豬的育種技術及其應用

傅 衍

（天邦食品股份有限公司，上海 徐匯 200233； 浙江大學動物科學學院，浙江 杭州 310058）

豬的育種技術，歐美國家長期領先于我國，所以從國外引種成了常態。近年來，國內有些大型養豬公司，在內部需求的驅動下，加大了對育種的投入，建立了較強的育種團隊，開展了育種新技術的研發和應用。我國基于大公司豬育種的技術和成效與國外公司的差距正在縮小，有望在不遠的將來趕上或超過國外種豬公司，改變我國豬遺傳進展過度依賴進口種豬的現狀。

1 歐美豬育種戰略和技術的發展歷程

1.1 第一階段（1940—1990年）

早期豬的育種，主要是人們用性能測定的手段獲得表型，通過表型估計育種值。所選的性狀主要是與經濟效益有關的、容易度量的性狀，如生長速度、背膘厚、眼肌厚度、飼料利用率等。其中，飼料利用率的改進主要是通過間接選擇來提高，即通過選擇背膘厚和瘦肉率，間接地改進飼料報酬。另外通過選擇生長速度，縮短育肥時間，減少育肥全程的維持需要（能量），也可間接地提高飼料報酬。這一階段，主要是針對遺傳力較高的性狀進行選擇，而對低遺傳力的性狀，如繁殖力性狀遺傳進展不大。

1.2 第二階段（1990—2000年）

隨著電子計算機技術的發展，在奶牛育種中已廣泛使用的BLUP方法，也在豬的育種中得到了推廣，這使得不同時間及不同來源的數據得到了充分的利用。低遺傳力的性狀也被加入了選育目標，產仔數、存活力等低遺傳力性狀評估的準確性得到了大大的提高，遺傳進程明顯加快。所以近十多年來引進的一些外來豬品種的產仔數普遍都很高，甚至超過了以繁殖力高著稱的我國地方品種。

1.3 第三階段（2000—2010年）

分子育種得到了應用，通過分子標記，對繁殖性狀、生長性狀、胴體和肉質性狀等進行標記輔助選擇。在分子標記的應用中，對單個標記或基因的多效性、以及基因效應的群體特異性有了更充分的認識。由于數量性狀受多基因的影響，并且存在基因之間的互作及基因與環境的互作，這增加了標記輔助選擇的復雜性，使得單個基因或標記選擇的作用不大。作為基因組選擇技術的基礎，大型豬育種公司積累了大量的性能測定數據，并且儲備了大量的具有表型記錄的DNA樣本或組織樣本，這使得在發現新標記時，能有足夠多的樣本進行驗證，并且可以快速建立足夠數量的群體用于基因組選擇的參考群。

1.4 第四階段（2010年以后）

基因組選擇技術得到了應用，基因組EBV得到了推廣。基因芯片的信息主要用于估計基因組親緣關系，利用基因組信息得到的親緣關系矩陣比傳統的系譜矩陣更準確，獲得的估計育種值也更可靠。這一階段，也對填充（imputation）技術進行了研究和應用，從部分基因組通過填充預測更大范圍的基因組。這一階段，大型豬育種公司基因組選擇技術的應用進展很快，為了降低成本和增加測定量，PIC公司當時設計了在標記輔助選擇中使用的針對某些性狀的低密度SNP芯片，2011年12月開始使用高密度基因組信息進行多性狀遺傳評估，2012年初使用填充技術獲得高密度基因組信息，估計基因組育種值（gEBVs），隨后又開展了個體測序的應用，通過測序，獲得更精準的EBV。

2 國內豬育種新技術的研發及應用

2.1 大數據育種

數據的數量和質量是育種的關鍵。數據來自于信息記錄、性能測定、基因組分析等，通常包括：個體測定的數據，親緣個體的數據，環境影響的數據（不同豬場、年份、季節等，甚至溫度、通風等有差異的不同欄位，經常有變化的飼養密度等），雜交母豬及雜交商品豬的數據，屠宰場的胴體、肉質數據，分子標記的數據（如50 K的芯片），CT掃描的數據（每頭豬 2～3 G）等。

