CAAS—ILRI畜禽牧草遗传资源联合实验室科技创新发展探析

摘要 本文阐述了中国农业科学院和国际家畜研究所畜禽牧草遗传资源联合实验室在中国农业科学院北京畜牧兽医研究所科技创新中的作用，结合研究所实际提出了该联合实验室的发展思路，以期为农业科研院所国际科技平台建设与发展提供参考。

关键词 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所；畜禽牧草遗传资源联合实验室；科技创新

中图分类号 G322 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）21-0251-02

国际科技合作平台是开展国际科技合作与交流的引擎，是国际合作的动力，是开展国际科技合作与学术交流的窗口，有助于聚集和培养高层次国际科技人才。加强国际合作平台建设是长期开展国际合作、提高科研设施条件、实现“科研国际化”和“人才国际化”战略发展目标的重要途径[1-2]。

中国农业科学院北京畜牧兽医研究所（以下简称“牧医所”）是中央级公益类科研机构，成立于1957年，主要研究对象为畜禽和牧草，以生物技术为手段，以资源研究和品种培育为基础，以营养与饲养技术研究为保障，以生产优质安全畜禽产品为目标，开展畜禽资源与遗传育种、动物生物技术与繁殖、牧草资源与育种、动物营养、畜产品质量安全、宠物疫病与兽医公共卫生等学科领域的应用基础和应用技术研究，着重解决国家全局性、关键性、方向性、基础性的重大科技问题[3]。

国际科技合作平台建设与共享可以有效对接国际相关领域的创新资源，在科技创新中起到“筑巢引凤”的作用。牧医所围绕主要研究领域，与发达国家和相关国际组织开展多领域、深层次的合作，逐步建立起牧医所国际科技合作平台体系，在增强研究所自主创新能力等方面起到了举足轻重的作用。

1 中国农业科学院和国际家畜研究所畜禽牧草遗传资源联合实验室基本情况

畜禽资源与遗传育种是牧医所的重点研究领域。2004年5月，中国农业科学院（The Chinese Academy of Agricultural Sciences，CAAS）和国际家畜研究所（International Livestock Research Institute，ILRI）依托牧医所联合建立的中国农业科学院和国际家畜研究所畜禽牧草遗传资源联合实验室（以下简称CAAS-ILRI联合实验室），旨在充分利用与ILRI合作的契机和资源，引进国外先进技术和优良遗传资源，吸收和利用全球科技资源与社会资源，促进畜禽和牧草品种改良、生物多样性保护和资源的合理利用。CAAS-ILRI联合实验室主要开展中国与东亚及东南亚地区畜禽和牧草遗传资源领域的合作研究、学术交流和技术培训，根据需要为ILRI在亚洲开展的有关生物技术综合领域的项目提供研究设备和技术支持，已经成为国际家畜研究所在中国乃至亚太地区开展遗传资源研究与人才培训的重要平台。2015年6月，中国农业科学院副院长李金祥和国际家畜研究所副所长Iain Wright在《CAAS-ILRI畜禽牧草遗传资源联合实验室延续运行协议书》上签字，标志着中国农业科学院及牧医所与国际家畜研究所的合作进一步深入发展，期待双方在更广阔的领域进行深入探讨与研究，促进牧医所科技创新再上新台阶。

2 CAAS-ILRI联合实验室增强研究所自主科技创新能力

畜禽遗传资源是畜牧业可持续发展的物质基础，是生物多样性的重要组成部分，是维护国家生态安全、农业安全的重要战略资源[1]。中国多样化的地理生态环境，经过長期的自然选择和人工选育，孕育了众多的具有特色的畜禽遗传资源。我国已发现545个地方品种，占世界畜禽遗传资源总量的1/6左右。今后一个时期衡量一个国家畜禽种业综合竞争力和畜牧业可持续发展能力的重要标志就是在保护中科学合理地开发利用畜禽遗传资源[4]。

2.1 拓宽国际合作渠道，把握和引领国际前沿

通过农业国际合作实现农业科技创新，是加快农业科技进步、缩小国家间农业科技差距的重要渠道。在新的形势下，如何结合自身的科技与人才优势，拓宽合作渠道，争取、吸收和利用更多的国际资源是依托国际合作平台开展国际合作与交流的一个重要内容。

牧医所注重加强重大国际合作项目策划与组织，以国际合作平台为纽带，积极参与中国各部委的国际合作研究项目、国外发起的国际科学计划项目、国际组织和政府间的国际合作项目。“十二五”以来，依托CAAS-ILRI联合实验室，在畜禽资源与遗传育种研究领域共承担各类国家重大科研项目、国际合作与交流项目数10项，其中包括中德农业科技合作项、UNEP/GEF项目、联合国粮农组织（FAO）和国际原子能机构（IAEA）委托的亚洲、非洲和太平洋地区多个国家家养动物遗传资源的分子评价项目以及国家国际科技合作项目等。CAAS-ILRI联合实验室通过这些国际交流与合作项目的组织实施和牵引，牧医所畜禽牧草遗传资源自主科技创新能力显著提升，对牧医所整体发展起到了引领和推动作用。

