現(xiàn)代育種技術(shù)在中小型奶牛場(chǎng)的應(yīng)用與探討

徐 華，車(chē)瑞香，邢寶奎，溫書(shū)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(xiàng)綜合性極強(qiáng)的應(yīng)用系統(tǒng)工程，需要牧場(chǎng)對(duì)奶牛群體生產(chǎn)和育種背景進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析，科學(xué)制定適宜的育種目標(biāo)，制訂育種方案并使其最優(yōu)化的實(shí)施過(guò)程。優(yōu)良種質(zhì)資源是現(xiàn)代奶業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)和前提，做好奶牛品種遺傳改良和種質(zhì)資源創(chuàng)新利用，是關(guān)系到我國(guó)奶業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程和可持續(xù)發(fā)展的首要工作[1]。由于許多奶牛場(chǎng)育種知識(shí)基礎(chǔ)薄弱，加上奶牛改良工作專業(yè)化程度高、周期長(zhǎng)、見(jiàn)效慢，導(dǎo)致廣大中小型奶牛場(chǎng)群體選育工作進(jìn)展較慢。隨著現(xiàn)代分子生物技術(shù)的迅猛發(fā)展和普及應(yīng)用，將傳統(tǒng)育種手段與現(xiàn)代分子生物技術(shù)相結(jié)合的方法逐步走進(jìn)奶牛育種生產(chǎn)實(shí)踐，快速提高了奶牛改良進(jìn)程，為廣大中小型奶牛場(chǎng)提高群體生產(chǎn)性能提供了新途徑。

1 中小型奶牛場(chǎng)育種規(guī)劃和應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 奶牛場(chǎng)選種選配計(jì)劃的制定和執(zhí)行有待規(guī)范

選種選配計(jì)劃是奶牛場(chǎng)根據(jù)育種目標(biāo)制定的牛群長(zhǎng)遠(yuǎn)培育、發(fā)展規(guī)劃，一般分為群體選配和個(gè)體選配兩種。奶牛場(chǎng)育種基本上多由凍精銷(xiāo)售企業(yè)技術(shù)人員根據(jù)牧場(chǎng)牛群培育現(xiàn)狀，制定相應(yīng)的群體選配，也有企業(yè)為牧場(chǎng)提供個(gè)體選配計(jì)劃的，但選配計(jì)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(chǎng)從凍精銷(xiāo)售企業(yè)自行選購(gòu)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(shí)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(jī)抽取凍精配種，對(duì)選種選配計(jì)劃執(zhí)行不到位。

1.2 繁殖技術(shù)人員的育種知識(shí)匱乏

奶牛場(chǎng)育種技術(shù)力量比較薄弱，幾乎沒(méi)有育種員，只有配種員，而且配種員中極少有懂育種知識(shí)的，比如公牛凍精編號(hào)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(nèi)容，這些知識(shí)對(duì)于牧場(chǎng)制定改良規(guī)劃是至關(guān)重要的，然而這卻是絕大多數(shù)牧場(chǎng)最大的短板，基本上全部交由凍精銷(xiāo)售公司來(lái)完成。

1.3 奶牛育種數(shù)據(jù)記錄錯(cuò)誤或缺失

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

1.4 企業(yè)負(fù)責(zé)人重繁殖輕育種的思想比較普遍

現(xiàn)在很多牧場(chǎng)負(fù)責(zé)人都意識(shí)到，繁殖工作是保證奶牛正常產(chǎn)犢泌乳、維持牧場(chǎng)高產(chǎn)水平、發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益的重要基礎(chǔ)和保障，只要繁殖和TMR工作抓實(shí)，泌乳天數(shù)控制在150～170d，單產(chǎn)和日產(chǎn)奶水平就會(huì)維持在高位。而育種工作見(jiàn)效緩慢、無(wú)法立竿見(jiàn)影，很多老板并未意識(shí)到種質(zhì)水平是牧場(chǎng)生產(chǎn)發(fā)展的根基，尤其是在廣大中小型奶牛場(chǎng)，這種重繁殖輕育種的問(wèn)題普遍存在。

1.5 DHI測(cè)定牛群比例仍然偏低

我國(guó)DHI測(cè)定牛群數(shù)據(jù)規(guī)模和質(zhì)量仍有較大提升空間。2018年參測(cè)比例為17.18%（泌乳牛總數(shù)為720萬(wàn)頭，參測(cè)數(shù)為123.7萬(wàn)頭），遠(yuǎn)低于德國(guó)（100%）、以色列（100%）、荷蘭（84.5%）、加拿大（65.8%）和美國(guó)（50%）等奶業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家[2]。同時(shí)，由于牧場(chǎng)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(wèn)題，加上部分牧場(chǎng)負(fù)責(zé)人對(duì)DHI重要性認(rèn)識(shí)不足，參測(cè)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(kāi)展。

