良繁與推廣技術體系助推地方豬產業化發展

文丨邢寶松 陳俊峰

種質資源蘊藏著豐富的優質基因，既是現階段畜牧業發展和畜產品市場競爭力提升的核心基礎，也是未來優良品種培育、生豬生產水平提高的原始素材。優良生豬品種是養豬業的核心競爭力，對養豬業增效的貢獻率在40%以上。我國目前有83個地方豬品種、39個培育品種（配套系）。充分利用這些地方豬品種資源，培育符合產業需要的新品種（配套系），是滿足市場差異化需求，實現生豬產業高質量、創新發展的根本保障，對加快整個畜牧產業的供給側結構性改革、促進農民增收和鄉村產業振興均具有重要意義。充分挖掘我國不同地方豬種質遺傳特性，制定地方豬新品種（配套系）培育計劃，在較好保留地方豬肉質和抗逆性狀的同時，定向提高生長性能和產肉性能，培育具有自主知識產權的新品種（配套系），打破國外對種豬市場的壟斷，對提升我國生豬核心種源水平具有重要意義。

目前，我國地方豬選育與引進品種相比存在一定差距，首先地方豬種質發掘和評估不全面，特色專門化品系選育力度不夠，針對地方豬種的育繁推技術研究不系統。其次我國地方豬育種體系還處于發展階段，數據積累較少，遺傳評估準確性有待提高；育種新技術的應用總體滯后，針對地方豬的基因組選擇技術尚未全面開展。

在“十四五”規劃實施開局之年，科學技術部啟動了第一批國家重點研發計劃部省聯動項目，其中“畜禽新品種培育與現代牧場科技創新”重點專項設置兩個部省聯動項目，經過公開遴選、社會公示等程序，河南省農業科學院成為“北方區地方豬新品種（配套系）培育及良繁”項目牽頭單位，并聚集全國10家優勢科研單位，通過對地方豬基因組研究，開發適合北方區地方豬品種的高效精準基因分型技術體系，實現基因組選種選配，為加快地方豬新品種（配套系）培育奠定基礎；利用我國地方豬品種肉質優良、抗逆性強等優良種質特征，通過精準選配、雜種優勢預測等技術手段，提高生長速度、產肉性能，培育適應北方區飼養環境和飲食文化習慣，具有自主知識產權的地方豬新品種（配套系），為地方豬開發利用提供優質種源；構建地方豬良繁與推廣技術體系，促進特色優質地方豬生產的規模化和產業化發展。

地方豬高效育種技術體系構建

地方豬基因組特性與重要經濟性狀的機制解析是開展基因組育種的基礎。解析地方豬生長、肉質等優異種質特性的調控機制，已成為近年來關注的熱點和難點。發展和利用GWAS等統計基因組學手段建立“變異-性狀”之間的因果聯系，一直是重要經濟性狀的機制解析的重點領域。隨著多組學技術的迅猛發展，目前利用多組學技術從轉錄調控的各個角度和層次解析遺傳變異已成為育種改良的熱點。

項目針對北方區地方豬基因組特性認識不足、配套高效育種技術體系缺乏等制約北方區地方豬新品種（配套系）培育的瓶頸問題，重點圍繞地方豬高效育種體系構建、地方豬種質特性及基因組解析、地方豬基因組選擇參考群構建以及地方豬重要功能基因研究等科學技術問題，開展協同技術攻關，取得了一系列年度研究結果，總體研究按計劃推進。

研發出適用于地方豬種的豬80K液相功能芯片。針對當前商業化育種芯片主要針對商業化豬品種而不太適合地方豬育種的缺陷以及我國豬育種基因芯片和核心算法受制于國外卡脖子困境，項目組在提出功能位點芯片概念的基礎上，圍繞功能芯片設計和配套算法開發開展系統研究，開發出基于功能位點液相育種芯片。首先對豬肝臟、骨骼肌、大腦等幾乎所有組織和器官開展了HiC、ChIP-seq、ChIA-PET 等二維、三維組學分析，獲得了多個地方豬種和商業化豬種的多個組織和器官的三維調控圖譜。利用實驗室已建立的豬調控組學技術研究平臺，對豬基因組90%以上的非編碼區開展精細注釋，實現豬基因組調控元件的大規模發掘，構建出豬核心種質基因組調控元件精細圖譜，同時結合連鎖不平衡分析，從全基因組水平構建了LD與TAD對應圖譜，初步搭建了豬數字三維基因組技術框架。在此基礎上，結合基因組SNP和三維注釋信息，對豬基因組做了系統的ENCODE 注釋，結合CDS/ENCODE 區、GWAS分析結果和QTL公共數據庫，利用整合組學思想以及基于CRISPR/Cas9系統的DNA靶向捕獲技術，設計出一款針對豬基因組功能突變位點的液相育種芯片。功能位點預設庫包括了目前世界所有可公開獲得的豬品種和品系基因組信息，使得該款芯片適用于絕大多數豬種。該款液相芯片具有完全自主知識產權，可實現品種特異性定制，依據不同豬種基因組特點個性化設計，芯片包含信息量大，可實現SNP、InDel、SV等多類型變異體檢測，提供不低于80k的功能位點信息，功能位點數還可隨用戶意愿增減，真正實現了成本低、高通量的用戶定制化檢測。

