基因組學研究：推動肉牛傳統育種手段向現代育種技術轉變

文 | 本刊記者 王雯慧

基因組學研究：推動肉牛傳統育種手段向現代育種技術轉變

文 | 本刊記者 王雯慧

內蒙古烏拉蓋西門塔爾牛養殖基地。

隨著人們生活水平的提高，對食物的要求也越來越高。牛肉因其低脂高蛋白、營養豐富等特點，深受人們喜愛。但在我國，高檔牛肉長期以來依賴于進口。

統計數據顯示，2013年，我國牛肉進口總量達29.7萬噸（不包含近70萬噸的走私牛肉），是2012年的近4倍。據荷蘭合作銀行日前發布的研究報告，未來，中國牛肉進口需求將進一步擴大，到2018年，對進口的依賴將高達25%。

我國肉牛產業起步較晚，存在缺乏專用肉牛品種、個體產肉性能低、規模化水平低、繁殖效率低、技術研發滯后、科技支撐乏力等諸多問題，嚴重制約了我國肉牛產業發展。而肉牛種業是決定現代肉牛產業發展的核心要素。

“中國肉牛重要經濟性狀功能基因組學研究”科研團隊

動物育種艱辛又漫長，在農業發展的歷史長河中，我們的祖先從馴養和馴化動物開始，以滿足人類需求為目的，培育出了許多適用于不同時代的畜禽品種。我國是世界上牛品種資源最為豐富的國家，秦川牛、南陽牛、魯西牛、延邊牛等地方牛品種代表了我國優良的黃牛品種。為進一步挖掘我國地方黃牛優異種質資源，解析重要經濟性狀形成的分子機制，加快我國特色優異肉牛新品種選育進程，2013年863計劃現代農業技術領域啟動了“中國肉牛重要經濟性狀功能基因組學研究”課題。

該課題由西北農林科技大學牽頭，課題負責人昝林森教授長期從事肉牛遺傳改良與產業化開發等方面研究與教學工作。昝林森教授團隊現有成員20名，其中正高職稱6人、國家“千人計劃”特聘教授1人、享受國務院特殊津貼專家3人、教育部新世紀優秀人才1人，2015年9月獲農業部“優秀創新團隊獎”。

“過去靠經驗，現在靠科技”——動物育種在改變

“中國肉牛重要經濟性狀功能基因組學研究”課題以提高肉牛生長速度和產肉能力、提高牛肉品質等為育種目標，通過尋找相關的功能基因或者分子標記并在育種過程中加以應用，提高了肉牛育種工作的效率。

過去的傳統肉牛品種選育，必須等后代品種長大成牛，再進行牛肉產量、品質等相關性狀測試分析，才能看出育種的效果到底好不好。現在的分子輔助育種技術，只需要在胚胎發育期或者生長早期，對細胞進行相關基因或分子標記的測試，就可以篩選出我們想要的品種，省時省力省錢，大大提高了育種的速度、效率和精準度，推動了肉牛傳統育種手段向現代育種技術轉變。

課題實施近三年來，取得良好的科研成果。課題組從基因組水平揭示了以秦川牛為代表的我國地方黃牛種質資源的遺傳多樣性，挖掘了不同品種牛在馴化過程中抗病、肉質及繁殖等性狀相關的關鍵基因；開展了家養牦牛及野牦牛基因組重測序工作，篩選到了與牦牛產肉和產奶等數量性狀相關區域，為進一步解析我國地方黃牛重要經濟性狀形成的分子機制和肉牛生物技術育種工作奠定了基礎。

中國黃牛演化歷史解析及重要經濟性狀形成分子機制研究

該課題利用高通量測序技術對中國黃牛代表性品種秦川牛、南陽牛、魯西牛、延邊牛、雷瓊牛、云南黃牛6個品種，以及黑毛和牛、紅安格斯牛2個國外專門化肉牛品種共75個樣本開展了全基因組重測序工作。共檢測到了5186萬個SNPs位點，其中，接近50%的SNP為新發現的SNPs位點，說明了我國地方黃牛種質資源的豐富性，擴充了現有的遺傳突變數據庫。

群體遺傳分析表明我國大部分地方肉牛品種均含普通牛和瘤牛兩種祖先血統，且由北到南其瘤牛血統比例逐漸增加，從基因組水平揭示了我國地方黃牛品種在八千年的演化歷史中明顯受到了瘤牛血統的影響，且地理環境及氣候變化對目前的我國地方牛品種血統及分布規律的形成起著主導作用。此外，通過全基因組選擇分析，在秦川牛、黑毛和牛、安格斯牛中分別篩選出了上述品種在馴化過程中與抗病、脂肪沉積和生長發育等重要經濟性狀形成相關的候選基因。

