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基因组挑选份子育种手艺:一头种公牛降生的背后-官方金沙娱乐赌场网站-www.5804.com


发布者:科学网    公布于:2017-1-18

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QTL-MAS国际会议-TA-BLUP效果排名

荷斯坦公牛

张沅传授

张勤传授

针对我国奶牛育种的落伍状态、我国奶业由数目增进型背质量效益型转型的急迫需求,对准当代植物基因组学手艺的发展趋势及其正在奶牛育种中的伟大运用代价,用时19年,对奶牛基因组挑选份子育种手艺系统展开了体系周全的研讨……

近年来,得到北京市科学技术奖2项,国度受权发明专利15项、软件著作权14项,宣布学术论文103余篇,个中SCI收录68余篇。整体技术水平到达国际先辈,局部到达国际抢先。

那就是中国农业大学植物科技学院传授张勤、张沅及其团队。2017年1月9日,团队结果“中国荷斯坦牛基因组挑选份子育种手艺系统的竖立取运用”得到了2016年度国度科学技术前进奖二等奖。克日,《中国科学报》记者对此停止了专访。

选育优异种公牛是要害

奶业是农业以致国民经济的重要组成局部。荷斯坦牛是天下范围内的重要奶牛种类,作为奶业消费的重要贡献者,荷斯坦牛的培养汗青非常悠长,且萍踪已遍及天下多国。

“差别国度对荷斯坦牛的育种目的侧重点差别。北美偏重奶单产下,欧洲偏重乳脂、乳卵白含量下,有的区域期望奶牛抗病性好,借有的区域期望乳肉兼用。”项目主持人、中国农业大学植物科技学院传授张勤通知记者,列国培养出了各具外乡特征的荷斯坦牛。

新中国建立以来,我国奶业得到了快速生长。经由多年连续选育,培养了我国本身的奶牛种类——中国荷斯坦牛,正在目前我国豢养的远1400万头奶牛中,80%以上属中国荷斯坦牛。

只管中国荷斯坦牛种类有了较大革新,但取发达国家比拟,仍有很大差异。“便产量而言,2010年美国、加拿大等国的奶牛单产9000~10000公斤,我国均匀单产4500公斤,个中北京、上海等天单产约7500公斤。”张勤道。

国际业界公认,遗传育种对奶牛消费程度的孝敬率正在50%以上。“我国奶业消费程度取发达国家有较大差异,根本原因是我国奶牛群体的遗传程度低,依托传统的育种手艺难以改动这类状态。”项目重要完成者之一、中国农业大学植物科技学院传授张沅示意。

中国荷斯坦牛群体遗传改进效力不下,自立选育优异种公牛的才能不强,对引进外洋种公牛有较大的依赖性。现在的育种事情重要是正在现有的优良品种中体系天展开选育事情,实现群体的连续遗传改进。

而正在以人工授精为主导手艺的奶牛繁育系统中,一头种公牛每一年可负担一万头以上母牛的配种,可以说,选育优异种公牛是奶牛育种的中心事情。

正在传统的奶牛育种中,优异种公牛需求经由后嗣测定停止挑选,只管其挑选准确性下,但这种方法的毛病在于挑选周期少、育种本钱下、效力较低。

“判定一头青年公牛是不是能够作为种公牛,要看它的女儿产奶结果。需求先配种,等子女母牛诞生,再等它长大、配种、产犊并进入泌乳期,观察其产奶状况,如此一来约莫需求5~6年时间。”张勤说道,青年公牛闲置豢养五六年,本钱下,效力低下,愈来愈不适应日趋生长的家当需求。

基因组挑选手艺是中心

经由过程育种实现群体遗传改进是进步奶业消费程度和效力的要害。以基因组挑选为中心的份子育种手艺则为之供应了时机。

21世纪以来,基于基因组高密度符号信息的基因组挑选手艺(GS)成为植物育种范畴的研讨热点。张勤示意,应用该手艺,可实现青年公牛晚期正确挑选,而没必要经由过程后嗣测定,从而大幅度收缩世代距离,加速群体遗传希望,并明显低落育种本钱。

