国内地方猪品种现状与基因组选择

赵 兴 陈来华 赵云翔 郭宗义 王楚端 张嘉楠

（1石家庄博瑞迪生物技术有限公司，河北石家庄 050000；2中国农业科学院农业信息研究所，北京 100081；3佛山科学技术学院生命科学与工程学院，广东佛山 528231；4重庆市畜牧科学院，重庆 408599；5中国农业大学动物科技学院，北京 100193）

1 地方猪品种特点

1.1 地方猪种质资源丰富，但品种数量有减少的趋势

猪的品种资源丰富，全球大约有300多个猪品种。中国是养猪大国，猪种资源众多，1979年国家畜禽品种资源调查会议曾报道，我国地方猪品种包括同种异名或同名异种的，有多达153个品种[1]。2004年出版的《中国畜禽遗传资源状况》统计，国内已认定的猪品种数量有99个，加上2004年以来审定的新品种和猪配套系9个，共计108个，99个猪品种中包括72个地方品种，19个培育品种和8个引入品种[2]。2012年统计数据显示，国内猪的品种有125个，包括88个地方品种[3]，约占世界猪品种总数的30%以上。当前，国内共有83个地方猪种，其中42个国家级保护品种，39个省级保护品种[4]。

1.2 地方猪品质资源世界领先，国外争相引进

我国猪种的优良品质，很早就被国外养猪界看重。汉代时期海上交通发达，已经与罗马帝国有贸易来往，到隋朝和唐朝已经建立了直接的通商通使关系。当时，罗马帝国的本地猪种肉质差、成熟晚、生长慢，而统治阶层对猪肉的品质要求较高，在通商贸易中，他们注意到了早熟且肥美的华南猪种，便大量引入，用于改良当地猪，最终育成了罗马猪。到18、19世纪，我国地方猪种经罗马帝国进入英、美等国，对于改良英美等国的猪品种起了很大作用[5]。

巴克夏猪育成于英国，由我国华南猪、英国本地猪与罗马猪等杂交后，经长期选育而成。同时英国还用中国白猪杂交育成了约克夏猪。约克夏猪中体型大者称大约克夏即大白猪。大白猪在丹麦的长白猪育种中起到重要作用。华南猪被引入北美洲后，其后裔育成了波中猪和切斯特白猪。日本引入的我国地方猪种称为唐豚。可以说，中国优秀的猪种基因影响了全球的猪种[6]。

国内养猪育种历来重视对繁殖性能的准确选择，方法上强调综合、全面。自古以来，我国地方猪品种中繁殖性能超群者十分常见[6]；也形成了很多颇有地方特色的品种资源，如东北民猪比较抗寒、金华猪适合做腌制火腿，太湖猪（新版的中国畜禽遗传资源志（猪志）已经取消了太湖猪品种名称的说法）产仔数多等[4]，它们的育成是中国传统育种的佐证。严寒的冬季，莱芜猪在避风的墙角下，晒上3～4 h，可使皮肤温度达30℃；均重70 kg的八眉猪可在-10℃～-15℃的地坑中露天过夜，且能无伤病；莱芜猪可以在冰上睡觉[7]。1982年2月，江苏江阴县月城镇种猪场一头第八胎的二花脸母猪产仔42头，活仔40头（28♂，12♀），创造了最高的窝产仔数世界纪录。1989年11月，浙江嘉善县枫南乡朝南村一农户饲养的一头第六胎的嘉兴黑母猪产下36头仔猪，这头母猪第一胎产仔18头、二胎产仔26头、三胎产仔32头、四胎产仔28头均成活[8]。

我国地方猪品种的高产性能受到国外的关注。法国农业部提出用法国肉牛与中国交换太湖猪，1979年10月中国赠送法国3头梅山猪和3头嘉兴黑猪。1984年美国一次引进太湖猪135头。1986年开始，日本先后引进119头梅山猪。法国引进后，其国内母猪的初产仔数达12.3头（n＝26），经产仔数达15.1头（n＝66），而引种前法国大白猪相应初产仔数和经产仔数分别为9.6头（n＝43）和10.4头（n＝138）；日本引进后经过扩繁，据5个场28窝数据显示，初产仔数11.7头，经产仔数17.3头[8]。