2 適合中小型奶牛場(chǎng)應(yīng)用的育種技術(shù)

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(qiáng)我國(guó)奶牛育種數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，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(shù)優(yōu)勢(shì)，有機(jī)融合落地，快速提升奶牛自主創(chuàng)新育種進(jìn)程。

2.1 奶牛體型外貌線性鑒定技術(shù)

線性鑒定方法是將奶牛體型外貌特點(diǎn)，按生物學(xué)特性的變異范圍，對(duì)每個(gè)性狀進(jìn)行評(píng)分量化處理的方法。線性鑒定評(píng)分是奶牛系譜的重要內(nèi)容，直接反映出奶牛生產(chǎn)水平、使用年限、有無(wú)遺傳缺陷，是制訂選種選配計(jì)劃的重要依據(jù)，為后代遺傳改良提供目標(biāo)方向，做到平衡育種，實(shí)現(xiàn)奶牛。

2.2 奶牛DHI測(cè)定技術(shù)

DHI是奶牛群改良的英文縮寫(xiě)，又叫奶牛生產(chǎn)性能測(cè)定，是一套集成了奶樣檢測(cè)、儀器維護(hù)、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)處理與分析等要素于一體的完整技術(shù)體系[2]。DHI與奶牛育種密切相關(guān)，通過(guò)測(cè)試每頭泌乳牛的生產(chǎn)性能，使牧場(chǎng)管理建立在數(shù)據(jù)化、科學(xué)化的管理之上，大量有效數(shù)據(jù)資料的記錄、統(tǒng)計(jì)和分析，使得牧場(chǎng)生產(chǎn)管理細(xì)化、高效，有助于建立科學(xué)、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(zhì)。

2.3 基因組選擇技術(shù)

基因組選擇（Genomic Selection，GS）方法是利用基因芯片技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的SNP（單核苷酸多態(tài)性）標(biāo)記多態(tài)檢測(cè)。據(jù)相關(guān)研究，通過(guò)SNP信息估計(jì)GEBV的準(zhǔn)確性已經(jīng)達(dá)到70%以上[3]。依托基因組選擇技術(shù)，可以實(shí)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(jìn)展，使牧場(chǎng)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(shù)

奶牛OPU-IVF-ET技術(shù)是奶牛活體采卵、體外受精和胚胎移植技術(shù)的簡(jiǎn)稱。利用優(yōu)秀種公牛凍精進(jìn)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(jìn)行最佳組合開(kāi)展繁育，才能科學(xué)、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(shù)主要是通過(guò)超聲波儀器或內(nèi)窺鏡引導(dǎo)對(duì)供體母牛卵巢上的卵泡進(jìn)行穿刺抽取卵泡液獲得卵母細(xì)胞的技術(shù)。通過(guò)OPU技術(shù)，不但可獲得母源明確的卵母細(xì)胞，還能提高卵母細(xì)胞的收集效率，每頭供體牛每次可獲得10～50枚卵母細(xì)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(shù)中效率最高的。

2.4.2 體外受精（IVF）

該技術(shù)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(guò)程。近年來(lái)，牛體外受精技術(shù)越來(lái)越受到重視，大大加快了優(yōu)秀供體母牛的擴(kuò)繁和育種進(jìn)程，顯著縮短了奶牛時(shí)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(dāng)部位，使之繼續(xù)發(fā)育成新個(gè)體的過(guò)程。胚胎移植技術(shù)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(kuò)大優(yōu)良種群的數(shù)量。

在美國(guó)，OPU-IVF-ET技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到高產(chǎn)奶牛核心群的快速擴(kuò)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(shù)成功回收奶牛卵母細(xì)胞到現(xiàn)在，在新西蘭、加拿大、美國(guó)等奶業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，已經(jīng)將該技術(shù)應(yīng)用于高產(chǎn)奶牛核心群的擴(kuò)繁。另外，在實(shí)際生產(chǎn)中有很多特優(yōu)高產(chǎn)奶牛個(gè)體由于圍產(chǎn)期管理不到位、產(chǎn)后不孕、飼料營(yíng)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(dòng)淘汰的結(jié)果，對(duì)于這類(lèi)即將淘汰的特級(jí)優(yōu)秀奶牛個(gè)體，可以通過(guò)OPU-IVF-ET技術(shù)將其優(yōu)秀生產(chǎn)基因進(jìn)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(chǎng)綜合育種應(yīng)用方案簡(jiǎn)介