2.2 考慮基因與環境的互作

核心豬場的選址通常很嚴格，往往會選在遠離村莊、遠離其他養殖場、遠離污染源、生物安全級別很高的地方，核心場的豬場（豬舍）設計也更合理，設備更先進，飼養管理做得更好，飼料和營養更符合需求。在這種環境下，種豬的遺傳潛力可以得到更充分的發揮。商品豬場及家庭農場的環境與核心豬場比要差一些，環境差主要指對豬的舒適度差，如豬舍密度大、空氣質量差（氨氣、二氧化碳濃度高）、溫度和濕度不適合，也指衛生條件差、水質差、飼料質量差、健康狀況差（亞健康、豬藍耳病呈陽性等）等。豬只性能表現隨著環境條件的變差而變差，但不同的豬只，其性能變差的程度是不一樣的，也就是說基因和環境之間是存在互作的。如何考慮基因和環境的互作，使豬育種更符合應用？這是困擾許多育種公司的一個棘手問題。我們通過追蹤后代在商品場不同環境中的表現來考慮基因與環境的互作，每年每頭終端公豬大約有5 000頭商品豬（使用深部輸精技術時），這些商品豬分布在不同的家庭農場（不同的環境），應用超高頻的芯片技術，監控這些商品豬的死亡情況（反映的是對環境的適應性及抗病力），及增重情況（生長速度），可以計算基因與環境的互作效應，從而使核心豬場的選擇更貼近應用。

2.3 全基因組選擇技術

全基因組選擇技術分為直接法和間接法兩種方法。

間接法：應用基因芯片，估計每個SNP標記（5萬個標記）對每個性狀的效應；直接法：構建基因組親緣關系矩陣，估計后裔中一致的基因片段。

兩種方法可以導向相同的遺傳評估統計模型，我們通常使用直接法，做一步法基因組評估。基因組評估技術在母系品種的公豬選擇上有特別的意義，如對長白、大白公豬的選擇，希望選擇出其女兒的產仔數、產活仔數、泌乳能力、母豬使用年限等的良好表現。事實上，在我們做長白、大白公豬的選擇決定時，并沒有其女兒的繁殖性能信息，我們不會等待任何后裔測定的結果，這時基因組評估可以提供幫助，提高選擇的準確性。

2.4 抗病及肉質選育技術

許多研究表明抗病性具有一定的遺傳方差，可以通過選擇提高，但抗病育種最大的問題是沒有表型，大部分核心場生物安全級別高，種豬高度健康，并沒有發病的表型。我們曾用人為感染的方法（使用高致病性豬藍耳病病毒攻毒），讓1 100頭健康的仔豬發病，制造表型，然后測定存活率、發病率、生長速度、病毒復制、免疫反應等，再與高密度芯片分型做關聯分析，建立抗病育種的參考群。

肉質選育的難度同樣是缺乏表型，我們通過屠宰測定，獲得了1 256頭豬只的肉質性狀，包括肉色、屠宰后45 min背最長肌pH、屠宰后24 h背最長肌pH、屠宰后24 h背最長肌滴水損失、屠宰后48 h背最長肌滴水損失、肌內脂肪含量、肌纖維特性等，再做基因組關聯分析，為肉質性狀的基因組選擇建立參考群。

2.5 CT測定技術

計算機斷層掃描（CT）技術的應用，可以獲得活體豬的胴體性狀，CT技術應用的難點在于相應軟件的開發。我們目前開發的軟件可以分別獲得掃描豬的肌肉、脂肪及骨骼的占比，也包括肋骨數。下一步將研究基于人工智能深度學習的3D目標檢測定位技術，開發豬體器官（如子宮等）自動檢測定位測定系統，并應用雙能CT掃描技術，研究人工智能深度學習多模態醫學影像配準融合技術，開發肌內脂肪自動測定系統以及開發活體胴體分割系統。

2.6 多組學（基因組、代謝組、微生物組學等）的應用

將豬基因組與其（腸道）微生物組作為整體（holobiont），通過基因組、腸道微生物組以及二者之間的互作，定位與種豬主要性狀相關的主效基因、通路、網絡與菌群，為種豬選育提供更多更完整的信息。利用貴港核心豬場兩個肌內脂肪差異很大的杜洛克豬品系（肌內脂肪分別為5.5與2.5），研究品系、時空對微生物組性狀的影響，以及研究多組學之間的關系，為更有效地選擇肌內脂肪（與其他性狀有一定的頡頏性）提供新的方法。

2.7 基因組編輯技術

基因組編輯是抗病育種的有效方法，但要培育一個既抗病（某種傳染病），又在其他性狀上表現優秀，并且群體足夠大、遺傳穩定的豬品系并不容易。另一方面，對基因編輯動物的使用，還沒有相應的政策。所以對這類技術，可以做前期研發，作為貯備技術，暫時沒必要形成育種群體。