2 地方猪品种资源之忧

2.1 地方猪品种遗传多样性降低，产仔性能下降

与外来猪种相比国内地方猪的生产性能处于劣势，且生产性能出现一定退化。据《中国畜禽遗传资源状况》（2004）统计[9]，1986年以来全国有14个地方猪种相继被确定为濒危资源，有5个品种被确定为濒临灭绝资源[10,11]，深县猪、项城猪、毫杆嘴型内江猪、大普吉猪等4个类群品种已灭绝。此外，地方猪还出现了品种内血统减少，遗传多样性降低[12]。特别是20世纪80年代后期，大量外来种猪的引入，使得国内地方猪种的群体数量大幅减少。近几年的土地流转、环保政策等，许多地方更是不允许养猪。同时，有些国内保种猪场处于有母猪100余头、公猪5～6个血统的小群体闭锁状态，血统越来越近，遗传多样性减少。

猪群的繁殖性能下降，如1989年调查时嘉兴黑猪窝产仔数达15头，而在2014年某场报道，窝产仔数只有12头，25年时间产仔数下降3头。据某二花脸猪保种场材料，该场有120头母猪，2013年32窝平均产仔数14.15头，与1980年相比下降了1.83头；如果全群统计，产仔数更低。梅山猪的情况更甚，据某梅山猪保种场资料，320头母猪保种群，2012—2014年窝平均产仔数12.3头；与1979—1980年的调查资料比较，170窝梅山猪平均产仔14.79头，32年产仔数减少了2.49头。

2.2 种群数量大幅减少，遗传性能堪忧

对此，国内畜牧专家学者发出疑问“再过50年，我国的地方猪种会变成另一个‘大熊猫’吗”[13]。目前我国地方猪仍面临遗传资源危机[14,15]，不少国家级和省级地方猪保护品种（含类群）数量仍在下降，尤其是公猪头数与血统数，有些甚至成为濒危品种。近40年来，国内早期归并的地方猪品种在分布上已不再连片，相互间也不再有血统交流，处于相对闭锁的独立群体。20世纪80年代后，我国的地方猪种群体数量急剧减少。如分布于江苏、上海等太湖流域的太湖猪，1980年统计产区共有60余万头太湖种猪，而2006年调查，只有5万头左右；分布于东北地区的民猪，1982年统计有2万头母猪，2006年调查只有1 000余头；分布于珠江三角洲的大花白猪，1979年统计约有44万头母猪，2006年调查只有2万余头；分布于西北地区的八眉猪，1981年统计有7万余头，2006年调查只有1 700余头；浙江的金华猪，1980年有6.7万头母猪，2006年调查只有1万头左右[16]。有的猪种或类群甚至接近濒危、没有公猪或接近消亡。如河北的深州猪、甘肃的河西猪等；有的猪品种已找不到或未被发现，如福建的福州黑猪和平潭黑猪，辽、吉、黑三省的东北花猪等[17,18]。据记载，江苏东海种猪场1961年存栏55头淮北猪，1995年为30头，2002年只剩下26头[16]。2006年国内启动了地方猪品种遗传资源调查，调查有一些新的资源发现，但主要品种的数量下降很多，尤其是公猪数量太少。许多已不足以维持一个品种的正常繁衍。数量下降的同时，近20年没有系统地选育和近交，叠加养殖方式、生态变化，生产性能没有实质性进展，还出现了不同程度的退化[19]。

3 地方猪的保护和育种

畜禽种质资源保护专项自1995年启动以来，成功抢救了五指山猪、荷包猪等濒危猪种，保护了八眉猪、二花脸猪等一批地方猪品种。通过种业提升工程等项目，建成国家级地方猪遗传资源保种场55个、保护区7个、基因库1个，各地建成省级场区库80余个。1999年以来，国家审定通过猪新品种配套系29个，其中有23个地方猪种参与培育[20]。截至2019年6月，国家级家畜基因库已保存了地方猪血样组织63个、地方猪精液和体细胞等遗传材料14个，地方猪遗传资源得到有效保护。

同时国家在政策上也为地方猪的发展做了规划，2021年4月28日，农业农村部发布《全国畜禽遗传改良计划（2021—2035年）》，在地方猪品种保护与利用方面的内容包括：以地方猪遗传资源为素材培育特色品种能充分满足多元化市场消费需求；对肉质好、抗逆性强等特色优势明显的地方品种通过本品种选育培育专门化新品系；遴选以地方品种或培育品种为核心群的国家生猪核心育种场20个；系统评价我国地方猪的种质资源特性，发挥地方品种资源优势，提升品种创新能力和育种企业核心竞争力；持续开展优势明显的地方猪品种选育，培育专门化新品系；建设覆盖全部地方猪遗传资源的DNA特征库和表型库，系统挖掘种质性状关键基因，利用地方猪遗传资源创制育种新素材；不断提高地方猪遗传资源开发利用水平，培育新品种及配套系10～15 个[21]。

