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奶牛品種改良有了“國產芯片”

2019-05-08 09:10:36    呂兵兵

2018年10月,從山東奧克斯畜牧種業(yè)公司傳出的一則消息引起國內畜牧人的關注:該公司首批通過胚胎工程技術培養(yǎng)的“試管奶牛”順利誕生,標志著公司擁有了集奶牛活體采卵、性別控制、體外受精、胚胎發(fā)育及胚胎移植等先進技術于一體的體外胚胎生產(OPU-IVP)技術體系,其中胚胎移植成功受胎率達到42%,達到國際先進水平。

2019年4月20日,山東省農業(yè)科學院奶牛中心、東營神州澳亞現代牧場有限公司與山東奧克斯畜牧種業(yè)有限公司聯(lián)合召開了奶牛體外胚胎產業(yè)化技術成果發(fā)布會,正式發(fā)布了該重磅成果。中國農業(yè)大學研究員戴蘊平介紹,科研院所、種業(yè)企業(yè)和生產企業(yè),瞄準行業(yè)發(fā)展關鍵瓶頸,開展聯(lián)合攻關,釋放出“1+1+1>3”的巨大能量,取得了重大突破。該技術是繼人工授精、超數排卵后又一次奶牛繁育技術革命,標志著我國奶牛繁育技術進入了“5G時代”、奶牛品種改良有了“國產芯片”。

研發(fā)背景:我國奶牛產業(yè)長期面臨“缺芯之痛”

“長期以來,我們不僅優(yōu)質種公牛和母牛要依靠進口,凍精和胚胎也多數要從國外引進。由于進口價格遠遠高出其國內售價,導致我國奶業(yè)在成本上就面臨先天不足,在國際上缺乏競爭力。”中地牧業(yè)集團副總經理宋乃社說。

據不完全統(tǒng)計,我國進口凍精的年銷售量約在400萬劑以上,已占據凍精市場的半壁江山且市場份額逐漸擴大。在種質培育方面,國內的種公牛大部分是通過胚胎或活體引進的,自主培育的種公牛不足20%。此外,頻繁引種也帶來了疫病風險。

農業(yè)農村部種業(yè)管理司副巡視員孫好勤介紹,自2008年以來,我國就瞄準突破奶牛產業(yè)“缺芯之痛”,啟動實施了奶牛群體遺傳改良計劃,推進了生產性能測定、良種補貼、優(yōu)質種公牛培育技術與組織示范、現代種業(yè)提升工程等項目工程,建立健全了中國荷斯坦牛品種登記、奶牛生產性能測定、種牛遺傳評估和冷凍精液推廣等四大體系,初步形成了全基因組選擇精準化、普及化,生產性能測定標準化、規(guī)范化,種公牛后裔測定企業(yè)化、聯(lián)合化,遺傳評估統(tǒng)一化、權威化的奶牛育種格局。2018年,我國奶牛平均單產達到7.4噸,比2008年提高了54%,進入10噸俱樂部的主體超過45家。據測算,參測奶牛每頭每年增加1噸奶產量,增加經濟收入4000元。

“成績來之不易,但存在的問題也不容忽視。”孫好勤說,“我國奶牛核心種源自給率還較低,對外依存度依然較高。國內存欄乳用種公牛主要來源于活體引進和進口胚胎,優(yōu)質凍精也以進口為主。從深層次分析,主要還是育種機制發(fā)展滯后,缺乏持續(xù)有效的育種組織體系,聯(lián)合育種推進緩慢,育種企業(yè)上下游聯(lián)合與模向聯(lián)合的育種機制不健全,育種素材交流難,資源共享難,基礎工作不扎實。”

機制創(chuàng)新:產學研聯(lián)合攻關釋放“1+1+1>3”能量

從優(yōu)質種公牛身上采集精液,從優(yōu)質母牛身上采集卵母細胞,之后進行體外受精;體外培養(yǎng)得到的胚胎冷凍保存,或者直接移植到適合的母牛體內,其生出的小牛就具備了優(yōu)良基因,這就是“試管奶牛”技術,也是奶牛產業(yè)具備競爭力的基礎核心技術。

