應用生物技術保護我國地方牛遺傳資源

文│劉丑生 朱芳賢 孟飛 何麗 陸健 趙俊金 劉剛（全國畜牧總站畜禽遺傳資源保存利用中心）

相比于傳統的活體保種，生物技術以其自身的省時省力優勢，在畜禽遺傳資源保護和開發利用中發揮著巨大的潛力。

我國畜禽資源豐富，地方牛品種遺傳資源是畜禽遺傳資源的重要組成部分。我國地方牛遺傳資源不僅數量豐富、品種多樣，而且具有肉質優良、繁殖力高、抗病性強等優良特性。保護地方牛遺傳資源，對推動畜牧業可持續發展、保障人民生活水平發揮了重要作用。

一、地方牛遺傳資源保護現狀

第二次全國畜禽遺傳資源調查和種質評價工作，摸清了我國畜禽遺傳資源家底。在《畜禽遺傳資源志·牛志》中收錄了各類牛品種114個，其中地方品種為92個，包括中國黃牛53個、水牛26個、牦牛12個、大額牛1個。

近年來，我國對地方牛遺傳資源保護高度重視，國家制定了一系列相關政策法規，加大了資金投入，增強了技術支撐，建立了部分保種場和保護區，完善了設施設備建設和管理運行機制。2014年第三次公布的《國家級畜禽遺傳資源保護名錄》，對159個珍貴、稀有、瀕危的畜禽品種實施重點保護，其中，列入國家級畜禽遺傳資源保護名錄的牛品種有21個，包括九龍牦牛、天祝白牦牛、青海高原牦牛、甘南牦牛、獨龍牛（大額牛）、海子水牛、溫州水牛、檳榔江水牛、延邊牛、復州牛、南陽牛、秦川牛、晉南牛、渤海黑牛、魯西牛、溫嶺高峰牛、蒙古牛、雷瓊牛、郟縣紅牛、巫陵牛（湘西牛）、帕里牦牛。農業部兩批次（2008、2011）公布了國家級畜禽遺傳資源保種場、保護區和基因庫137個，其中包括地方牛遺傳資源保護場13個，保護區2個，包含12個地方牛遺傳資源。另外，全國14個種公牛站（公司）保存了14個地方牛品種資源。特別是，建立了亞洲最大的“國家級家畜基因庫”，對珍貴、稀有、瀕危畜禽品種的保護起到了重要作用。

盡管我國加大了畜禽遺傳資源保護工作的力度，但是，隨著生態環境的惡化和人民生活需求的擴大，地方牛品種保護工作仍然面臨著嚴峻的挑戰。主要體現為以下幾個方面：

第一，《畜禽遺傳資源志·牛志》編寫時的調查統計資料顯示，有14個品種個體能繁母牛數低于1000頭，其中4個品種群體中已難找到公牛，有些品種的優良類群現已絕種，處于瀕臨滅絕狀態。毀種容易育種難，一個品種一旦滅絕，就很難再恢復，即使可以恢復也要付出高昂代價，對我國乃至世界畜牧業持續發展帶來的損失難以估量。

第二，列入國家級畜禽遺傳資源保護名錄的21個地方牛品種中，仍有6個牛品種尚未建立保種場（區）；未列入的71個其他地方牛品種基本都沒有規范的保種場或保護區，牛遺傳資源消減嚴重。

第三，由于一些地方片面追求經濟利益而無序雜交、農村勞動力的減少、牛肉價格上漲宰殺量提高、生態環境的不斷惡化等因素影響，有的地方牛遺傳資源存欄量急劇下降，特別是未建立保種場的地方牛品種，保護措施有限，缺乏科學的選育和利用規劃等，瀕危程度呈現出惡化趨勢。

當前和今后一個時期，搶救地方牛遺傳資源，不僅是畜禽遺傳資源保護、遏制遺傳多樣性下滑的緊急措施，也是落實《全國牛羊肉生產發展規劃》的重要工作，是保障農業生態系統的穩定性、持續性和良性化的現實要求。

二、生物技術在牛資源保護中的作用及應用

畜禽遺傳資源保存主要有4種方法：活體原位保存、配子或胚胎、體細胞、血液（DNA）的超低溫保存，其中后3種保存方式均屬于冷凍生物學基因庫保存范圍。活體保存是目前最實用的方法，可以在利用中動態地保存資源。隨著生物學技術的發展，目前超低溫冷凍方法保存作為一種重要手段，具有很大的實用價值，特別對稀有品種、瀕危品種或者攜帶優良性狀基因的品種，利用這種保存方式可以較長時間地保存大量的基因型，免除畜禽對外界環境條件的適應性改變。因此，采用現代冷凍生物學技術進行基因庫保種具有重要意義，已成為世界畜禽遺傳資源戰略儲備的重要手段。