豬80K液相功能芯片產品及特點

由于結合基因組3D信息、FAANG、encode的功能位點，并利用深度學習模型預測對探針進行加密，位點分型完整性超99.9%，功能位點不需要連鎖不平衡（LD）假設，優于其他芯片依賴LD的標記型位點，基因組育種值預測更準，在技術上打破了國外Agilent、Illumina、Affymetrix等固相芯片公司在育種領域的壟斷。由于該基因芯片的特殊設計原理，使得該款芯片適用于各類地方豬品種、商業化品種，該款液相基因芯片已經實現商業化應用，已服務于大白、長白基礎群種豬、楚香黑豬地方豬的基因組選擇的基因型檢測任務，經評估，使用豬80K液相功能芯片，所選豬群主要經濟性狀的遺傳進展可額外增加5-30%。

開發出同時精細控制真陽性和假陽性的新基因發掘工具U-GWAS。針對地方豬群體規模一般較小，單一GWAS分析工具難以高效解析地方豬經濟性狀遺傳基礎的問題，華中農大開發了一種同時精細控制真陽性和假陽性的U-GWAS新策略。與BOLT-LMM、MLMM、mrMLM、BLINK、FarmCPU等世界知名的單一GWAS分析工具相比，能顯著提高性狀位點的檢出率，并提高真陽性率，且將假陽性率控制在極低的水平，該新策略所具備的優勢更利于在地方豬小樣本群體中高效定位性狀位點。進一步研究發現，將bin策略引入U-GWAS方法，可以在有效控制假陽性率的條件下，進一步提高真陽性率。

研發出超快速基因組預測（基因組選擇）新工具CCFM。隨著高通量基因分型新技術的快速發展，如何快速處理數百萬、甚至數千萬分子標記已成為基因組選擇面臨的難題。針對地方豬育種場計算機性能通常不高的特點，發展了一種新的硬件依賴性低的基因組選擇新方法——CCFM，專門用于解決基因組大數據和計算機硬件需求等的計算問題。CCFM通過超快速的算法，快速將數百萬甚至數千萬SNPs壓縮為不超過20個的壓縮組分，利用壓縮組分，可以用很小的計算資源就能實現極快速的基因組選擇計算。通過模擬數據和真實數據驗證，在8000個體規模，CCFM所需時間只有GBLUP的1.2%，所需最大內存只需要GBLUP的0.3%，卻具有與GBLUP大致同一水平的預測準確性。CCFM相對于GBLUP、貝葉斯等現有主流基因組選擇方法，計算效率提高了90%以上，計算成本降低了90%以上，是對現有基因組選擇方法的革新式發展。相較于GBLUP，隨著樣本含量的增加CCFM在計算速度和內存需求的相對優勢更加明顯。與GBLUP相比，CCFM在計算時間和準確性上具有更好的折中，是處理基因組大數據或超大數據的有力替代者。

抗病、抗逆新品種選育

相較國外引進品種而言，抗病、抗逆、耐粗飼是地方豬品種的普遍優勢，當前養豬產業面臨著諸多傳染性疾病的嚴重困擾，以及越來越突出的“與人爭糧”的問題，選育抗病抗逆耐粗飼的新品種具有重要的戰略意義和現實意義。

抗藍耳病優質鄂通兩頭烏新品種培育。通過PRRSV人工感染試驗，研究了通城豬與大白豬的細胞因子、血常規指標，發現了抗藍耳病通城豬群體，以此為育種素材，通過與大白豬雜交、橫交固定，培育新品種—鄂通兩頭烏。在育種過程中采用分子育種和經典育種方法相結合對體型、生長、抗病、繁殖、肉質等性狀進行了全面改良，目前已經建立11個公豬血統家系的核心基礎群并選育至4世代，獲得遺傳性穩定，具有兩頭烏毛色特征，生長速度和瘦肉率得到提高，優良肉質和抗病性得到保留的新品種群體。由國家家畜工程中心對鄂通兩頭烏的生長、胴體和肉質性狀進行了全面的測定。對73頭后備母豬和34頭閹公豬進行生長性能測定，測定了生長速度、活體背膘厚度、眼肌面積和飼料效率，閹公豬測定結束后對其中的18頭進行屠宰測定，測定胴體性狀和肉質性狀。