目前，世界上畜禽品种资源的保护与利用存在2种倾向：一是发达国家（地区）倾向于集约化养殖少量经济价值较高的品种或者相关品种的杂交种；二是发展中国家（地区）品种资源丰富，但保种不当或盲目引种杂交导致原有品种的退化。这2种倾向都导致品种资源减少和遗产多样性降低。具体到猪上，欧洲饲养杜长大居多；北美除杜长大之外，还有一些汉普夏猪。国内种猪场绝大部分都以杜洛克、长白、大白或杜长大配套系为主，本土品种占比已不到10%。地方猪的保护一般有活畜保种和冻胚保种2种主要方式，冻精可以作为一个补充手段提高保种的效率。保种需要在品种资源调查的基础上，通过充分论证，由国家或地方提出“重点保存”或“亟待保存”的品种目录，提供财力、物力支持，制定保种规划，建立品种资源场，分期、分批进行地方品种保护工作。每个保种场制定保种方案时重点考虑保种有效群体大小、群体亲缘关系、群体遗传多样性、近交系数、世代间隔、性别比例、系谱留种与交配原则、纯繁与杂交等具体指标和保种方法。此外，在保种基础上对被保畜禽品种有效开发、利用也是目前面临的难题，部分有经济效益的品种，采用在“利用中保种”的方法是可行的；对于一些数量稀少，性状有特色，但当前经济效益不高的品种建立保种场进行专门保护，或进入资源保护库保存是解决这种难题的一个途径[22]。

4 种猪的育种方法不断改进

有效的育种理论、方法和基因检测技术可以对猪保种、育种工作进行科学地指导，也可以将中国地方猪品种资源发扬光大，同时可以对猪保种、育种成果进行较为全面的评价。猪的育种方法大致经历了生产经验选择阶段、系谱数据直接选择阶段、表型性状测定BLUP法、基因组选择技术阶段、确定效应基因与常规选育结合的育种技术等阶段等。

20世纪以前，国外种猪的选育主要通过体型外貌评判。从20世纪开始，育种专家开始运用生产数据进行选择。20世纪50年代开始通过生产性能和外貌数据，建立选择指数。加拿大1985年率先使用BLUP法对猪进行育种，使猪的背膘厚、达100 kg体重日龄等繁殖性能数据得到提升[23]。

基因选择育种能够对表型难测定的性状如抗病性状或测定成本高的性状如肉质性状、饲料转化率、公猪繁殖性状进行选育。但猪的很多生产性状属于数量性状，不同于质量性状，很难找到明确的基因[24]。2012年以后，在积累了多年常规BLUP遗传评估数据的基础上，结合高通量分子手段，应用全基因组选择技术，使选种的准确率大幅提高。目前，Hypor、PIC、TOPIGS、NUCLUS、DanBred等公司均已应用全基因组选择技术。据美国、丹麦及联合国粮农组织（FAO）等养猪发达国家和组织预测，未来将通过分子育种技术对全世界商品化生产的猪品种进行选育[25]。

随着全基因组测序技术的进步，测序时间和测序费用将不断降低，基因组选择技术越来越多地在国际国内的猪育种公司中使用。基因组选择将成为我国种猪企业选择育种技术的中长期发展趋势[26]。

5 基因分型检测技术与液相基因检测芯片

5.1 基因组选择技术的概况及特点

从低通量、且耗时的限制性片段多态标记（RFIP）到如今高通量、高密度、短周期的单核苷酸多态性（SNP）标记，基因分型检测效率有了大幅提高。基因芯片技术在分子标记辅助选择和全基因组选择育种研究中逐渐得到广泛应用，成为畜禽遗传育种中的新手段和新热点[27]。

目前市场上已成功开发出多款商业化的猪基因检测芯片，包括 Porcine SNP60（60K）、AxiomRPorcine Genotyping Array（658K）、Porcine LD（10K）、Genomic Profiler Porcine HD（80K）、GeneSeek Genomic Profilor HD（50K，GGP50K）、中芯一号、GenoBaitsaPorcine 50K Panel等，在猪的遗传机制研究及育种工作中发挥了重要作用。