我國對畜禽冷凍精液和冷凍胚胎技術的研究和實踐已有幾十年的歷史，冷凍精液、冷凍胚胎技術已經成熟地應用于包括牛在內的大部分家畜遺傳資源保護領域。相對其他生物技術，冷凍精液制作技術容易掌握，成本比較低，盡管采用保存的牛冷凍精液，只保存了公牛50%的遺傳物質，但是借用其他品種母牛通過4代級進雜交，使第4代雜交牛含有原品種93.75%的血液和遺傳物質，獲得遺傳特征基本一致的后代。當地方品種資源發生危險時，可采用人工授精對品種資源予以恢復。

早在20世紀70年代，英國、美國就對該技術進行了研究和應用，1971年英國建立了家畜原種精液庫，1978年美國開始保存動物的精液和胚胎，1980年原西德建立了牛的精液、胚胎庫。而且牛冷凍精液受胎率可達60%～70%。牛胚胎冷凍技術已經成熟，每次能采集5～7枚合格胚胎，冷凍可以長期保存，而且可以保存來自父本和母本雙方的遺傳物質。牛胚胎移植受胎率可達50%～60%，操作簡單、費用低，因此，胚胎冷凍技術成熟、優勢明顯，是原產地保種困難、瀕危程度嚴重、有重要特色的地方牛遺傳資源保護的最佳方法。

牛體外胚生產程序已經成熟，卵巢運輸在20～25℃，12小時左右帶回，卵母細胞成熟率80%以上，卵裂率可以達到65%以上，桑葚胚、囊胚率可以達到30%以上。尤其是借助B型超聲波引導的無損傷采卵和重復采卵技術的發展，體外冷凍胚胎已成為資源保存和利用的重要技術平臺。牛的體細胞克隆技術也相當成熟，隨著克隆技術的不斷發展，尤其是徒手克隆技術的興起和推廣，更加快捷有效的克隆技術將會推動我國家畜體細胞保種工作的開展，作為克隆技術的上游技術儲備，體細胞冷凍保存技術已被應用于我國畜禽遺傳資源的保護。

全國畜牧總站畜禽遺傳資源保存利用中心（以下簡稱中心）應用現代生物技術，共保存了69個國內地方牛品種、國內外羊優良品種，共計冷凍精液20萬余劑，冷凍胚胎10000余枚；10個牦牛、綿山羊品種的成纖維細胞系3600余份；收集了277個品種的豬、牛、羊、馬血樣和基因組DNA，共計1.5萬余份遺傳物質。保存的遺傳物質時間跨度大、歷史悠久，第一批保存的4個牛品種（秦川牛、南陽牛、延邊牛、晉南牛）冷凍精液時間長達28年之久，最早制作的牛冷凍胚胎已保存了15年。其中野牦牛、天祝白牦牛冷凍精液，是我國乃至世界上十分寶貴的遺傳資源。同時，部分品種的遺傳物質多次返回原產地，用于提高現有群體的品質和培育優良品種。

三、地方牛遺傳資源保護的對策和建議

我國在畜禽遺傳資源生物技術保存方面，取得了顯著成效。黨的十八屆三中全會，提出“加快構建新型農業經營體系”、“鼓勵和引導工商資本到農村發展適合企業化經營的現代種養業”，這對畜禽遺傳資源保存工作提出了更高的要求，也為畜禽遺傳資源保存工作帶來了新思路和契機。結合當前我國地方牛遺傳資源保護現狀，著眼未來發展，為科學有效做好我國地方牛遺傳資源保存工作，可考慮重點從以下幾個方面進行著力。

1.理清工作思路，明確保護目標。充分發揮畜禽資源委員會的作用，在159個國家級畜禽遺傳資源重點保護品種名錄的基礎上，對名錄里瀕危嚴重的地方牛品種或者尚沒有保種場（區）的地方牛品種，以及名錄以外的省級優良地方牛品種和瀕危十分嚴重的地方牛品種進行一次綜合分析，根據現有地方牛遺傳資源的實際狀況，按照輕重緩急、瀕危優先的原則，制定指導未來5到10年地方牛遺傳資源保種的方案，有計劃、分步驟地實施保護工作。

牛精液、胚胎及體細胞的冷凍技術都非常成熟，結合目前部分地方牛遺傳資源瀕臨滅絕，例如蒙古牛（烏珠穆沁牛、安西牛）、復州牛、晉南牛、冀南牛、皖南牛、太行牛、阿勒泰白頭牛、溫州水牛、貴州白水牛、檳榔江水牛、斯布牦牛、甘南牦牛等品種，建議可選取這些品種實施地方牛遺傳資源冷凍精液和體細胞優先保存，快速搶救這些地方牛遺傳資源。如果每年可以完成10個品種的地方牛冷凍精液和體細胞的保存工作，三年就能迅速完成30個品種的地方牛資源保存，將占到我國現有地方牛品種總數的30%，基本完成瀕危程度最嚴重的地方牛遺傳資源的基因庫保種任務，保持了我國豐富的牛遺傳資源多樣性，增強了對未知需求的足夠應變能力，也會為今后進一步做好畜禽遺傳資源保護和農業綜合開發畜禽良種繁育等工作夯實基礎。

