基因技術搭建中國荷斯坦牛的良種平臺

文|王洋 吉林省農業科學院 編輯|柴帆

基因技術搭建中國荷斯坦牛的良種平臺

文|王洋 吉林省農業科學院 編輯|柴帆

成果名稱：中國荷斯坦牛基因組選擇分子育種技術體系的建立與應用成果

承擔單位：中國農業大學北京奶牛中心

新中國成立以來，我國奶業得到了快速發展，尤其是培育了我國自己的奶牛品種——中國荷斯坦牛，也就是我們俗稱的“黑白花牛”。在目前我國飼養的近1400萬頭奶牛中，80%以上是中國荷斯坦牛。

荷斯坦牛原產于荷蘭北部的北荷蘭省和西弗里生省，其后代分布到荷蘭全國乃至法國北部以及德國的荷斯坦省。荷斯坦牛風土馴化能力強，世界大多數國家均能飼養。中國荷斯坦牛原被稱之為中國黑白花牛。1992年，我國正式將其更名為“中國荷斯坦牛”，中國荷斯坦牛是我國奶牛的主要品種，分布全國各地。中國荷斯坦牛是從國外引進的荷蘭牛在中國不斷馴化和培育，或與中國黃牛進行雜交并經長期選充而逐漸形成。

奶業要振興 奶牛需提升

然而，與國外奶業發達國家相比，我國的奶牛生產水平有較大差距。據中國奶業協會提供的數據顯示，2010年我國奶牛平均單產為4500公斤，而美國則為9500公斤。

通過育種實現群體遺傳改良是提高奶業生產水平和效率的關鍵。我國奶牛群體的遺傳水平低，且群體遺傳改良效率不高，自主選育優秀種公牛的能力不強。依靠傳統的育種技術難以改變這種狀況。

而以基因組選擇為核心的分子育種技術提供了機遇，與傳統育種技術相比，該技術可大幅提高群體遺傳改良速率和生產效益。

日前，由中國農業大學、全國畜牧總站、上海奶牛育種中心、北京奶牛中心等單位完成的“中國荷斯坦牛基因組選擇分子育種技術體系的建立與應用”獲得國家科技進步二等獎。該項目系統地開展了奶牛基因組選擇分子育種技術研究，取得了一系列重要創新性研究成果，建立了完善的技術體系，并大規模產業化應用。

這項新的育種技術正使全球奶牛育種發生重大變革，幾乎所有奶業發達國家都已應用，加快了其遺傳改良速度。

奶牛基因組選擇分子育種技術

該項目在奶牛重要性狀功能基因挖掘、基因組參考群體構建、基因組育種值預測方法、奶牛主要遺傳缺陷基因診斷等方面取得了創新性的研究成果。

該項目創建了具有自主知識產權的中國荷斯坦牛基因組選擇技術平臺，提升了我國奶牛遺傳評估的整體技術水平。研發了TABLUP、BayesTCπ等基因組育種值預測新方法以及利用低密度芯片進行基因組育種值預測的優化策略；開發了對海量基因組數據快速處理和基因組育種值計算平臺。

本項目研發了奶牛遺傳缺陷和親子關系的分子鑒定技術，建立了我國荷斯坦種公牛遺傳缺陷及親子關系監控體系。研發了CVM、 BLAD、DUMPS、CTLN、BS等5種奶牛主要遺傳缺陷的基因診斷技術和利用微衛星或SNP標記進行親子關系的鑒定技術，完善了奶牛分子育種技術，填補了國內空白。

該項目創建了中國荷斯坦牛基因組選擇分子育種技術體系，成為我國荷斯坦青年公牛遺傳評估的唯一方法。根據我國奶牛育種的實際情況，首次提出中國荷斯坦牛綜合遺傳評估的基因組性能指數（GCPI），研發了以基因組選擇為核心的綜合性分子育種方案，并在全國實施。

積硅步 行千里

據了解，為了充分發揮優秀種公牛在群體遺傳改良中的作用，奶牛發達國家一般選用優秀驗證公牛的凍精，在牛群中實施以獲得優秀種公牛后代為目的的“計劃選配”；通過后裔測定選擇優秀種公牛，在育種群和生產群中全面地使用“驗證公牛”，使母牛群的遺傳水平不斷提高。

用母牛構建參考群是因為我國具有足夠遺傳評估準確性的驗證公牛數量太少，不足以構建參考群。如果完全照搬國外的做法，則在我國奶牛中無法應用基因組選擇技術。于是，項目團隊從2006年開始組建中國荷斯坦牛基因組選擇參考群體，經過持續擴充，建立了由6000頭母牛以及400頭驗證公牛組成的參考群。

目前，該技術體系2012年被農業部指定為我國荷斯坦青年公牛遺傳評估的唯一方法，并在全國推廣應用。該項目整體提升了我國奶牛育種水平，我國荷斯坦牛平均年產奶量從2010年的4500kg提高到2014年的5500kg，接近歐盟的平均水平，帶來了顯著的經濟效益，已獲經濟效益13.35億元。

專家簡介

張勤出生于1956年09月04日，動物遺傳育種學博士、教授。目前主持承擔國家杰出青年基金、國家重點基礎研究發展規劃（973）項目課題。該課題發展了在家畜群體中進行QTL檢測的新方法，初步解決了在家畜群體中進行多個連鎖QTL檢測的技術難題；建立了中國荷斯坦奶牛MOET核心群育種規劃系統，形成了包括選種方法、計算機數據處理、胚胎生物工程技術、核心群飼養管理工藝在內的MOET育種實施體系；主持研制了種畜場數據管理和育種分析系列軟件，目前已在全國近100家種豬場使用；提出了用廣義線性模型對閾性狀和連續性狀進行聯合分析的方法，豐富了數量遺傳學理論。