5.2 液相基因检测芯片

靶向测序基因型分型（Genotyping by Targeted Sequencing,GBTS）技术也称液相芯片，是通过降低文库丰度实现仅对目标位点进行深度重测序的技术[28]。该技术具有检测效率高、成本低、适应性广、应用灵活、开发灵活等特点，适合于动物、植物和微生物等所有生物遗传变异和基因型的检测，目前该技术已经在玉米[29-32]、小麦[33,34]、水稻[35]、黄瓜[36,37]、辣椒、牛、鸡、羊、对虾等60个物种上应用，累计检测样本超30万份。且广泛应用于遗传资源评价、基因组选择、分子标记辅助选择、基因定位和克隆、分子标记辅助选择、知识产权保护、生物检测和安全评价等领域。

该技术体系由基于多重PCR的GBTS技术Geno-Plexs和基于液相探针杂交的GBTS技术GenoBaits组成。GenoBaits工作原理是基于目标探针与靶向序列互补结合进行定点捕获（图1）。第一步，对要测试的样本进行gDNA重测序文库构建，同时根据DNA互补原理，在每个待测位点设计覆盖目标SNP的探针，采用生物素（Biotin）对合成探针进行修饰。第二步，在液态中利用生物素标记的目标探针与基因组目标区域杂交形成双链。第三步，利用链霉亲和素包衣的磁珠对携有生物素标记的目标探针进行分子吸附，从而捕获与探针杂交的靶点。最后，对捕获的靶点序列进行洗脱、靶点扩增、建库和测序，最终获得目标SNP的基因型。

表1 国内市场常见的几种猪基因芯片

猪50K液相芯片由中国农业大学/山东农业大学张勤教授团队开发，设计并优化最终确定52 000个核心SNP位点，适用于国内、外高度选育商用猪种（大白猪、长白猪和杜洛克）的基因组选择技术研究与应用。该液相芯片设计时为了更好地兼容已有商业芯片，选取了纽勤GGP 50K和中芯一号中的部分位点（图2）。为了评价液相50K芯片的数据质量，开发团队选取了570份猪的样本同时进行了GGP 50K和液相芯片50K检测，并对公共位点进行了一致率评测，结果显示共有位点在570份材料中的一致率达到了99.08%，一致率最大值为99.33%，一致率最小值为98.11%。

图2 3款主流芯片的位点重叠情况

邱奥等[38]采用直接填充和合并填充2种策略，比较3款不同猪50K SNP芯片互相进行基因型填充后的效果。直接填充中，相同参考群体规模下，液相50K作为基因型填充参考群体最理想，Geneseek和中芯一号填充至液相50K准确性最高；合并填充中，Geneseek和中芯一号、液相50K和中芯一号组合时，合并填充有助于提升Geneseek和液相50K填充的准确性，相同位点多的Geneseek和液相50K芯片合并填充效果最好；增加参考群体规模能够提高直接填充和合并填充的准确性[39,40]。

基因组选择技术的大规模产业化应用需要更低的基因型检测成本，液相芯片在保持技术参数不弱于国际巨头的情况下，通过试剂国产化、产品参数优化、设备自动化不断降低应用成本，在国内种猪基因芯片检测市场具有较强的竞争力，同时也能促进国内全基因组选择育种技术在猪遗传改良中发挥更大的作用。在地方猪的选育工作中，液相芯片的灵活性为针对特定猪种开发专用液相芯片提供可能，可以更好地帮助地方猪种进行基因组选择育种，提高地方猪的育种速度。

6 展望

我国地方猪资源丰富，猪的肉质好、抗逆性强、耐粗饲，是生产特色猪肉的基础。但地方猪资源的开发利用不足，且猪种普遍存在生长缓慢、屠宰率偏低、背膘较厚、瘦肉率低等缺陷。需要选育或杂交利用，目前养猪企业更多地重视杂交，对选育重视不够。“十四五”期间，在猪的育种方面应基于基因组、转录组、代谢组等多组学手段下，结合基因编辑技术，系统解析肌肉生长、脂肪沉积、抗病抗逆形成等方面的遗传机理，挖掘重要经济性状的功能基因或分子元件，为我国猪优质、抗病抗逆新品种培育提供支撑。利用引进、地方两类品种资源，坚持自主选育，培育肉质优良、抗逆新品种猪，满足我国优质肉产业发展对高端品种的需求。