河北開展豬基因組聯合育種初探

羅文學 ，段曉紅 ，張軍輝 ，駱 菲 ，丁向東 ，王貴江,3，倪俊卿 ，郭彥軍 ，謝冰輝 ，王拴柱

（1.河北省畜牧良種工作總站 050061；2.中國農業大學 100193；3.河北省現代農業產業技術體系石家莊綜合試驗推廣站 050061）

雖然我國種業科技進步明顯，但由于生豬養殖業育種基礎設施設備差、育種手段落后、育種意識不強，形成了“引種—擴繁—銷售—退化—再引種”惡性循環圈，在品種水平上距離國際先進仍有差距，在源頭上制約了生豬養殖業發展，這就需要我們必須未雨綢繆，積極開展育種工作，只有長期堅持育種,擇優選良,才會帶來良好的遺傳進展。種豬選種選育技術水平的高低是影響養豬業持續發展的重要因素,基因組選擇是依據基因型和表型信息建立的參考群數據模型, 通過個體基因型預測表型值，通過性狀測定獲得全基因組育種值，結合該個體所帶的分子標記，應用統計學方法計算出每一個分子標記所對應的染色體片段的育種值大小，然后再對所要選擇的個體進行全基因組育種值估計并進行選擇的過程。由于基因GEBV計算可以不依賴系譜記錄和表型信息對剛出生的小公豬進行基因組估計育種值，進行選擇，縮短了世代間隔，提高了選擇強度，提高選種準確性，降低育種成本，尤其對提高低遺傳力、難測定性狀（比如繁殖性狀、屠宰性狀、肉質性狀等）的遺傳進展更加具有優勢，真正實現了基因組技術指導育種實踐[1]。同時能夠捕獲種豬基組中全部遺傳變異，提高了選擇準確性。周子文等[2]研究利用后裔測定驗證大白豬基因組選擇實施效果研究，結果表明,兩次基因組遺傳評估,在去勢前進行公豬基因組選擇具有較高的準確性,可實現種豬早期選擇；通過基因組選擇能夠挑選出優秀種公豬,可將其遺傳優勢傳遞給后代。高質量的測序結果需要大量的測序數據支持，增加了初期的測定成本；但隨著測序方法和芯片技術的不斷進步，未來個體基因測序費用將不斷降低，分型準確性也不斷提高，基因組選擇將逐步替代傳統育種方法，為動物育種改良帶來一次新的技術革命。基因組聯合育種就是將相同或相近育種目標的種豬場組織起來，按照統一的數據記錄系統、性能測定制度和選擇方法，統一進行遺傳評估（省遺傳評估中心）,實施統一的基因組指數應用方案，構建大規模、高質量的基因混合參考群，從而實現種豬生產性狀的跨場遺傳評估和育種值的跨場比較，加快遺傳進展,增加種豬效應,加快育種進展和提高群體性能水平，形成良種繁育體系，實現河北省生豬育種群生長、繁育性能的快速選種選育，提升河北種豬育種水平；為更好有序科學的開展豬基因組育種工作，特編制大約克夏種豬基因組育種實施方案，供河北種豬場開展基因育種以借鑒。

1 構建參考群體

參考群體是基因組選擇的基礎，用于提供估計標記效應所需的表型和標記基因型數據，直接預測候選個體基因組育種值，用以種豬選留。因此構建高質量的參考群體十分關鍵，要求參考群體數量足夠、家系分布均衡、表型測定準確、系譜信息準確。

1.1 參與建立基因組參考群的種豬場應滿足的條件

1.1.1 飼養加系大約克夏種豬,取得《種畜禽生產經營許可證》；

1.1.2 完整正確的系譜記錄，測定數據的準確性與精確性；

1.1.3 有完備的育種設施和條件，固定的育種部門和種豬測定技術人員，應用相同的性能測定規程，在相對一致的環境、人員、飼料等條件下開展種豬生產性能測定，使場內測定工作能正常有序開展。

