現(xiàn)代育種技術在中小型奶牛場的應用與探討

徐 華，車瑞香，邢寶奎，溫書典，蘇曉美，李鍇良，董建偉

（廊坊市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局 065000）

奶牛育種工作是一項綜合性極強的應用系統(tǒng)工程，需要牧場對奶牛群體生產(chǎn)和育種背景進行數(shù)據(jù)收集和分析，科學制定適宜的育種目標，制訂育種方案并使其最優(yōu)化的實施過程。優(yōu)良種質資源是現(xiàn)代奶業(yè)生產(chǎn)的重要基礎和前提，做好奶牛品種遺傳改良和種質資源創(chuàng)新利用，是關系到我國奶業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展進程和可持續(xù)發(fā)展的首要工作[1]。由于許多奶牛場育種知識基礎薄弱，加上奶牛改良工作專業(yè)化程度高、周期長、見效慢，導致廣大中小型奶牛場群體選育工作進展較慢。隨著現(xiàn)代分子生物技術的迅猛發(fā)展和普及應用，將傳統(tǒng)育種手段與現(xiàn)代分子生物技術相結合的方法逐步走進奶牛育種生產(chǎn)實踐，快速提高了奶牛改良進程，為廣大中小型奶牛場提高群體生產(chǎn)性能提供了新途徑。

1 中小型奶牛場育種規(guī)劃和應用現(xiàn)狀

1.1 奶牛場選種選配計劃的制定和執(zhí)行有待規(guī)范

選種選配計劃是奶牛場根據(jù)育種目標制定的牛群長遠培育、發(fā)展規(guī)劃，一般分為群體選配和個體選配兩種。奶牛場育種基本上多由凍精銷售企業(yè)技術人員根據(jù)牧場牛群培育現(xiàn)狀，制定相應的群體選配，也有企業(yè)為牧場提供個體選配計劃的，但選配計劃能否在生產(chǎn)中有效執(zhí)行值得考證。很多中小型奶牛場從凍精銷售企業(yè)自行選購公牛凍精，片面看重公牛的總性能指數(shù)（TPI）和體型性狀育種柱形圖。另外，在制定選配方案后實際執(zhí)行中，配種員基本不看選配方案，有發(fā)情牛就從液氮罐隨機抽取凍精配種，對選種選配計劃執(zhí)行不到位。

1.2 繁殖技術人員的育種知識匱乏

奶牛場育種技術力量比較薄弱，幾乎沒有育種員，只有配種員，而且配種員中極少有懂育種知識的，比如公牛凍精編號規(guī)則、選種原則、選配方法、體型線性鑒定規(guī)程、DHI數(shù)據(jù)分析和利用等內容，這些知識對于牧場制定改良規(guī)劃是至關重要的，然而這卻是絕大多數(shù)牧場最大的短板，基本上全部交由凍精銷售公司來完成。

1.3 奶牛育種數(shù)據(jù)記錄錯誤或缺失

很多牧場在登記牛群基本資料時，配種員或數(shù)據(jù)員記錄的公牛編號不全或錯誤，系譜信息（出生日期、胎次、父親編號、母親編號、外祖父編號等）記錄不完整或缺失，都是直接導致出現(xiàn)近交衰退等問題的重要原因，對科學、高效地開展選種選配工作也造成了極大困難。

1.4 企業(yè)負責人重繁殖輕育種的思想比較普遍

現(xiàn)在很多牧場負責人都意識到，繁殖工作是保證奶牛正常產(chǎn)犢泌乳、維持牧場高產(chǎn)水平、發(fā)揮經(jīng)濟效益的重要基礎和保障，只要繁殖和TMR工作抓實，泌乳天數(shù)控制在150～170d，單產(chǎn)和日產(chǎn)奶水平就會維持在高位。而育種工作見效緩慢、無法立竿見影，很多老板并未意識到種質水平是牧場生產(chǎn)發(fā)展的根基，尤其是在廣大中小型奶牛場，這種重繁殖輕育種的問題普遍存在。