豫農黑豬肉質品質測定現場

秦嶺黑豬新品種培育。關中黑豬肉質好、抗逆性和適應性強，是陜西省省級保護特色豬種，入選國家農產品地理標志登記保護名錄，是實施鄉村振興、種業強國的重要物質基礎和戰略性資源。但是該品種存在產仔數少，生長速度慢等不足。丹系大白豬具有產仔數多、生長速度快等優異性能。以丹系大白豬為父本、關中黑豬為母本，采用雜交選育等傳統手段與全基因組選擇等現代育種技術相結合方法，開展優質高繁秦嶺黑豬新品種培育與良繁工作。目前已擁有核心群母豬120余頭，公豬35頭。100Kg日齡196 天左右，初產仔數平均13.5頭，肌內脂肪3.0%。新品種生長速度和產仔數顯著提升，同時保持了關中黑豬肉質好的優良特性。群體繼代選育已進行至第三代，力爭在2-3年間，核心母豬群達到300頭以上，基礎群達到1000頭以上。同時，項目圍繞地方豬抗逆性狀特異基因的挖掘與解析，篩選和鑒定了地方豬與海拔相關的抗逆性狀關鍵基因。

淮南豬品牌“嘿豬”線上銷售

抗逆耐粗飼新吉林黑豬培育。以美系巴克夏豬為父本，民豬為母本，采用雜交選育與分子育種技術相結合的方法，開展優質高繁抗逆新吉林黑豬培育與良繁工作，已選育至第四代。利用酒糟作為粗纖維源開展了耐粗飼研究，發現添加5%酒糟可提高新吉林黑豬日增重，降低背膘厚度、脂肪率和肥瘦比，提高背最長肌中亞油酸含量，但添加15%的酒糟則會顯著降低干物質、粗蛋白中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維表觀消化率，酒糟添加對肉質以及背最長肌中氨基酸、大部分脂肪酸含量和生理指標無顯著影響；利用16S rRNA測序技術對5%酒糟飼喂的新吉林黑豬十二指腸、盲腸和結腸中菌群構成進行了分析，發現添加5% 的干白酒糟有利于提高育肥豬小腸內菌群多樣性，改善盲腸及結腸中微生物區系，保障生豬機體健康。

優良肉質地方豬新品種培育

地方豬品種肉質優良主要體現在肌內脂肪含量高、嫩度好，風味物質多。以南陽黑豬、二花臉豬、萊蕪豬及杜洛克豬為育種素材，豫農黑豬經過六世代的培育，肌內脂肪含量達到5.26%，嫩度在65.90左右，肉質脂肪含量高，具有多汁性，嫩度好，口感佳。大理石紋評分在4.50左右，肉色評分1均超過3.40±0.23分，肉色呈現正常鮮紅色；宰后pH1值均6.09，宰后pH24值均大于5.83，均在正常范圍內，具有較好的保水性，不存在PSE肉及DFD肉。目前，豫農黑豬已開展中試，并與國家級核心育種場河南誼發牧業有限公司合作開展擴繁工作。

皖岳黑豬經過五世代的培育，肌內脂肪含量為3.52%，嫩度在35.29左右，肉質脂肪含量高，嫩度好。目前，皖岳黑豬已建立6個產品產業化基地共計675畝示范場進行示范推廣。另外，淮南豬、清平豬也通過引入大白豬血統開展優質、高繁新品種選育，目前已進入F2橫交固定階段。為提升價值鏈，以淮南豬為主體打造“嘿豬”等地方豬品牌，線上線下銷售相結合，提高地方豬知名度和社會影響力。

生長速度慢、瘦肉率低是地方豬普遍存在的缺點，也是地方豬品種在產業化上與引進瘦肉型品種差距較大的重要原因。針對地方豬生長速度慢的關鍵問題，以山東地方豬種和引進國外豬種為育種素材，選育快長節糧型江泉黑豬配套系。

良繁新技術研發

優良品種的繁育及產業化發展離不開良繁技術體系的支撐。項目圍繞種、繁、養等方面開展了地方豬體細胞克隆、精液長效常溫保存、配套飼養技術等方面的技術研發。

目前地方豬的保種主要采用活體保護方式，一旦保種場發生疫情，遺傳資源就會面臨丟失風險。克隆技術可以大量復制特別優良的種豬個體，從而加快豬的遺傳改良進展，對在重大疫情形勢下保護地方豬種質資源和現實生產都具有重大意義。為方便、快捷進行優良品種的繁育，促進優良基因的交流、推廣，項目組研發了精液長效常溫保存技術體系，開發了常溫保存稀釋液基礎配方。

為更好地發揮地方豬優良肉質的特性，項目研究了杜仲、金銀花和迷迭香提取物等對育肥豬生產性能和肉品質的影響。研究結果作為《植物學飼料資源開發與高效利用》的重要內容已獲河南省科技成果鑒定，目前正在申報河南省科技進步一等獎。