综合利用新技术 开创育种新格局

文│张振 郭勇 倪和民 邢凯（北京农学院）

蒋凡（北京田园奥瑞生物科技有限公司）

李爱民（河南创源生物技术有限公司）

非洲猪瘟疫情给我国种猪育种和生猪生产带来了较大的困扰。目前为止，多家大型育种企业遭受了不同程度的损失，造成育种进展停滞，良种覆盖率有所倒退，复产中如何快速提高良种覆盖率是当前迫切需要考虑的问题。

根据目前种猪缺口较大的形势分析，2020年我国从国外进口种猪的数量极有可能突破2万头，或创造进口种猪数量的新极值。在引进大量种猪的同时，也是我们从全世界收集不同育种素材的良好机会。如何将育种和繁殖新技术与大规模引种相结合，使这些育种素材强而有力地推动国内种猪育种进程？这是需要我们深入研究和探讨的课题。

一、对引进种猪进行采样

每一批引进的种猪到达国内后，在隔离期间采耳组织样本并保存所有引进基因，为开展后续工作奠定基础。

二、使用全基因组选择技术鉴定血缘关系并建立参考群

对留存的部分耳组织样本使用全基因组选择技术鉴定血缘关系并建立参考群，统计出我国到底从全世界引回多少血缘和家系。正常情况下，每次国外引种可能只引回6～8个血缘和家系，但2020年国内引种数量大，存在同一个场多次引种的情况，可能会收集完成全部的育种素材。全世界优秀的种猪血缘可能全部在国内得到汇总，结合全基因组选择技术建立较大的公共参考群，可为培育新品种乃至华系种猪奠定基石。

1.什么是全基因组选择技术。全基因组选择（Genomic Selection,GS）是利用覆盖全基因组的高密度分子遗传标记进行的标记辅助选择。比起利用系谱和表型进行选择的常规选育方法，其可以对低遗传力性状、不容易度量的性状（如胴体性状、肉质性状）和不能早期度量的性状进行有效选择。而比起分子标记辅助育种（Marker assisted selection，MAS），其优势在于无须进行主效基因或者数量性状基因座的检测，能够捕获基因组中的全部变异和适用范围更加广泛。

综上所述，全基因组选择的技术主要优势有：一是可以捕获所有的遗传变异，提高选择准确率；二是可早期准确遗传评估，缩短世代间隔；三是可对低遗传力（h2）、限性和难以度量的性状进行选择，降低测定成本；四是降低群体的近交增量，防止近交衰退。全基因组选择技术的应用可从以上几个方面加快场内遗传进展，因此该技术在现代育种过程中得到越来越广泛的使用。

2.如何鉴定血缘关系。现场育种过程中梳理清楚群体的血缘关系，对于进行家系构建和育种方案的制定都有重要的意义。但是在实际操作过程中由于记录数据缺失和错误，抑或是工作人员操作失误，导致猪场的家系混乱和系谱记录错误的情况时有发生。利用全基因组选择技术可以准确地反映个体间亲缘关系情况。只需提供需要明确血缘关系的个体组织或者血液样本，通过测序得到基因分型结果，使用生物信息学分析方法，即可准确鉴定送样个体之间的血缘关系。

通过对个体间亲缘关系计算，将群体中的公畜进行科学的家系划分，同时将群体猪只进行家系构建，为后续选种选配提供依据，更加科学地控制近交，降低群体近交增量。

3.如何建立参考群。梳理清群体血缘关系，为构建全基因组选择参考群奠定了良好基础。理论研究显示，当单品种参考群的数量到达2000头以上时，分析结果的准确性会更好。但受猪场规模的现实条件限制，大多数企业无法一次性构建如此大的参考群，专家建议：一是参考群的规模最低不能小于500头；二是采集的样本要覆盖全部家系，即所有的公猪都要进行采样，母猪根据血缘分析结果和实际的生长性能进行选择；三是所有的个体均要有表型数据和完整的三代系谱；四是参考群表型数据尽量完整，表型数据采集的性状越完整对后期的选育效果越好，同时当选育性状发生调整时参考群仍能适用。当满足以上条件时，即可进行参考群的建立。根据选育方向和育种方案进行育种性状和分析模型的确定。