1.5 DHI測定牛群比例仍然偏低

我國DHI測定牛群數(shù)據(jù)規(guī)模和質量仍有較大提升空間。2018年參測比例為17.18%（泌乳?？倲?shù)為720萬頭，參測數(shù)為123.7萬頭），遠低于德國（100%）、以色列（100%）、荷蘭（84.5%）、加拿大（65.8%）和美國（50%）等奶業(yè)發(fā)達國家[2]。同時，由于牧場生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理流程不規(guī)范，系譜檔案記錄不完整等問題，加上部分牧場負責人對DHI重要性認識不足，參測積極性不高。由于奶牛缺少一定規(guī)模的DHI數(shù)據(jù)作為選種選配的依據(jù)，直接制約了奶牛育種工作有效開展。

2 適合中小型奶牛場應用的育種技術

如何保證奶牛種源自主培育，提高奶牛生產(chǎn)性能，唯一途徑就是不斷加強我國奶牛育種數(shù)據(jù)基礎，加大育種理念宣傳力度，充分發(fā)揮傳統(tǒng)育種手段和現(xiàn)代分子生物育種技術優(yōu)勢，有機融合落地，快速提升奶牛自主創(chuàng)新育種進程。

2.1 奶牛體型外貌線性鑒定技術

線性鑒定方法是將奶牛體型外貌特點，按生物學特性的變異范圍，對每個性狀進行評分量化處理的方法。線性鑒定評分是奶牛系譜的重要內容，直接反映出奶牛生產(chǎn)水平、使用年限、有無遺傳缺陷，是制訂選種選配計劃的重要依據(jù)，為后代遺傳改良提供目標方向，做到平衡育種，實現(xiàn)奶牛。

2.2 奶牛DHI測定技術

DHI是奶牛群改良的英文縮寫，又叫奶牛生產(chǎn)性能測定，是一套集成了奶樣檢測、儀器維護、質量控制、數(shù)據(jù)處理與分析等要素于一體的完整技術體系[2]。DHI與奶牛育種密切相關，通過測試每頭泌乳牛的生產(chǎn)性能，使牧場管理建立在數(shù)據(jù)化、科學化的管理之上，大量有效數(shù)據(jù)資料的記錄、統(tǒng)計和分析，使得牧場生產(chǎn)管理細化、高效，有助于建立科學、規(guī)范、有效的育種方案，確保持續(xù)性提高奶牛群遺傳品質。

2.3 基因組選擇技術

基因組選擇（Genomic Selection，GS）方法是利用基因芯片技術實現(xiàn)規(guī)?；腟NP（單核苷酸多態(tài)性）標記多態(tài)檢測。據(jù)相關研究，通過SNP信息估計GEBV的準確性已經(jīng)達到70%以上[3]。依托基因組選擇技術，可以實現(xiàn)初生公牛和母牛的早期選擇，節(jié)約待定青年公牛和選留母牛的養(yǎng)殖成本，顯著縮短了奶牛育種世代間隔，加快遺傳進展，使牧場作為育種主體的地位得到前所未有的提升。

2.4 奶牛OPU-IVF-ET技術

奶牛OPU-IVF-ET技術是奶?；铙w采卵、體外受精和胚胎移植技術的簡稱。利用優(yōu)秀種公牛凍精進行配種選育只是提高奶牛育種效率的一種途徑，只有將高產(chǎn)公牛的性控精液與高產(chǎn)母牛進行最佳組合開展繁育，才能科學、高效、快速提高奶牛后代群體的遺傳水平和生產(chǎn)性能。因此，培育高產(chǎn)母牛育種核心群與培育種公牛同等重要。

2.4.1 活體采卵（OPU）

該技術主要是通過超聲波儀器或內窺鏡引導對供體母牛卵巢上的卵泡進行穿刺抽取卵泡液獲得卵母細胞的技術。通過OPU技術，不但可獲得母源明確的卵母細胞，還能提高卵母細胞的收集效率，每頭供體牛每次可獲得10～50枚卵母細胞，每年最多可生產(chǎn)50頭小牛，數(shù)量多且穩(wěn)定，可大大提高繁殖效率，是現(xiàn)有繁殖技術中效率最高的。

2.4.2 體外受精（IVF）

該技術是指在體外創(chuàng)造合適的條件，讓公牛精子穿透卵子并使其受精、分裂發(fā)育成胚胎的過程。近年來，牛體外受精技術越來越受到重視，大大加快了優(yōu)秀供體母牛的擴繁和育種進程，顯著縮短了奶牛時代間隔。

