(guó)北方地區(qū)生態(tài)氣候特點(diǎn)的奶山羊新品種，核心種群數(shù)量達(dá)5 000 只以上，生產(chǎn)群3 萬(wàn)只以上；直接向社會(huì)推廣。推廣對(duì)象為養(yǎng)殖設(shè)施良好、具備專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，想發(fā)展奶山羊種業(yè)的養(yǎng)殖企業(yè)。計(jì)劃年推廣量8 000～10 000 只活羊，15 萬(wàn)～20 萬(wàn)支冷凍精液，0.5 萬(wàn)～1.0 萬(wàn)枚胚胎。主要推廣陜西（三原、蒲城、隴縣、藍(lán)田、涇陽(yáng)、武功等奶山羊養(yǎng)殖基地縣）、甘肅、內(nèi)蒙、黑龍江、山東、湖南等地區(qū)。