4.全基因组选育技术应用。利用建立好的参考群体，通过收集其刚出生后代的耳组织样本进行基因检测，即可实现准确的早期育种值评估，可为企业大大降低育种成本，提高经济效益。

三、使用组织冻存技术保存良种

部分耳组织样本可以通过组织冻存的形式留存下来，以确保优秀的种质资源能够有活体和组织冻存两种方式保存，防止发生意外。组织冻存的费用较为低廉，每头样本仅需600元即可保存两年，在未来种猪老化退役后，可以解冻组织并培养出细胞，通过体细胞克隆技术获得克隆种猪，使优秀的种猪可以持续应用。

四、使用体细胞克隆技术扩大优秀种猪利用率

体细胞克隆技术是一种新型的辅助生殖技术，目前在国内外都已经商业化运营。简单来讲就是复制，克隆技术就如同复印机复制文件一样，不会对猪的外貌、生产性能等造成改变。应用体细胞克隆技术是猪场快速扩群的有效选择，能在短时间内集中复制优秀的个体，特别是在育种工作比较扎实的种猪企业，克隆技术将培育出的优秀的种猪大量提供给多个猪场或公猪站，将其种用价值发挥到极致。

从采集耳组织到克隆仔猪断奶，每头克隆猪平均收取1.5万元的技术服务费（在客户指定的猪场完成胚胎移植和生产），断奶后的克隆仔猪与普通种猪培育过程没有任何差别，并且不需要再次测定。不论同一头供体猪生产出来不同批次的克隆仔猪的生长速度如何，克隆仔猪成年后精液携带的基因是相同的，商品后代的性能也基本相同，这些数据在国外优秀种公牛（80%以上都是克隆牛）和国内温氏食品集团股份有限公司培育的种猪上都有验证。

五、体细胞克隆技术应用场景

1.克隆优秀终端父本。在生产三元商品猪过程中，将公司内或者行业内通过全基因组选择出来的优秀的杜洛克公猪、长白公猪、大约克夏公猪等公猪采样，通过克隆技术大规模生产克隆种猪作为终端父本生产商品猪，可以将优秀的基因直接应用到终端商品代，大大缩短了通过金字塔育种体系传递优良基因的速度（传统方式需要3～4年），可以将遗传进展在短时间内通过商品猪生产变成经济效益（仅需1～2年）。

以杜洛克公猪为例，优秀的杜洛克公猪比普通杜洛克父系指数平均高出20点以上，每1点指数可以增加商品猪后代效益1.4元（数据来自PIC），优秀公猪后代可以增加效益28元/头，假设年出栏量100万头，则可增加效益2800万元/年，终端公猪利用年限1.5～2年，共可增加效益4200万～5600万元。完成100万头商品猪生产仅需500头公猪（80%利用率），每头公猪1.5万元，成本仅需750万元，经济效益较为显著。

2.大规模引种种猪。受非洲猪瘟疫情影响，需要从国外、国内猪场引种时，可以挑选指数排名靠前的种猪，回场后应用克隆技术扩大群体，同时达到提高引种质量、减少引种费用的效果，经济效益显著。

（1）传统方法。以单品种引入8个血统为例，需要引入100头种猪，一次引入“杜长大”三个品种则需要数百头，花费较大。而且因为引入种猪的数量较多，平均育种值往往不高。数年后遗传进展缓慢、老化、淘汰，不得不再次引种，造成重复浪费。

（2）克隆技术。一是同样引种10个血统，仅需数十头种猪即可，并且可以花较高的费用引入育种值较高的群体，通过克隆技术可以快速生产出足够数量的种猪，不但遗传进展快，还可以大幅节约引种花费。二是同期通过育种手段提升猪群质量，同步使用“连续克隆技术”保证种猪群质量稳步进展。