2.4.3 胚胎移植（ET）

胚胎移植是指將一頭良種母牛配種后的早期胚胎取出或用其體外培養(yǎng)的胚胎，移植到另外一頭或數(shù)頭同種的、生理狀況相同或相似的母牛生殖道的適當部位，使之繼續(xù)發(fā)育成新個體的過程。胚胎移植技術可以將優(yōu)良奶牛品種的繁殖潛力充分的發(fā)揮，可加快種群的改良速度，擴大優(yōu)良種群的數(shù)量。

在美國，OPU-IVF-ET技術已經(jīng)廣泛應用到高產(chǎn)奶牛核心群的快速擴繁生產(chǎn)中，顯著提高了群體育種速度和奶牛生產(chǎn)性能。自1988年第一次利用該技術成功回收奶牛卵母細胞到現(xiàn)在，在新西蘭、加拿大、美國等奶業(yè)發(fā)達國家，已經(jīng)將該技術應用于高產(chǎn)奶牛核心群的擴繁。另外，在實際生產(chǎn)中有很多特優(yōu)高產(chǎn)奶牛個體由于圍產(chǎn)期管理不到位、產(chǎn)后不孕、飼料營養(yǎng)跟不上、擠奶操作流程不規(guī)范、意外磕碰等外力突發(fā)事件等因素，極易造成被動淘汰的結果，對于這類即將淘汰的特級優(yōu)秀奶牛個體，可以通過OPU-IVF-ET技術將其優(yōu)秀生產(chǎn)基因進行最大化保留，確保其后代在群體中合理延續(xù)下去。

3 中小型奶牛場綜合育種應用方案簡介

3.1 優(yōu)秀種子母牛的選擇

篩選本場生產(chǎn)性能優(yōu)異、長壽性好、抗病性強的奶牛個體，是所有奶牛場都應加強關注的一項重要繁育工作。

3.1.1 奶牛場通過外貌鑒定評分，對候選母牛成績進行綜合排名，重點關注排名在前40%的群體。根據(jù)評分情況統(tǒng)計、找出牛群存在的主要缺陷性狀，確保候選母牛群體外貌無明顯遺傳缺陷。

3.1.2 依據(jù)DHI測定報告數(shù)據(jù)，對參測奶牛生產(chǎn)成績進行綜合分析，按照期望的產(chǎn)奶性狀進行排序，重點關注305d產(chǎn)奶量在10t以上的優(yōu)秀個體。結合外貌鑒定評分，選擇兩者排名均在前40%的個體組成牧場核心群，進行重點培育。

3.1.3 根據(jù)牧場實際情況，對核心群牛只進行毛囊組織或血樣采集，也可對DHI成績突出和外貌評分優(yōu)異的重點關注牛群采樣進行基因組檢測，根據(jù)基因組檢測結果，按照關注性狀或綜合評估育種得分對候選母牛進行排序，優(yōu)選其中5%～10%的個體作為特優(yōu)群體，將來作為胚胎移植供體?；蚧铙w采卵母牛，使用優(yōu)秀性控凍精進行重點擴繁，從而快速提高優(yōu)秀個體后代數(shù)量。

3.2 制定選種選配方案

3.2.1 群體選配

根據(jù)牛群的產(chǎn)奶性狀成績（DHI或擠奶機管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)）和體型線性鑒定評分數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)計分析后，確定特優(yōu)群（10%）、核心群（40%）、改良群（30%）、一般群（20%），并對牛群需要改良的生產(chǎn)性狀和外貌性狀進行評估，然后針對不同的牛群和改良目標選擇適宜的公牛凍精進行選配。其中，特優(yōu)群、核心群選用性控凍精和后測凍精，改良群選擇合適的優(yōu)秀常規(guī)凍精，一般群選擇乳肉兼用?；蛉馀鼍?。同時，對選購的凍精，要根據(jù)近交計算結果，得出每支凍精的禁配母牛編號，提供給配種員特別關注，這是群體選配中特別容易忽視的關鍵問題。

3.2.2 個體選配

個體選配對每頭母牛尤其是特優(yōu)群、核心群個體至關重要，既要考慮牧場長遠育種目標，合理確定選育權重，又要針對個體生產(chǎn)性狀和外貌性狀的缺陷，避免近親繁殖，進行有目的改良和提高。在選擇交配組合時，必須認真分析種公牛系譜信息、性狀育種值、體型線性柱形圖及后代體型改良效果，然后結合本場育種目標，選擇最適宜的配種組合。選配計劃制定好后，牧場要建立配套的考核檢查機制，不定期對繁殖人員執(zhí)行育種計劃情況進行檢查，確保選配計劃嚴格執(zhí)行到位。