本研究首次從全基因組水平揭示了我國地方黃牛品種的演化歷史，分析結果還將為我國培育生長快、肉質好、抗逆性強的專門化肉牛品種提供了重要的科學依據。

牦牛遺傳資源圖譜構建及產肉、產奶性狀形成機制解析

本課題在世界上首次完成牦牛基因組序列解析的基礎上，開展了3頭野生牦牛和3頭家養牦牛基因組重測序工作，構建了牦牛遺傳資源圖譜，檢測到了1910個家養牦牛中可能受到人工選擇的區域。這些受選擇的區域80%能夠定位到普通牛已識別的產肉、產奶等數量性狀座位上，對今后牦牛的遺傳多樣性研究和產肉、產奶性狀的DNA標記輔助育種研究提供重要的遺傳資源。該研究論文已以封面文章形式發表在《Molecular Ecology Resources》上。

2013第二屆中國肉牛選育改良與產業發展國際研討會。

科學管理成為有力保障

任何一個課題的科研成果都是專家們智慧的結晶，是群體共同努力的結果。一個課題能順利實施并取得良好的效果與科學有效的管理密不可分。該課題在中國農村技術開發中心的指導下，在實施過程中，積極與國內外高校及科研院所開展交流合作。同時不斷加強與相關肉牛企業及良種繁育場之間的技術推廣和交流，推動科研成果的快速轉化，有力地推動了肉牛技術推廣及產業的發展。

課題組根據科研任務縱向成立了若干科研小組，定點定向集中攻關，每周召開學術例會；橫向成立專家組，定期召開專家組會議，討論課題任務進展情況，部署工作計劃。此外，課題組每年定期召開課題組工作會議，先后開展了課題啟動會，2014年、2015年度工作會議，加強了課題參加單位間交流與合作，找出了研究工作中的不足并加以及時糾正，以期保質保量完成課題目標。

在開展科研工作的同時，該課題組還先后承辦了兩屆“中國肉牛選育改良與產業發展國際研討會”（2013、2015），以及三屆“現代肉牛奶牛遺傳改良與健康養殖高峰論壇”（2013、2014、2015），協辦了“第34屆國際動物遺傳學大會”（2014），邀請相關領域知名專家學者及企業家開展了學術交流與合作，了解國內外相關領域研究前沿動態并與相關高校及科研單位開展相關合作，加快了課題研究進程，促進了科研成果的轉化。

課題組充分利用單位科研經費管理信息系統，實現了經費到賬、查詢、支出等多個方面的信息化管理，科研經費由被動式管理轉化為主動式管理，便于經費在使用過程中有效監督和合理利用。同時，建立了科研成果經費使用的績效考核制度，完善了科研成果的績效考評機制，積極引導鼓勵科研人員多出成果、出標志性大成果。

課題組專家在陜西秦川牛業有限公司開展技術指導工作。

立足社會、服務社會

課題的建立源于社會需求，同時創造社會效益。“中國肉牛重要經濟性狀功能基因組學研究”課題在實施的過程中，對人才的培養，企業培育和基地建設起到了帶動作用。

課題的實施注重團隊成員、研

此外，課題組積極與地方畜牧局及肉牛企業等單位開展技術培訓交流，共為廣西、甘肅、云南、陜西等畜牧局相關負責人、肉牛養殖技術人員以及高級職業農民等各類人員開展肉牛育種和養殖新技術培訓10余次，培訓各類基層科技人員500余人次，加快了肉牛育種及養殖新技術的推廣。課題負責人昝林森教授作為寶雞市農業科技專家大院秦川牛中心首席專家，定期在陜西秦川牛業有限公司開展技術服務，幫助公司制定項目規劃和實施方案，指導企業利用分子育種技術開展秦川牛肉用選育改良，建立良種繁育技術體系進行良種擴繁，培訓技術人員開展標準化健康養殖。

課題實行產、學、研、用相結合，與國家肉牛改良中心秦川肉牛良繁場、陜西省秦川肉牛良種繁育中心、陜西省農牧良種場等育種基地保持著長期的技術合作交流關系。本課題取得的成果直接用于秦川肉牛的育種實踐和商業化生產，促進了成果研發和推廣應用。

另外，課題組還與陜西秦寶牧業股份有限公司、新疆西部牧業股份有限公司、吉林延邊畜牧開發總公司、福建鑫富牧業發展有限公司等企業開展合作研究，通過技術指導、技術交流培訓、成果轉化等多種方式，將課題研究成果直接用于企業生產實踐中。從肉牛養殖、育肥、生產加工、質量溯源等多個方面進行了全方位的技術合作，提升了企業自我創新能力。

專家簡介

昝林森：西北農林科技大學動物科技學院副院長、國家肉牛改良中心主任、教授、博士生導師。長期致力于現代動物生長發育調控和肉牛奶牛遺傳改良及產業化開發等方面的研究和教學工作。究生及一線科技人員的培養及技術提升。實施近三年來，共培養研究生32人，其中博士研究生14人，外籍博士研究生1人。先后有5人赴美國馬里蘭大學、華盛頓州立大學、密歇根州立大學、加州大學戴維斯分校開展博士研究生聯合培養和訪學研究。