1.2 參考群體建立原則

參考群體構建標準：公母豬必須有生長性能測定成績；母豬還需有繁殖性能成績；生長性能測定成績要在大群測定的正負兩個標準差范圍內；避免過多參考群個體來源同一個血統公豬，保證參考群體的代表性。

1.3 品種選擇

為滿足參考群數量需要，選擇飼養加系大約克夏種豬存欄規模500 頭以上種豬企業參與構建參考群體。

1.4 性狀測定（基因組選擇額外測定性狀用粗體表示）

1.4.1 生長性狀：115kg體重日齡、115kg背膘厚、115kg眼肌面積。（30～115kg日增重、體長、 體高、胸寬）、飼料效率(30～115kg(注意 115kg 結測)料肉比或剩余采食量)。

1.4.2 繁殖性狀：總產仔數、產活仔數、健仔數、初生個體重、出生窩重、出生重均勻度、斷奶仔豬數、斷奶個體重、斷奶窩重、首次發情日齡、斷奶到發情間隔、分娩間距、乳頭數（出生與結測各一次）等。

1.4.3 胴體性狀：胴體長、胴體斜長、胴體背膘厚、胴體眼肌面積、屠宰率、后腿比例、瘦肉率。

1.4.4 肉質性狀：肉色、系水力、pH值、滴水損失、大理石紋、肌內脂肪、嫩度。

1.4.5 原精質量：采精量、密度、顏色、精子活力和精子畸形率。

種豬場應在設備條件、人員能力允許的情況下盡可能多的測定上述表型性狀，以建立更加適合本場的基因組育種值預測方程，更好的選出適合本場的優質豬種。基因組選擇對飼料效率和肉質選育具有常規選育無法比擬的優勢，建議各豬場積極開展場內生產性能測定。如場內條件不具備的，可委托河北省種豬質量監督檢驗測試中心進行生長性能、胴體性狀和肉質性狀等的測定。

1.5 統一采樣要求

為保證基因組選擇參考群體質量，統一參考群體采樣要求，統一采樣操作程序。

1.5.1 篩選參考群體對性狀的統一要求

1.5.1.1 參考群體個體115kg時生長性狀測定，主要包括體重日齡、眼肌面積、背膘厚、眼肌厚、飼料報酬等性狀，要求公母各半進行測定。 眼肌面積測定保存圖片，文件名以個體號命名。

1.5.1.2 參照全國種豬遺傳評估中心數據篩選標準，對基因組選擇參與場測定數據做數據篩選。主要性狀要求是：大約克夏品種的百公斤體重日齡范圍為120～210和體重范圍90～130kg，范圍外數據需刪除；大約克夏品種的校正背膘范圍為5～15，范圍外數據需刪除；大約克夏品種的總仔數范圍為8～25，小于8或者大于25數據需刪除。

從滿足上述數據標準的個體中挑選組建參考群體，同時兼顧數據分布的平衡性，參考群體來自多個公豬家系，每個公豬家系至少30個體且盡量來自多個母親；一芯多用，每個芯片個體有多種性狀測定記錄。

1.5.2 統一采樣操作要求

1.5.2.1 統一采取耳組織樣品,公豬在性能測定結束時采樣，母豬在后備母豬中采樣，并隨時收集母豬的繁殖測定數據。

1.5.2.2 收集115kg 體重日齡、眼肌面積、背膘厚、眼肌厚、飼料報酬等性狀要求公母比例為1∶2，最優公母各半。

1.5.2.3 采組織樣要求

1.5.2.3.1 保證采集的準確性。在采集前，先將母豬卡和個體號與采樣對照單上的編碼一一對應，同時保證采樣對照單編碼與粘貼在 2mL離心管上條形編碼一一對應，避免后期錯誤。