通过与来自中国以及伊朗、巴基斯坦、印尼、尼泊尔、芬兰和英国的科学家们合作，利用先进的遗传测序技术，重写了绵羊沿着古老的丝绸之路育种及交易的历史。该项研究发现可以帮助发展中国家的当代牧民维持或恢复对于食物和经济安全至关重要的一些有价值的性状，为更有效地育种以支持亚洲数百万的贫困牧民（其中许多人现在在寻找更适于肉类生产的绵羊品种）奠定了基础，研究成果以封面形式于2015年发表在《Molecular Biology and Evolution》上[5]。

与中国科学院动物研究所合作开展的绵羊对高原、沙漠极端环境的适应性遗传机制研究，首次阐明了小反刍家畜在高原、沙漠极端环境下的适应性遗传机理。通过对80只绵羊进行全基因组重测序，研究了中国地方品种绵羊的群体结构和种群历史动态[1，6]。结合Fst、θπ、Tajimas′D、XP-EHH和LFMM分析方法共筛选到了112个和75个基因分别与高原和沙漠极端环境适应性相关，并对这些基因进行了GO功能类别和信号通路分析。在沙漠环境下，发现受选择基因与水分的重吸收有关；在高原环境下，发现受选择基因与高原低氧环境的耐受反应有关，同时能量代谢和体型大小的变异也与绵羊适应沙漠、高原等极端环境有关。该项研究成果以封面形式于2016年发表在《Molecular Biology and Evoluti-on》上[6]。endprint

2.2 充分利用国际资源，提升国际学术地位

《全国畜禽遗传资源保护和利用“十三五”规划》明确指出，全面贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，以畜禽遗传资源有效保护和有序开发为目标，坚持依法保护，加大政策支持[1，7-9]，强化科技驱动，完善体制机制，建立健全畜禽遗传资源保护体系、种质评价体系和动态监测预警体系，努力开创保护与利用相结合、资源优势和产业优势相融合的新格局，为国家现代畜牧业可持续健康发展提供有力支撑[4]。牧草种质资源是草地生态环境建设、草地畜牧业可持续发展的重要物质基础，是筛选优良牧草品种和生态用草的基本材料和基因源。中国牧草种质资源丰富，但是随着社会经济的快速发展，越来越复杂和多样化的行为活动破坏了生态环境，威胁着牧草种质资源，危害着我国生物物种的多样性和遗传多样性的健康持续发展[7]。

依托CAAS-ILRI联合实验室，累计引进优异牧草种质资源14 000余份，其中苜蓿种质资源1 500余份，累计完成1 500份项苜蓿抗性及品质性状评价鉴定，其中采用反复干旱法完成苜蓿苗期抗旱评价鉴定约400份，通过对株高、地上生物量、地下生物量、分枝数、节数、根长、根冠比等形态指标及SOD、MDA、PRO、POD、CAT 5项生理指标，采用隶属函数法进行了综合评价，并将抗旱性评价结果与各形态指标抗旱系数进行了相关性分析和回归分析验证，筛选出抗旱性强的种质材料35份。利用鉴定筛选的优异材料，选育出高产多抗苜蓿新品种列宁格勒紫花苜蓿1个；利用资助研发的80对全基因组分布的SSR多态性标记，对全世界范围来源的336个紫花苜蓿基因型开展遗传多样性及群体结构研究，结果显示紫花苜蓿品种的遗传改良还有很大的提升空间。群体结构结果显示，全世界紫花苜蓿可以分为2个大的类群，与紫花苜蓿的2个起源地学说吻合，根据结果首次提出中国紫花苜蓿资源起源于中亚哈萨克斯坦等地区的假说。部分研究结果于2015年发表在《PLoS ONE》上[8]。

西藏绒山羊是一种古老而优良的山羊品种，世代生活在青藏高原，经过长期的自然选择和人工选择，对青藏高原特殊的环境表现出很强的适应性[1-2]。但是目前对西藏绒山羊的高海拔适应性的遗传机制还研究甚少。CAAS-ILRI联合实验室从外显子组水平对西藏绒山羊的高海拔环境适应的遗传基础进行了初步研究，对中国主要绒山羊群体（西藏日土绒山羊、西藏班戈绒山羊、辽宁绒山羊、内蒙绒山羊、南疆绒山羊以及柴达木绒山羊）进行了全外显子组的重测序，利用群体基因组学和比较基因组学的手段来探究西藏绒山羊的高海拔适应机制，有利于保护和利用西藏绒山羊品种资源。本研究成果2016年发表于《BMC genomics》上[9]。