自2009年始,西欧重要发达国家便将基因组挑选手艺周全应用于奶牛育种中。海内也正在相称工夫里展开了这项事情。

张勤、张沅领衔的科研团队体系展开了奶牛基因组挑选份子育种技术研究,与得了一系列主要立异性研究成果,竖立了完美的手艺系统,并大规模产业化运用。

该团队建立了具有自主知识产权的中国荷斯坦牛基因组挑选手艺平台,提拔了我国奶牛遗传评价的整体技术水平。构建了我国独一的奶牛基因组挑选参考群,该群体由6000头母牛和400头考证公牛构成,对每头牛测定了高密度SNP符号基因型和产奶、康健、体型、滋生等34个性状的表型;研发了TA-BLUP、BayesTCπ等基因组育种值展望新方法和应用低密度芯片停止基因组育种值展望的优化战略;开辟了对海量基因组数据快速处置惩罚和基因组育种值盘算平台。

挖掘了一批奶牛主要经济性状功用基因,为进步基因组挑选准确性供应了主要基因信息。率先正在我国奶牛群体中应用高密度SNP符号停止了产奶、康健、体型和滋生性状的大规模齐基因组联系关系剖析,并应用多种组学手艺挖掘了71个取这些性状明显联系关系的候选基因,初次正在国际上报导了PTK2、EEF1D、UGDH、GPIHBP1、PDE9A、HAL、SAA2等影响产奶性状的主要功用基因,并证明了DGAT1和GHR基因对中国荷斯坦牛产奶性状具有明显遗传效应。

研发了奶牛遗传缺点和亲子关系的份子审定手艺,竖立了我国荷斯坦种公牛遗传缺点及亲子关系监控系统。研发了CVM、BLAD、DUMPS、CTLN、BS等5种奶牛重要遗传缺点的基因诊断手艺和应用微卫星或SNP符号停止亲子关系的审定手艺,完美了奶牛份子育种手艺,弥补了海内空缺。

产业化运用效益佳

“每一个国度皆有本身的奶牛基因组挑选参考群。外洋通行的做法是用种公牛构建参考群体,但正在我国如许的公牛数目太少,不足以构建参考群体,因而,基于我国奶牛育种的实际情况,我们团队构建了以母牛为主的参考群。”张勤通知记者,所得到的挑选准确性取大部分国度用公牛作为参考群所得到的挑选准确性相称,并且无偏性更好。现在,外洋也正在参照那一体式格局,逐步把母牛到场个中。

项目完成者之一、中国农业大学植物科技学院传授孙东晓借记得2010年QTL-MAS国际会议上,组委会供应基因组数据,由列国科研工作者“华山论剑”,用各自的要领停止评价处置惩罚,团队研发的TA-BLUP基因组育种值展望新方法无偏性和准确性均列第一。

张勤、张沅领衔的科研团队将基因组挑选手艺平台建立、奶牛主要性状功用基因发掘、奶牛重要遗传缺点诊断和亲子关系份子审定等结果停止手艺集成,竖立相符我国奶牛育种实际情况的、以基因组挑选为中心的份子育种手艺系统。该系统成为我国荷斯坦青年公牛遗传评价的独一要领。

团队初次提出中国荷斯坦牛综合遗传评价的基因组机能指数(GCPI),研发了以基因组挑选为中心的综合性份子育种计划,并正在天下实行。“那一指数其实不是简朴的各项相加,而是综合思索其权重巨细。”张勤增补讲。

基因组挑选份子育种手艺被农业部指定为我国荷斯坦青年公牛的遗传评价要领,自2012年起正在天下所有种公牛站推行运用,四年间挑选了930头优秀青年公牛正在天下运用,最少可获得232.5万头优秀子女母牛,大幅进步群体遗传改进速度和消费效益。

公牛挑选准确性到达0.67~0.80,较通例挑选手艺进步了22%;公牛世代距离由通例育种的6.25年收缩到1.75年;年遗传希望到达0.49遗传标准差,较通例挑选手艺进步一倍,每头母牛的年产奶量进步225公斤;结果运用以来已获经济效益13.35亿元,估计将来5年还将发生经济效益96.12亿元。

下一步,团队期望络续扩大优化参考群,正在要领上越发完美,评价的性状也要扩大,正在运用局限上更广适。

张沅示意,正在天下奶牛育种手艺厘革时期,抓住机遇,研发我国奶牛基因组挑选份子育种手艺系统,有益于增强自立培养优异种公牛的才能,进步群体遗传改进的效力,缩小取发达国家的差异,实现我国奶业的逾越式生长。




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