3.1 優(yōu)秀種子母牛的選擇

篩選本場(chǎng)生產(chǎn)性能優(yōu)異、長(zhǎng)壽性好、抗病性強(qiáng)的奶牛個(gè)體，是所有奶牛場(chǎng)都應(yīng)加強(qiáng)關(guān)注的一項(xiàng)重要繁育工作。

3.1.1 奶牛場(chǎng)通過(guò)外貌鑒定評(píng)分，對(duì)候選母牛成績(jī)進(jìn)行綜合排名，重點(diǎn)關(guān)注排名在前40%的群體。根據(jù)評(píng)分情況統(tǒng)計(jì)、找出牛群存在的主要缺陷性狀，確保候選母牛群體外貌無(wú)明顯遺傳缺陷。

3.1.2 依據(jù)DHI測(cè)定報(bào)告數(shù)據(jù)，對(duì)參測(cè)奶牛生產(chǎn)成績(jī)進(jìn)行綜合分析，按照期望的產(chǎn)奶性狀進(jìn)行排序，重點(diǎn)關(guān)注305d產(chǎn)奶量在10t以上的優(yōu)秀個(gè)體。結(jié)合外貌鑒定評(píng)分，選擇兩者排名均在前40%的個(gè)體組成牧場(chǎng)核心群，進(jìn)行重點(diǎn)培育。

3.1.3 根據(jù)牧場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)核心群牛只進(jìn)行毛囊組織或血樣采集，也可對(duì)DHI成績(jī)突出和外貌評(píng)分優(yōu)異的重點(diǎn)關(guān)注牛群采樣進(jìn)行基因組檢測(cè)，根據(jù)基因組檢測(cè)結(jié)果，按照關(guān)注性狀或綜合評(píng)估育種得分對(duì)候選母牛進(jìn)行排序，優(yōu)選其中5%～10%的個(gè)體作為特優(yōu)群體，將來(lái)作為胚胎移植供體牛或活體采卵母牛，使用優(yōu)秀性控凍精進(jìn)行重點(diǎn)擴(kuò)繁，從而快速提高優(yōu)秀個(gè)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(jī)（DHI或擠奶機(jī)管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)）和體型線性鑒定評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后，確定特優(yōu)群（10%）、核心群（40%）、改良群（30%）、一般群（20%），并對(duì)牛群需要改良的生產(chǎn)性狀和外貌性狀進(jìn)行評(píng)估，然后針對(duì)不同的牛群和改良目標(biāo)選擇適宜的公牛凍精進(jìn)行選配。其中，特優(yōu)群、核心群選用性控凍精和后測(cè)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牛或肉牛凍精。同時(shí)，對(duì)選購(gòu)的凍精，要根據(jù)近交計(jì)算結(jié)果，得出每支凍精的禁配母牛編號(hào)，提供給配種員特別關(guān)注，這是群體選配中特別容易忽視的關(guān)鍵問(wèn)題。

3.2.2 個(gè)體選配

個(gè)體選配對(duì)每頭母牛尤其是特優(yōu)群、核心群個(gè)體至關(guān)重要，既要考慮牧場(chǎng)長(zhǎng)遠(yuǎn)育種目標(biāo)，合理確定選育權(quán)重，又要針對(duì)個(gè)體生產(chǎn)性狀和外貌性狀的缺陷，避免近親繁殖，進(jìn)行有目的改良和提高。在選擇交配組合時(shí)，必須認(rèn)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(jié)合本場(chǎng)育種目標(biāo)，選擇最適宜的配種組合。選配計(jì)劃制定好后，牧場(chǎng)要建立配套的考核檢查機(jī)制，不定期對(duì)繁殖人員執(zhí)行育種計(jì)劃情況進(jìn)行檢查，確保選配計(jì)劃嚴(yán)格執(zhí)行到位。