1.5.2.3.2 其次用耳鉗在豬耳外緣剪一塊黃豆粒大小的耳組織,剪樣前把目標區域被毛剪去。

1.5.2.3.3 將剪下的耳組織直接放入含有 75%酒精的離心管中，在管蓋上用記號筆標注好采樣號。耳組織要完全浸沒在液體中。

1.5.2.3.4 將耳鉗前端放入消毒液（碘酒或者是75%酒精）中消毒后再采集下一頭豬的組織樣。防止豬與豬之間的交叉感染。

1.5.2.3.5 樣品保存和運輸。采集結束后，將樣本放入-20℃的冰箱中保存；需要郵寄快遞時，需要將樣本放入到泡沫盒中，并加入冰袋后密封。保證運輸過程中處于低溫的條件下，使得樣本保存完好。

1.6 標記基因型測定

所有個體測定標記基因型（芯片或測序）。為保證參考群體質量，統一采用 Geneseek GGPPorcineHD SNP 芯片(包含50915個SNP)進行基因測序。

1.7 數據上傳

表型測定數據和芯片數據發送給技術聯系專家，由聯系專家負責后期數據處理和基因組遺傳評估。

參考群體表型測定數據按國家生豬核心場操作上傳至省或全國種豬遺傳評估信息網。個體SNP芯片原始文件也上傳至省或全國種豬遺傳評估中心，豬只個體號按國家種豬登記統一格式。省和全國種豬遺傳評估中心將統一處理參考群體表型數據和SNP芯片數據。

2 基因組選擇實施

下圖展示了利用基因組選擇選種的技術路線。針對我國市場和育種實際情況，基因組選擇用于公豬的早期選種和終選，即通過基因組育種值（GEBV）預先確定進入后期接受性能測定的小公豬，提前去勢淘汰，減少常規測定的繁瑣工作量及測定成本，提高公豬的選種質量。

該流程同樣適用于母豬選擇（根據本場投入費用酌情考慮）。實施流程具體如下：

2.1 采樣和 SNP 芯片檢測

剛出生的小公豬根據外貌特征進行初步篩選，淘汰外貌不合格以及生理有缺陷的公豬個體，每窩挑選 1～2 頭小公豬利用統一方法，在7～15日齡采集耳組織樣。場家獲得芯片基因型數據后，第一時間將芯片數據發送至技術專家團隊或上傳至省、地區或全國種豬遺傳評估中心，以盡早得到 GEBV。

2.2 基因組育種值（GEBV）計算

根據構建的參考群體，采用一步法 GBLUP 估計候選小公豬GEBV。一步法 GBLUP 能同時利用表型、系譜和基因組信息，基因組育種值估計更準確。在各性狀基因組育種值基礎上，繼續合成基因組綜合指數。各性狀基因組育種值和基因組綜合指數由技術專家團隊負責完成。

2.3 實施第一次基因組選種

結合本場育種方案，預測剛出生的小豬各性狀基因組估計育種值或基因組母系指數，進行大約克夏小公豬的第一次選種，選種方法同常規育種根據 EBV 或母系指數，將排名靠后和有遺傳缺陷的小公豬閹割去勢，轉入育肥豬，剩余的優秀公豬進入性能測定，該項工作在公豬出生后 21～28d去勢前完成。

2.4 性能測定

同常規性能測定，但為繼續擴大高質量的參考群體，經第一次基因組選種后的小豬可參照參考群體構建中測定性狀執行。

2.5 實施第二次基因組選種

將性能測定結束后的所有豬只個體測定信息上傳至河北省或全國種豬遺傳評估中心（包括芯片豬只）或技術專家團隊，重新計算各性狀基因組育種值和基因組綜合指數，進行基因組聯合評估，為參加聯合育種各育種場提供最新的基因組育種值，做為選配和淘汰依據等。

2.6 終選

根據育種目標及最新的各性狀基因組育種值和基因組綜合指數，結合體型、外貌等信息進行終選，這些個體又可以被放入參考群體,反復補充參考群的數量和性狀，縮短參考群和候選群的世代間隔，重新估計SNP的效應值,提高GS的準確度。