全基因組選擇育種技術(shù)在規(guī)?；膛ｐB(yǎng)殖場(chǎng)的應(yīng)用實(shí)例

阿 侖，張金文，王學(xué)峰，趙 媛，武霞霞，王建華，楊占卿，劉季文，馬惠忠，蒙美麗，田 棟

(1.呼和浩特市農(nóng)牧技術(shù)推廣中心，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010；2.和林格爾縣畜牧業(yè)發(fā)展中心，內(nèi)蒙古呼和浩特 011500）

奶?；蚪M是一整套遺傳物質(zhì)的總和，也就是全部染色體、全部基因的總和。全基因組選擇育種技術(shù)就是在全基因組范圍內(nèi)，檢測(cè)一類(lèi)遺傳標(biāo)記單核苷酸多態(tài)性(Single Nucleotide Polymorphism，SNP），利用基因組水平的遺傳信息對(duì)奶牛個(gè)體進(jìn)行遺傳評(píng)估，進(jìn)而進(jìn)行選種選育的方法。該技術(shù)在奶業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，極大地縮短了奶牛遺傳改良的世代間隔，節(jié)約選育成本、提高選育效率。隨著參考群體的不斷擴(kuò)大，基因組檢測(cè)的準(zhǔn)確性也逐步提高，越來(lái)越多的牧場(chǎng)將該技術(shù)應(yīng)用于母牛群體。該技術(shù)可在犢牛階段就判斷出牛只的遺傳潛力，牧場(chǎng)可以通過(guò)減少后備牛養(yǎng)殖規(guī)模大幅減少養(yǎng)殖成本；在種母牛和種公牛的選育方面，基因組選擇育種技術(shù)可有效縮短時(shí)代間隔，顯著降低育種成本[1,2]。

2021 年，依托“高品質(zhì)奶牛種公牛培育新技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用協(xié)同推廣項(xiàng)目”，呼和浩特市農(nóng)牧技術(shù)推廣中心在本地區(qū)選擇兩家規(guī)?；膛Ｄ翀?chǎng)開(kāi)展奶?；蚪M檢測(cè)，以篩選高產(chǎn)后備牛。首先，參測(cè)牧場(chǎng)積極配合技術(shù)團(tuán)隊(duì)各項(xiàng)工作，牧場(chǎng)配備牛群管理軟件，連續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)性能測(cè)定 (Dairy Herd Improvement，DHI）工作，保證牧場(chǎng)奶牛全部基本信息都有記錄并準(zhǔn)確。其次，相應(yīng)的技術(shù)隊(duì)伍將檢測(cè)評(píng)估報(bào)告應(yīng)用到牧場(chǎng)繁育工作中。技術(shù)團(tuán)隊(duì)在兩家牧場(chǎng)隨機(jī)選擇302 頭4～6 月齡左右后備母牛，通過(guò)采集尾根毛囊方式提取DNA，委托內(nèi)蒙古賽科星繁育生物技術(shù)股份有限公司進(jìn)行基因組檢測(cè)，參考美國(guó)奶牛育種協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)庫(kù)，獲得牧場(chǎng)牛只綜合育種值(Integrated Performance Index，IPI）及各單性狀估計(jì)值。技術(shù)人員對(duì)兩家牧場(chǎng)后備牛生產(chǎn)性能表型值之間的關(guān)系進(jìn)行分析，指導(dǎo)牧場(chǎng)合理選種選配。

1 牧場(chǎng)檢測(cè)樣本整體遺傳水平

目前我國(guó)規(guī)?；翀?chǎng)和養(yǎng)殖模式同奶業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家極為相似，因此對(duì)于國(guó)內(nèi)的育種體系而言，綜合育種值(IPI）和凈效益 (Net Merit，NM）指數(shù)都具有很重要的參考意義。表1 列出了兩家牧場(chǎng)育種性狀評(píng)分，通過(guò)與美國(guó)牧場(chǎng)育種指數(shù)相比(見(jiàn)表2），兩家牧場(chǎng)當(dāng)前后備牛群的整體遺傳水平，與美國(guó)荷斯坦牛群相比處于中等偏上水平(美國(guó)牧場(chǎng)IPI 均值為2055），兩個(gè)牧場(chǎng)參測(cè)牛只IPI 平均值分別為2015 和2006，凈效益(NM）平均值為120 和119 (美國(guó)牧場(chǎng)NM 均值為112）。

表1 參測(cè)牧場(chǎng)育種性狀評(píng)分

表2 參測(cè)牧場(chǎng)奶牛育種指數(shù)與美國(guó)牧場(chǎng)對(duì)比

2 牧場(chǎng)已使用凍精分析

檢測(cè)報(bào)告對(duì)牧場(chǎng)已使用公牛凍精進(jìn)行初步分析，并對(duì)每個(gè)牧場(chǎng)NM、IPI 以及產(chǎn)奶量育種值排名前20 及前50 的牛只及父親公牛信息進(jìn)行排序(見(jiàn)表3），發(fā)現(xiàn)牧場(chǎng)1 參測(cè)牛只的父親遺傳指數(shù)相對(duì)都不高，如果該牧場(chǎng)想大幅改良后代的遺傳品質(zhì)，需要考慮使用更高TPI 指數(shù)的公牛凍精；牧場(chǎng)2 出現(xiàn)頻率較高的公牛為513HO03088 和551HO03723，尤其是551HO03723 公牛，其后代關(guān)鍵性能指數(shù)平均水平均表現(xiàn)優(yōu)良；147HO02424公牛雖然IPI 和NM 指數(shù)不高，但是后代產(chǎn)奶量育種值很高，這與該公牛本身的產(chǎn)奶量育種值高達(dá)1849 有很大關(guān)系。牧場(chǎng)如果想大幅改良后代的遺傳進(jìn)展，需要考慮使用更高指數(shù)的公牛凍精，同時(shí)在選擇凍精時(shí)除考慮總性能指數(shù)(Total Performance Index,TPI）外，還要考慮牧場(chǎng)自身需求進(jìn)行綜合篩選，選擇可為牧場(chǎng)帶來(lái)最大經(jīng)濟(jì)效益的公牛。