3.3 快速擴(kuò)繁優(yōu)秀種子母牛后代數(shù)量

對(duì)于牧場(chǎng)特優(yōu)群種子母牛，建議充分利用生產(chǎn)性能測(cè)定成績(jī)和體型線性鑒定成績(jī)，借助OPU-IVF-ET現(xiàn)代生物技術(shù)，對(duì)優(yōu)秀種子母牛進(jìn)行活體采卵，選用最好的性控凍精進(jìn)行體外受精獲得優(yōu)秀胚胎，再利用本場(chǎng)內(nèi)改良群和一般群牛只進(jìn)行胚胎移植，對(duì)優(yōu)秀個(gè)體進(jìn)行快速擴(kuò)繁，逐步淘汰場(chǎng)內(nèi)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(nèi)胚胎的技術(shù)體系，在中低產(chǎn)牛群進(jìn)行胚胎移植擴(kuò)繁優(yōu)秀后代。

4 討論

4.1 加強(qiáng)和規(guī)范奶牛場(chǎng)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(shí)代的到來(lái)，奶牛生產(chǎn)數(shù)據(jù)資源的采集、記錄、統(tǒng)計(jì)、分析和應(yīng)用能力不斷提升，逐步為育種等實(shí)際工作提供了巨大的數(shù)據(jù)支撐。但是牧場(chǎng)要想做好育種工作，獲得長(zhǎng)遠(yuǎn)、高效、穩(wěn)定發(fā)展，必須堅(jiān)決摒棄不重視育種和數(shù)據(jù)管理的落后理念，積極開(kāi)展體型外貌鑒定、生產(chǎn)性能測(cè)定等，不斷擴(kuò)大DHI參測(cè)牛群數(shù)量，重視和完善奶牛繁殖、健康、長(zhǎng)壽等性狀數(shù)據(jù)的收集，切實(shí)把以上數(shù)據(jù)信息管理工作做到系統(tǒng)、完善、規(guī)范、細(xì)致入微，保證記錄數(shù)據(jù)的及時(shí)性、準(zhǔn)確性、完整性，為實(shí)現(xiàn)奶牛平衡育種、種質(zhì)自主創(chuàng)新奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。

4.2 培育壯大奶牛育種一線技術(shù)服務(wù)隊(duì)伍力量

奶牛育種工作要求從業(yè)人員必須具備較強(qiáng)的專業(yè)水平和豐富的實(shí)操經(jīng)驗(yàn)，還要具備熟練的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和處理能力，能夠結(jié)合奶牛場(chǎng)實(shí)際現(xiàn)狀，確定改良方向，制定群體選種選配計(jì)劃。但是目前奶牛場(chǎng)育種專業(yè)技術(shù)人才短缺，難以保證育種工作準(zhǔn)確、高效進(jìn)行。同時(shí)，由于我國(guó)奶牛存欄量比較大，分布范圍廣，加上全國(guó)奶牛體型外貌鑒定認(rèn)證員數(shù)量少，目前尚未做到大中小型奶牛場(chǎng)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(kāi)展。因此，各級(jí)政府主管部門(mén)和奶業(yè)協(xié)會(huì)應(yīng)針對(duì)生產(chǎn)中育種技術(shù)力量匱乏、普及度不高的問(wèn)題，聯(lián)合科研院校和育種公司，加大對(duì)奶牛場(chǎng)生產(chǎn)一線技術(shù)力量的培育力度，擴(kuò)大官方體型外貌鑒定員認(rèn)證數(shù)量，定期進(jìn)行區(qū)域型育種技術(shù)培訓(xùn)，統(tǒng)一體型鑒定標(biāo)準(zhǔn)，加快解決現(xiàn)代育種技術(shù)落地最后一公里問(wèn)題。

4.3 加大奶牛生物技術(shù)育種政策扶持力度

目前在我國(guó)，奶牛全基因組檢測(cè)、活體采卵、體外胚胎生產(chǎn)等先進(jìn)繁育技術(shù)尚處于基礎(chǔ)研究向商業(yè)化應(yīng)用的過(guò)渡階段，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合度還有待進(jìn)一步提高，自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新能力不足，進(jìn)而導(dǎo)致育種理念和手段落后、育種周期長(zhǎng)以及育種主要依賴經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)狀[4]。因此，政府應(yīng)加大基因組檢測(cè)、OPUIVF-ET等現(xiàn)代生物育種技術(shù)扶持力度，出臺(tái)相關(guān)財(cái)政補(bǔ)貼辦法，鼓勵(lì)生物技術(shù)公司、相關(guān)科研院校加快技術(shù)轉(zhuǎn)化和落地速度，進(jìn)一步提高體外胚胎生產(chǎn)效率，降低OPU-IVF-ET技術(shù)應(yīng)用成本，奶牛場(chǎng)加大新技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用投入，發(fā)揮先進(jìn)科技在生產(chǎn)中的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)作用，顯著加快奶牛種質(zhì)自主培育進(jìn)程。