2.8 遺傳進展快速傳遞相關的技術

2.8.1 深部輸精技術的全面應用

天邦食品股份有限公司40萬頭母豬使用深部輸精技術，使得每次輸精的精子數從25億下降到了15億，大大提高了優秀公豬的使用效率，10億精子深部輸精的試驗也正在進行中。

2.8.2 冷凍精液技術的應用

通過生產冷凍精液，充分利用優秀種公豬的資源，解決優秀公豬使用在時間和空間上的不匹配，這也提高了優秀公豬的使用效率。另外，由于冷凍精液在使用上的滯后性，確保了冷凍精液的高度健康性（根據公豬的健康狀況），冷凍精液特別適合用于性能改進的導入雜交及級進雜交。

2.8.3 克隆技術的應用及克隆后代性能的驗證

通過對優秀公豬的克隆和使用，可以大大加快遺傳進展的傳遞，提高優秀公豬的使用效率。為了能對克隆公豬進行性能測定，我們在有測定條件的池州核心場生產克隆公豬。如表1所示，克隆公豬與體細胞供體公豬的性能相似，較小的一些差異應該是環境因素造成的，因為克隆公豬與體細胞供體公豬的測定時間是不同步的。我們已設計試驗，將進一步測定克隆公豬生產的商品豬的性能。

表1 克隆公豬及其體細胞供體公豬的性能對比

3 對我國豬育種戰略和技術的思考

3.1 聯合育種很重要，但緊密的遺傳聯系是關鍵

在我國，疾病的風險、種豬場之間的競爭關系制約了遺傳聯系的建立（公豬或精液的交換），也制約了聯合育種的開展。有必要鼓勵相同種豬來源、相同健康狀況的種豬公司，以自愿為原則，開展小范圍的聯合育種。

3.2 給予育種公司更多支持

大公司的豬育種，特別是一體化大公司在內部需求驅動下的育種（價值導向的育種），有可能成為我國與跨國公司豬育種競爭的主力。事實上國外育種公司也不斷在兼并和融合，育種公司變得越來越大，新技術應用越來越多，競爭實力越來越強。而小而多的育種公司，缺乏競爭力，希望政府加強引導和給予大公司豬育種以鼓勵。

3.3 建立公共的表型組數據庫

性能測定很重要，不僅傳統的育種值估計需要大量的性能數據，性能測定也是分子標記的應用及基因組育種的基礎。需要強調表型組重要性，積累更多的表型數據及積累有系譜有表型的DNA樣本。若能建立公共的表型組數據庫（包含DNA樣本），對我國的豬育種工作會有很大的推動作用。

3.4 合理應用標記

發現標記很重要, 如何應用標記更重要。我國的豬分子育種工作，曾經發現了大量的標記，但應用于育種實踐的較少，氟烷基因除外，在國外，這是一個20世紀80年代就已開始使用的主效基因。

3.5 加強系統分析

在積累了大量的表型及有了大量的標記后，性狀的連鎖分析，以及生物信息學和統計學分析成了決定應用的關鍵，我國在這方面的研究還需要加強。

3.6 降低成本，提高準確性

基因組評估在豬育種上的應用有著巨大的前景，為了提高選擇強度，必須盡可能多地測定種豬，其測定量遠遠大于奶牛的基因組評估。基因組選擇方法在我國豬育種中的推廣應用，降低成本是關鍵。另外基因組早期選擇的準確性也是關鍵，特別是對Top5（排名前5）以內公豬不被誤淘的準確性。

3.7 豬育種的意義與價值

豬外貌和體型有意義，但性能表現更重要；背膘厚估計瘦肉率有意義，但實際的瘦肉產量更重要；直觀的性狀有意義，綜合的經濟效益更重要；單個性狀的改進有意義，終端產品價值的提高更重要。也就是說，對豬遺傳改良的結果要讓養豬人感受到，在其他因素（如管理、疾病、飼料和人工成本等）不變的情況下，年遺傳進展帶給養豬人的是更賺錢，既要讓每頭母豬更賺錢（通過年斷奶頭數增加、初配年齡提前、每頭斷奶仔豬成本下降、母豬死亡率下降等），又要讓每頭商品豬更賺錢（生長更快/飼養天數減少、料重比改進、屠宰性能改進、胴體重增加等）。