3.小规模种猪血统更新。受非洲猪瘟疫情影响，个别品种需要更新血统，为了避免活猪运输的生物安全风险，可以应用克隆技术解决问题。

（1）传统方式。一是活体引种，隔离、免疫后混群，数量大、风险高、血统更新全面。二是精液引进，简单方便、费用低、风险中等，只能更新公猪血统。

（2）克隆技术。一是仅需要采取目标猪耳组织即可按需求克隆出优质血统的目标猪。二是100%复制优质种猪，公母猪血统均可更新。

4.核心群拆分。受非洲猪瘟疫情影响，个别猪场需要把核心群分布到新的备份场，为了避免活猪运输的生物安全风险，可以应用克隆技术解决问题。

（1）传统方法。一是从老的核心群分出部分种猪到新场，然后从后代中选育扩群。二是直接把选育的后代送到新场，存在生物安全、世代间隔长、耗时、费力、资金需求大等问题。

（2）克隆技术。一是从老的核心群中挑选优秀的种猪通过克隆技术快速复制建群，可根据需求选择最佳群体组合。二是具有安全、高效、世代间隔短、省力省心省钱等优点，可以根据客户核心群育种方向有机组合（见图1）。

六、使用冷冻精液技术保存育种素材并开展基因交流

冷冻精液是生物技术保种的主要方式之一，也是育种的遗传物质主要来源，特别是牛冷冻精液育种繁殖技术已经成熟应用，可完全取代本交和鲜精人工授精。在当前非洲猪瘟和新型冠状病毒肺炎双重疫情防控严峻形势下，物流受限，人员和猪场的隔离导致“产品出不去，原料进不来”，开展猪冷冻精液技术进行保种、育种和安全复养扩繁具有重大意义。

1.冷冻精液特点及优势。猪冷冻精液是指将猪精液中的精清分离，把浓缩的精子添加特殊冷冻保护剂后通过液氮降温至-140℃，并置于-196℃的液氮中进行长期保存。猪冷冻精液经过精清分离，可将存活于精液中的病毒分离，并存放60天以观察种公猪的健康状况，免受非洲猪瘟等疫病潜伏期的影响。猪冷冻精液因能永久保存，从而能打破时间和空间上的障碍，成为重要的引种、育种方式和保种手段（见图2）。

2.猪冷冻精液应用。近年来，国内外猪冷冻精液技术都有较大进步和发展，冷冻精液解冻后复苏率达70%～90%，商品冷冻精液解冻后活力达到60%以上，情期受胎率达85%左右，产仔数接近鲜精繁殖水平。加拿大、美国、英国等国已广泛在欧洲和北美等地应用冷冻精液交流育种，部分出口到非洲、亚洲等地区；我国河南省黄泛区鑫欣牧业有限公司、四川天兆猪业股份有限公司、中粮集团有限公司等均应用过冷冻精液育种技术；上海市农业科学院、北京农学院、百钧达科技发展（北京）有限公司、北京田园奥瑞生物科技有限公司等科研机构和专业公司相继在猪冷冻精液保存技术和配套设备试剂上取得重大突破；上海祥欣畜禽有限公司、河南精旺猪种改良有限公司、湖北襄大农牧集团股份有限公司等国家级公猪站和大型养猪企业先后建立猪冻精实验室，开始冷冻精液商业化生产及应用，冷冻精液已推广到国内20余个省份及地区，并远销俄罗斯。

◎图1 克隆种猪制作过程

◎图2 冻精操作流畅

3.猪冷冻精液前景。目前，猪冷冻精液生产技术和解冻技术已经可以稳定达到冻精解冻后活力≥60%，自主研发的国产冻精设备试剂极大地降低了冻精生产成本，加上配套成熟的母猪发情检测鉴定和深部输精技术，受胎率和产仔数接近鲜精而逐步被养猪企业接受，特别是在新型冠状病毒肺炎疫情防控导致常温精液运输受限，非洲猪瘟疫情一段时间内仍将威胁猪场安全的情况下，猪冷冻精液的战略储备和生物安全价值凸显，猪冷冻精液将在地方猪品种保护和优质种猪保种上发挥较大作用，同时，大量存储冷冻精液的冻精银行不仅可以打通壁垒实现联合育种，也是“稳产保供”，加快恢复生猪生产，快速扩繁的重要战略储备，加快猪冷冻精液的生产储备和推广应用势在必行，未来前景一片看好。

综上所述，优秀种猪短缺将持续困扰中国养猪业，如果能够在引进种猪的同时综合利用全基因组选择技术、体细胞克隆技术、猪冷冻精液技术，则可加快育种进程，提高良种覆盖率，促进养猪企业转型升级，为实现《加快生猪生产恢复发展三年行动方案》目标保驾护航。