3.3 快速擴繁優(yōu)秀種子母牛后代數(shù)量

對于牧場特優(yōu)群種子母牛，建議充分利用生產(chǎn)性能測定成績和體型線性鑒定成績，借助OPU-IVF-ET現(xiàn)代生物技術，對優(yōu)秀種子母牛進行活體采卵，選用最好的性控凍精進行體外受精獲得優(yōu)秀胚胎，再利用本場內改良群和一般群牛只進行胚胎移植，對優(yōu)秀個體進行快速擴繁，逐步淘汰場內中低產(chǎn)牛只。也可采用利用特優(yōu)群種子母牛生產(chǎn)體內胚胎的技術體系，在中低產(chǎn)牛群進行胚胎移植擴繁優(yōu)秀后代。

4 討論

4.1 加強和規(guī)范奶牛場生產(chǎn)數(shù)據(jù)的源頭管理

隨著信息化、智能化奶業(yè)新時代的到來，奶牛生產(chǎn)數(shù)據(jù)資源的采集、記錄、統(tǒng)計、分析和應用能力不斷提升，逐步為育種等實際工作提供了巨大的數(shù)據(jù)支撐。但是牧場要想做好育種工作，獲得長遠、高效、穩(wěn)定發(fā)展，必須堅決摒棄不重視育種和數(shù)據(jù)管理的落后理念，積極開展體型外貌鑒定、生產(chǎn)性能測定等，不斷擴大DHI參測牛群數(shù)量，重視和完善奶牛繁殖、健康、長壽等性狀數(shù)據(jù)的收集，切實把以上數(shù)據(jù)信息管理工作做到系統(tǒng)、完善、規(guī)范、細致入微，保證記錄數(shù)據(jù)的及時性、準確性、完整性，為實現(xiàn)奶牛平衡育種、種質自主創(chuàng)新奠定扎實基礎。

4.2 培育壯大奶牛育種一線技術服務隊伍力量

奶牛育種工作要求從業(yè)人員必須具備較強的專業(yè)水平和豐富的實操經(jīng)驗，還要具備熟練的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和處理能力，能夠結合奶牛場實際現(xiàn)狀，確定改良方向，制定群體選種選配計劃。但是目前奶牛場育種專業(yè)技術人才短缺，難以保證育種工作準確、高效進行。同時，由于我國奶牛存欄量比較大，分布范圍廣，加上全國奶牛體型外貌鑒定認證員數(shù)量少，目前尚未做到大中小型奶牛場的全部覆蓋，在一定程度上制約了體型外貌鑒定工作的普及開展。因此，各級政府主管部門和奶業(yè)協(xié)會應針對生產(chǎn)中育種技術力量匱乏、普及度不高的問題，聯(lián)合科研院校和育種公司，加大對奶牛場生產(chǎn)一線技術力量的培育力度，擴大官方體型外貌鑒定員認證數(shù)量，定期進行區(qū)域型育種技術培訓，統(tǒng)一體型鑒定標準，加快解決現(xiàn)代育種技術落地最后一公里問題。

4.3 加大奶牛生物技術育種政策扶持力度

目前在我國，奶牛全基因組檢測、活體采卵、體外胚胎生產(chǎn)等先進繁育技術尚處于基礎研究向商業(yè)化應用的過渡階段，產(chǎn)學研結合度還有待進一步提高，自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新能力不足，進而導致育種理念和手段落后、育種周期長以及育種主要依賴經(jīng)驗的現(xiàn)狀[4]。因此，政府應加大基因組檢測、OPUIVF-ET等現(xiàn)代生物育種技術扶持力度，出臺相關財政補貼辦法，鼓勵生物技術公司、相關科研院校加快技術轉化和落地速度，進一步提高體外胚胎生產(chǎn)效率，降低OPU-IVF-ET技術應用成本，奶牛場加大新技術研發(fā)和應用投入，發(fā)揮先進科技在生產(chǎn)中的創(chuàng)新驅動作用，顯著加快奶牛種質自主培育進程。