2.創新保護機制，做好技術方案。探索畜禽資源保護新模式和新機制，要做好四個方面的結合。一是橫向結合。充分發揮好各省、市、企業、高校和科研單位作用，把我國畜禽保種工作做大做強。要充分利用中心平臺，建立重大項目，聚合大學、科研院所等部門的資源優勢，形成全國畜牧總站（以下簡稱總站）和中心主導下的畜禽遺傳資源保護研究機制。二是縱向結合。主要是統籌總站和全國各個省站、保種場、保護區、種公牛站的資源，進一步理順各級職責和任務，把發揮總站、中心優勢和調動地方積極性統一起來，建立上下聯動的工作機制。三是保護和利用結合。在以促進保護為目的的前提下，發展適合企業化經營的現代畜禽資源種養業，使被動的畜禽遺傳資源保護轉變為畜禽資源保護和利用良性互動的格局。四是建立適合我國畜禽資源現狀的基因庫動態運作機制，使活體保護和基因庫保存、靜態動態保種有機結合，充分發揮基因庫在畜禽品種資源保護中的作用。

根據第二次全國遺傳資源調查統計結果，搶救按照品種的瀕危程度和種公牛站的實際情況進行規劃，瀕臨滅絕和瀕危的先進行搶救保護的原則，制定好地方牛遺傳資源保護的技術方案。要提高地方牛品種的遺傳物質制作和保存數量，要求單品種冷凍精液保存10000劑以上，精液質量達到國家有關標準；公畜必須符合其品種標準，級別為特級，系譜清楚，無傳染性疾病和遺傳疾病，每個品種保存個體為10頭以上，每個個體保存0.25毫升細管1000劑，三代之內沒有血緣關系的家系數不少于6個。要求單品種體細胞保存210管以上，細胞代數、活力和密度達到國家有關標準，每個品種保存的公畜不少于10頭，母畜不少于25頭。另外，需要定期對保存的遺傳物質定期進行活力檢測、更新和復原，不斷將新的優秀基因補充進來，建立科學合理的動態運作機制，最大限度安全有效地保護遺傳資源，使優良基因不致丟失，為資源的開發利用打下基礎。

3.增加資金投入，加強宣傳力度。畜禽遺傳資源保護全行業公益性保種理念日益深化。近年來，從中央到地方，均把畜禽遺傳資源保護作為現代畜禽種業發展的一項重要內容，政策支持力度不斷加大，資金投入明顯增加。國家從種業創新、良種工程、科技攻關、產業化開發等方面，均將畜禽遺傳資源的挖掘、評估、保存和開發利用納入支持范圍。從行業發展角度講，一是要爭取設立“應用生物技術保護我國地方牛遺傳資源”的行業科技專項，制定一個可行的實施方案，爭取項目經費，把保種和開發利用遺傳資源結合起來，把工作做到實處，扎扎實實往前推進。二是要加強保種技術創新性研究，進一步完善和拓展保種方法，采用分子生物技術深層次挖掘我國畜禽種質特性，進而科學指導我國地方牛資源保護和開發。

畜禽遺傳資源保護工作作為一項公益性事業，功在當代，利在千秋，是一項長期而艱巨的任務，不僅需要畜禽資源保護工作者的責任和努力，更需要全民增加對這一行業重要性的認識。主要是利用多種渠道，廣泛宣傳畜禽遺傳資源保種的重要意義和相關法律法規，強化人們對畜禽資源的保護意識，加強科技知識普及，營造重視保護畜禽遺傳資源的濃厚氛圍。

四、展望

相比于傳統的活體保種，生物技術以其自身的省時省力優勢，在畜禽遺傳資源保護和開發利用中正發揮著巨大的潛力。采用冷凍生物技術快速搶救地方牛遺傳資源，充分利用我國現有的管理機制，實現上下聯動，調動各方資源，高度發揮國內遺傳資源保護單位的重要作用，快速完成畜禽資源的收集保護，可望達到每年保護10個地方牛品種的要求。有效保護瀕危畜禽遺傳資源，加快我國畜禽遺傳資源的保護速度，改善畜禽遺傳多樣性下滑的趨勢，為生物多樣性和畜牧業可持續發展提供保障，將為畜牧業安全、良性、持續生產保駕護航，有利于進一步完善畜禽遺傳資源保護體系建設，提升畜禽遺傳資源保護的高效性和經濟性，為我國優秀種質資源開發利用提供必要的物質基礎。