在我國,“試管奶牛”技術要走向產業(yè)化,需克服五大核心技術問題,即培育優(yōu)質的種質資源、奶?;铙w采卵技術、體外胚胎生產及保存技術、性控技術和全基因組選擇技術。

在此背景下,堅持“問題導向、強強聯(lián)合、優(yōu)勢互補、合力攻關”就成為了一條現實路徑。2013年,山東奧克斯畜牧種業(yè)有限公司、東營神州澳亞現代牧場有限公司與山東省農業(yè)科學院奶牛研究中心正式簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,構建奶牛優(yōu)秀種質自主創(chuàng)新平臺。山東省農科院奶牛中心負責前端研究,新技術研發(fā)、后裔測定評估、特色種質選育;奧克斯負責應用研究,OPU-IVP、種公牛培育、優(yōu)良種質推廣;澳亞牧場負責落地實踐,種子母牛群建設及優(yōu)質種質快速擴繁。

“三者通力協(xié)作,迅速引發(fā)化學反應,產生了‘1+1+1>3’的效果。”山東奧克斯畜牧種業(yè)有限公司董事長高運東說,“依靠科研院所,聯(lián)合建立的核心研發(fā)團隊,包括博士11人,碩士26人,國家奶牛產業(yè)體系崗位科學家2人,山東省泰山產業(yè)領軍人才1人。依靠生產企業(yè),團隊開展科研試驗和生產實踐就有了廣闊試驗田,科研團隊出成果,技術人員有干勁,生產企業(yè)有效益,一舉多得。”

團隊自組建以來,已獲得11項省部級獎勵、22項發(fā)明專利,國家863計劃、國家自然科學基金、山東省農業(yè)良種工程、山東省科技攻關計劃等大項目不斷;獲得山東省科技進步一等獎1項、二等獎1項,中華農業(yè)科技獎一等獎1項。

意義重大:為提升我國奶業(yè)競爭力注入“核心力量”

澳亞牧場首席運營官楊庫欣喜地告訴記者:“澳亞現有7個奶牛場,目前平均單產均在12噸以上,其中第七牧場連續(xù)50多天平均日單產超過45公斤。下一步將與奧克斯、奶牛中心在種質改良方面進一步深入合作,特別是體外胚胎技術的廣泛應用。”

高運東介紹,通過產學研深度合作,團隊取得了一系列重大突破:率先建立了現代奶牛育種技術體系,累計培育優(yōu)秀后備公牛532頭,培育出全國排名第一、第二的種公牛,部分種質水平遺傳品質達到國際水平;創(chuàng)建了國際一流的種子母牛群300頭,開啟了我國優(yōu)秀奶牛種質自主培育的新里程。在國內率先開展奶牛體外胚胎生產技術研究與應用,集成全基因組選擇、活體采卵——體外受精等奶牛繁育高新技術,形成奶牛商業(yè)化育種產業(yè)鏈條。

2018年,團隊在東營神州澳亞牧場通過體外胚胎技術成功培育出17頭后備公牛和優(yōu)秀母牛;2019年在現代牧業(yè)(商河)有限公司進行產業(yè)化探索,生產體外性控胚胎1312枚,移植胚胎688枚,受胎率達到42%,該項技術國內領先,達到國際先進水平。

“當前,國際奶業(yè)發(fā)達國家奶牛年平均單產12噸以上,而我國的平均水平僅在7.4噸左右。應用‘試管奶牛’技術,選擇高產優(yōu)質奶牛作為供體,采集卵母細胞,用優(yōu)秀公牛精液進行體外受精,生產體外胚胎,再通過低產母牛‘借腹生子’,所產后代可一次性大幅提升產奶能力,其生產水平可達到供體母牛的水平。”高運東說。

山東省農科院奶牛中心副主任黃金明介紹:“具備了‘試管奶牛’技術的產業(yè)化推廣能力,不僅可大幅降低國內養(yǎng)殖企業(yè)生產成本,迅速提高產奶量,提升我國奶業(yè)競爭力,還可相對減少飼養(yǎng)奶牛對飼料資源和環(huán)境污染的壓力,經濟效益、生態(tài)效益和社會效益都十分顯著。”

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