表3 牧場(chǎng)已使用凍精分析

3 系譜準(zhǔn)確率問(wèn)題

通過(guò)親子鑒定發(fā)現(xiàn)，牧場(chǎng)1 中的100 頭奶牛里有兩頭系譜錯(cuò)誤，錯(cuò)誤率為2%，說(shuō)明該批次檢測(cè)牛只系譜檔案記錄較好；牧場(chǎng)2 中的202 頭奶牛里有64 頭系譜錯(cuò)誤錯(cuò)誤率為31.7% (見(jiàn)表4，選取5 頭錯(cuò)誤父號(hào)牛只）。美國(guó)商品牧場(chǎng)系譜錯(cuò)誤率均值為15%。系譜檔案記錄是一切育種工作的基礎(chǔ)，對(duì)于牧場(chǎng)育種工作非常重要，因此牧場(chǎng)需要對(duì)系譜檔案記錄引起足夠重視，建議參見(jiàn)基因組檢測(cè)遺傳顯示的父親號(hào)對(duì)系譜進(jìn)行更改。

表4 參測(cè)牧場(chǎng)牛只遺傳顯示父親號(hào)及血統(tǒng)鑒定結(jié)果

通過(guò)基因組檢測(cè)，可檢測(cè)出單一奶牛品種血統(tǒng)是否低于90%，是否含有其他奶牛品種的血統(tǒng)，如愛(ài)爾夏牛、娟珊牛、更賽牛、荷斯坦牛和瑞士褐牛血統(tǒng)。經(jīng)測(cè)定，兩家參測(cè)牧場(chǎng)中分別有2 頭和13 頭牛不是純種荷斯坦牛，雜交比例分別為3%和6.43% (表4）。

4 育種建議

第一，根據(jù)奶?；蚪M檢測(cè)報(bào)告，可以針對(duì)牧場(chǎng)牛群的短板性狀確定遺傳改良方向，因?yàn)門(mén)PI (IPI）和NM 都是美國(guó)的國(guó)家育種指數(shù)，可能不完全符合國(guó)內(nèi)或者本牧場(chǎng)的遺傳趨勢(shì)，而每個(gè)牧場(chǎng)由于群體、環(huán)境、管理等因素不同，面臨的問(wèn)題和育種目標(biāo)也不盡相同，因此制定適合自己牧場(chǎng)的育種目標(biāo)至關(guān)重要?？梢愿鶕?jù)育種值建立本牧場(chǎng)指數(shù)，如參測(cè)牧場(chǎng)育種指數(shù)為：產(chǎn)奶量(15%）+乳蛋白量(20%）+乳脂量(10%）+生產(chǎn)壽命(20%）+女兒懷孕率(15%）+體細(xì)胞數(shù)(10%）+乳房結(jié)構(gòu)(10%）。

第二，牧場(chǎng)選擇凍精時(shí)可根據(jù)牧場(chǎng)指數(shù)來(lái)制定選擇凍精各性狀的最低標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)前10%的牛只單獨(dú)選擇排名靠前的種公牛凍精，避免遺傳倒退。

第三，牧場(chǎng)應(yīng)持續(xù)對(duì)后備牛做基因組檢測(cè)，陸續(xù)制定犢牛淘汰或出售計(jì)劃?；蚪M檢測(cè)對(duì)于犢牛的早期篩選和核心群劃分，應(yīng)按照參測(cè)牛只的IPI、NM 或者牧場(chǎng)自己的指數(shù)對(duì)牛群進(jìn)行篩選或劃分核心群。建議將牛群劃分為高、中、低遺傳水平三個(gè)等級(jí)，IPI、NM 指數(shù)排名前10%的可作為胚胎供體等，中間80%可用于性控凍精擴(kuò)群及常規(guī)生產(chǎn)，后10%可作肉用、胚胎移植受體牛或者根據(jù)牛只繁殖狀況和健康狀態(tài)決定是否淘汰。

第四，建議牧場(chǎng)將前20%最優(yōu)質(zhì)的犢牛作為供體母牛，生產(chǎn)高產(chǎn)奶牛性控胚胎，后20%低產(chǎn)奶牛作為受體母牛，阻斷其基因在牛群中的流動(dòng)，提高利用率，快速提高牛群素質(zhì)和水平，加快育種進(jìn)展。

5 小結(jié)

基因組檢測(cè)方法的使用，能夠在犢牛階段便進(jìn)行預(yù)測(cè)，可以及早了解牛只個(gè)體的遺傳水平，預(yù)判它是否高產(chǎn)、是否長(zhǎng)壽、體型表現(xiàn)是否良好、是否有遺傳疾病基因或者其他特異性基因等，以此來(lái)方便對(duì)牛群進(jìn)行早期選擇。將最優(yōu)質(zhì)的犢牛作為供體母牛，生產(chǎn)高產(chǎn)奶牛性控胚胎，將低產(chǎn)奶牛作為受體母牛，阻斷其基因在牛群中的流動(dòng)，提高利用率。這樣可以達(dá)到快速提高牛群素質(zhì)和水平，加快育種進(jìn)展的目的。