3 CAAS-ILRI联畜禽遗传资源合实验室发展思路

3.1 实施畜牧业“走出去”开发战略，充分利用国外资源

加强国际科技平台建设，要瞄准国际科技前沿，立足农牧业产业需求，结合牧医所自身定位和优势学科，在国家级、部省级和院级3个层次上进行规划设计国际科技合作平台体系框架下，进一步强化CAAS-ILRI联合实验室的系统性和配套性，为逐步实现牧医所国际科技合作平台由单一化建设向体系化发展的过渡做出积极贡献。

重点围绕“一带一路”国家战略[1]，实施畜牧业“走出去”开发战略，在“一带一路”周边部分国家联合共建研究中心，聚集国际顶尖学者服务中国的战略，通过中国农业科学院科技创新工程探索设立CAAS-ILRI联合实验室专项资金，逐步形成国际交流合作平台，推动国际合作全球战略布局，逐步实现由被动合作向主导合作的跨越[3]。

3.2 完善管理机制，科学规范管理国际合作平台

要运行好国际合作平台并取得成效，长效机制的建立是基本保障。一是制定和完善CAAS-ILRI联合实验室管理制度并进行科学规范管理，夯实CAAS-ILRI联合实验室主任负责制，充分发挥科学指导委员会在学术上的指导和咨询作用。二是加强CAAS-ILRI联合实验室人才队伍建设，积极组织推荐申报有关人才计划，吸引和持续凝聚国内外优秀青年科学家、团队参与CAAS-ILRI联合实验室建设，促进农牧业科技创新。三是积极拓宽国际合作平台建设经费支持渠道，通过中国农业科学院科技创新工程探索设立CAAS-ILRI联合实验室专项资金，保障CAAS-ILRI联合实验室的建设和运行，加大开放、共享力度，联合举办畜禽和牧草遗传资源领域的国内或国际培训班、研讨会以及学术大会。四是组织CAAS-ILRI联合实验室开展学科前沿和产业发展重大问题调研，打破区域和学科界限，整合科技资源，建立协同创新机制，重点开展中国和东亚及东南亚地区畜禽和牧草遗传资源领域的合作研究，在保全国家重要的、特有的遗传基因的前提下，开展合作研究，学习引进国外先进技术，不断提升CAAS-ILRI联合实验室的创新、支撑和服务能力；探讨组建畜禽遗传资源保护与利用创新联盟，完善联合协作资源保护和利益分享机制，加强畜禽遗传资源合作研究[1]、开发利用管理，特别是在濒危遗传资源、优良地方遗传资源的保护与利用以及家畜多样性领域方面加强合作，保障各参与方互利共赢，为政府制定相关政策提供科技支撑。

4 参考文献

[1] 中华人民共和国农业部办公厅.全国畜禽遗传资源保护和利用“十三五”规划[A/OL].（2016-11-09）[2017-09-01].http：//www.moa.gov.cn/govpublic/XMYS/201611/t20161111_5360757.htm.

[2] 张陆彪.中国农业科学院国际合作50年[M].北京：中国农业出版社，2007.

[3] 徐哲，张军民.国家自然科学基金助推农业科研单位学科健康发展[J].科研管理，2017（增刊1）：713-717.

[4] 徐揚.《全国畜禽遗传资源保护和利用"十三五"规划》发布实施[N].中国畜牧兽医报，2015-12-20（001）.

[5] LV FH ，PENG WF，YANG J，et al.Mitogenomic meta-analysis identifies two phases of migration in the history of eastern Eurasian sheep.Mole-cular Biology and Evolution[J].2015，32（10）：2515-2533.

[6] YANG J，LI WR，LV FH，et al.Whole-genome sequencing of native sheep provides insights into rapid adaptations to extreme environments.Mole-cular Biology and Evolution[J].2016，33（10）：2576-2592.

[7] 荣建华.浅谈我国牧草种质资源的保护与利用[J].中国农业信息，2016（3）：102-103.

[8] QIANG H P，CHEN Z H ，ZHANG Z L，et al.Molecular diversity and population structure of a worldwide collection of cultivated tetraploid alfalfa（Medicago sativa subsp.sativa L.）germplasm as revealed by micro-satellite markers[J].PLoS ONE，2015，10（4）：e0124592.

[9] SONG S，YAO N，YANG M，et al. Exome sequencing reveals genetic differentiation due to high-altitude adaptation in the Tibetan cashmere goat（Capra hircus）[J].BMC genomics，2016，17（1）：122-133.endprint