上海市農業科學院：應用克隆豬技術 助力本地豬種“把根留住”

“民以食為天，豬糧安天下”。為加強我國地方豬遺傳資源保護，2019年6月農業農村部發布《國家級別地方豬遺傳材料采集保存工作實施方案》，擬采集制作61個國家級保種場、保護區內豬精液、體細胞等遺傳材料，并建成國家級地方豬遺傳材料信息數據庫。上海市農業科學院畜牧獸醫研究所研究員張德福作為國家級地方豬遺傳材料采集制作技術指導專家之一，全程參與了此項工作，并帶領團隊成功采集了上海地區三個國家級地方豬精液、體細胞、胚胎等組織，并于2020年10月送至國家基因庫永久保存。

一、“靜態保種”將打破時空限制，為傳統保種作補充

產地建設保種場、備份保種場依然是地方畜禽保種最有效途徑。從動物進化的角度來看，地方物種需要在特定的時空環境中，進行一代代延續性繁育，在完成物種基因傳承的同時順應時代進化。我國地方豬遺傳資源雖然豐富，但在外來豬品種蜂擁而至和自然災禍的雙重夾擊下，部分地方豬品種已滅絕或瀕臨滅絕，傳統的活體保種方法抵御災害能力有限，通過提取地方豬遺傳材料，并作冷凍保存是保護好本地豬種優質基因資源的最佳輔助手段，同時對地方豬遺傳材料冷凍保存能夠打破時空限制，在豬遺傳資源的保護中具有重要意義，可以作為傳統保種體系的有效補充。

以上海本地豬種為例，楓涇豬、梅山豬、沙烏頭和浦東白豬是上海本地四大名豬種。其中，浦東白豬作為我國惟一一個白色地方豬種，至今已有近200年歷史。2006年，浦東白豬入選《國家畜禽遺傳資源保護名錄》，兩年后浦東白豬惟一的保種場被列入國家級保種場。因浦東白豬無保種備份場，在非洲豬瘟疫情的威脅下，整個品種始終面臨較大生物安全風險。因此，通過采集精液、胚胎、體細胞，利用克隆豬技術保存其遺傳物質，實現基因備份保種，也就是“靜態保種”，是浦東白豬有效的保種措施。

近年來，張德福帶領上海市農業科學院畜牧獸醫研究所動物胚胎課題組的研究人員，數次前往浦東白豬保種場，采集浦東白豬的遺傳材料，對浦東白豬做全方位遺傳備份，為今后分子育種提供更多素材。

隨著全市各區對保種工作重視度不斷提升，楓涇豬、梅山豬、沙烏頭等地方豬種的遺傳材料采集工作也在陸續推進。目前，張德福團隊陸續對上海地區地方豬品種和培育品種遺傳資料進行了有效保存，已初步建立了上海白豬、梅山豬、浦東白豬等多個品種的冷凍精子庫、體細胞庫及相應的數據庫。

二、克隆豬技術的突破為“靜態保種”奠定基礎

“靜態保種”技術包括配子和胚胎等細胞/組織的冷凍保存及人工輸精、胚胎移植和體細胞克隆等遺傳資源的使用技術，這些技術的發展水平直接決定了“靜態保種”成功與否。提取地方豬種的遺傳材料只是第一步，要真正完成遺傳，還需將這些遺傳材料應用，將遺傳基因“寫入”胚胎，并植入代孕豬的輸卵管，同時成功孕育、產下帶有這些遺傳基因的仔豬，且仔豬成年后具有繁殖能力。張德福團隊在2007年已成功掌握了該項技術，成了繼中國農業大學、東北農業大學科研團隊之后，第三個實現“克隆豬”技術突破的團隊。

1998年，上海市啟動克隆豬計劃。張德福帶領課題組人員每天都要趕赴屠宰場收集卵巢，緊接著進行克隆豬技術工作。為了拿到第一手資料，課題組人員總是在夜里蹲點收集，白天進行試驗。卵母細胞去核、體細胞植入、電激活融合、胚胎細胞成熟分裂，每一步都必須準確無誤。與克隆牛或克隆羊相比，豬卵母細胞由于脂肪顆粒較多，顏色深，在顯微鏡下難以觀測到細胞結構，克隆的關鍵環節“去核”難度較大，克隆胚的成活率較低。通過反復試驗，課題組最終取得技術突破，創新采用“紡錘體觀測系統”，去核干凈，克隆胚胎的成活率大大提高。

成功提取豬卵母細胞并去核是第一步。克隆胚體外培養10小時內，必須植入母豬的輸卵管。此時，受孕母豬的身體狀況也至關重要，需要經驗豐富的畜牧專家提早觀察判斷，從豬群中精挑細選出最佳的代孕母豬。

2001年，上海市科學技術委員會批準立項《實驗用豬克隆育種平臺技術的建立和應用》，課題組在實驗室里成功獲得克隆胚。2005年，上海市農業農村委員會批準立項《豬體細胞克隆技術的建立及其優化》，使這一技術得到應用。同時，胚胎課題組于當年在國內首次獲得豬超低溫胚胎冷凍后代，建立了豬精液毫升大管冷凍技術，為地方豬種種質資源長期保存提供了有效的技術手段。2007年，凝聚著團隊10年心血的第一頭克隆巴馬小型豬成功降生。

三、克隆技術的不斷進階為“保種繁育”保駕護航

2010年，上海“克隆豬二代”成功誕生，一年后這頭大型克隆豬發育成熟，與種公豬自然配種后順利產下5只健康的小豬仔。二代克隆豬所選用的供體細胞已不再是胎兒成纖維體細胞，而是成年豬種耳朵上的普通細胞，這就意味著遺傳材料采集對供體豬本身已無多大傷害，這一技術性突破對當下“靜態保種”有著重要意義。

基于兩代克隆豬，上海克隆技術平臺搭建成型。研究人員熟練掌握影響豬體細胞克隆效率的主要技術環節，建立并優化了豬體細胞克隆技術，改進了豬體細胞克隆的一些關鍵技術。克隆技術的不斷突破，最終服務的還是本地豬種的繁育保種。

保護好本地豬種的優質基因資源，助力本地豬“把根留住”，這要基于提取、保存技術的不斷突破。目前，豬精液冷凍保存技術已不斷完善，實現商品化生產。養豬場配種已無須實體種豬，購買試管豬精液即可，這樣一來，配種不再受地域限制，優良種公豬的基因能擴大遺傳范圍，大大提高育種效率與質量。然而，豬胚胎和卵母細胞因含有較高脂肪比例，導致細胞結構在冷凍、解凍過程受損發生不可逆損傷，且豬胚胎移植需采用微創手術，技術要求高，對母體傷害較大，目前未能實現大范圍推廣。未來，課題組人員將針對豬胚胎冷凍及非手術法胚胎移植技術進行技術攻關，努力在胚胎提取與保存工作取得突破，進一步提高“靜態保種”效率，以期做好優質豬種的保種繁育工作。