广东地方猪遗传改良现状及新技术应用研究.pdf
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1、遗传育种与繁殖110 2023.80 引言“国以农为本,农以种为先”,种业是国家振兴农业的根本,党中央、国务院曾多次就种业发展作出重要指示,足见国家对种业振兴的高度重视和美好愿景。收稿日期:2023-06-12基金项目:华南应用微生物国家重点实验室开放基金资助(SKLAM002-2021),华南地区乡村振兴专项资金The Special Rural Revitalization Funds in South China(2021KJ382);茂名实验室科研启动项目(2021TDQD002);华南地区农业科学院地方分院和专家工作站工作经费项目(2022支撑11种质资源挖掘和创新技术示范推广,20
2、23支撑11汕头农业品种优异性状挖掘和健康生态养殖技术开发与应用)作者简介:董博(1982-),男,汉族,博士,助理研究员,研究方向:畜禽基因组学和微生物组学研究。*通信作者简介:贝锦龙(1976-),男,博士,副研究员,研究方向:畜禽分子育种与生物技术。董博,孙艺秋,陈俊鹏,等广东地方猪遗传改良现状及新技术应用研究J现代畜牧科技,2023,99(8):110-115doi:10.19369/ki.2095-9737.2023.08.029DONG Bo,SUN Yiqiu,CHEN Junpeng,et alResearch on the Current Status of Genetic
3、Improvement of Pigs in Guangdong and the Application of New TechnologiesJModern Animal Husbandry Science&Technology,2023,99(8):110-115广东地方猪遗传改良现状及新技术应用研究董博1,2,孙艺秋1,陈俊鹏3,陈细浩4,吴无畏5,邢珂6,刘馨乐1,魏文康1,2,贝锦龙1*(1.广东省农业科学院农业生物基因研究中心,广东 广州 510640;2.岭南现代农业科学与技术广东省 实验室茂名分中心,广东 茂名 525000;3.汕头市白沙禽畜原种研究所,广东 汕头 51582
4、1;4.韶关市畜牧研究所,广东 韶关 512000;5.广西壮族自治区药用植物园,广西 南宁 530010;6.广州禾图生物科技有限公司,广东 广州 510640)摘要:该文综述广东地方猪品种种质资源及遗传改良技术应用情况,提出全面收集和科学保存广东地方猪遗传资源的思路,摸清广东生猪遗传改良现状和急需解决的问题,并提出建议,加强优良新品种的选育推广,实施前沿技术研究攻关计划。关键词:广东;生猪;种质资源;遗传改良;基因编辑中图分类号:S828.3文献标识码:Adoi:10.19369/ki.2095-9737.2023.08.029Research on the Current Status
5、of Genetic Improvement of Pigs in Guangdong and the Application of New TechnologiesDONG Bo1,2,SUN Yiqiu1,CHEN Junpeng3,CHEN Xihao4,WU Wuwei5,XING Ke6,LIU Xinle1,WEI Wenkang1,2,BEI Jinlong1*(1.Agricultural Biological Gene Research Center,Guangdong Academy of Agricultural Sciences,Guangzhou Guangdong
6、510640,China;2.Maoming Branch Center of Lingnan Modern Agricultural Science and Technology Guangdong Laboratory,Maoming Guangdong 525000,China;3.Shantou Baisha Institute of Poultry and Livestock Breeding,Shantou Guangdong 515821,China;4.Shaoguan Animal Husbandry Research Institute,Shaoguan Guangdong
7、 512000,China;Guangxi Medicinal Botanical Garden,Nanning Guangxi 530010,China;6.Guangzhou Hetu Biotechnology Limited Company,Guanzhou Guangdong 510640,China)Abstract:In view of this,this paper reviews the application of germplasm resources and genetic improvement technologies of local pig breeds in
8、Guangdong,proposes to comprehensively collect and scientifically preserve the genetic resources of local pigs in Guangdong,find out the current situation of genetic improvement of pigs in Guangdong and the problems that need to be solved urgently,and make suggestions,including strengthening the bree
9、ding and promotion of excellent new breeds and implementing cutting-edge technology research plansKeywords:Guangdong,pigs,germplasm resources,genetic improvement,gene editing遗传育种与繁殖1112023.82020年12月中央经济工作会议提出,要开展种源“卡脖子”技术攻关,尽早实现种源自控。大力发展生猪种业,不仅符合国家和各省的政策,更属于国家和地方政策优先支持的领域和范围。当前,在外国种猪的冲击、非洲猪瘟等疫病影响以及选
10、育技术落后的情况下,地方猪在商品猪市场缺乏竞争力,导致许多珍贵的地方猪种质遗传资源被闲置甚至被遗弃,优质猪肉的开发愈发困难。因此加大地方猪种质资源的保存力度,利用全基因组选择、基因编辑技术等现代育种技术与常规育种相结合实行遗传改良计划,建立高效、精准的现代猪育种体系迫在眉睫。在地方猪种资源保护与开发利用方面,2017年广东省农业厅对广东省畜禽遗传资源保护名录(广东省农业厅公告第5号)进行修订,确定大花白猪、蓝塘猪、粤东黑猪、小耳花猪4个地方猪种为广东畜禽遗传资源保护品种,其中以两广小耳花猪为素材成功培育出的“壹号土猪”,成为全国地方猪资源化利用最成功的案例。因此深入对地方猪种资源调查、鉴评与遗
11、传改良,为南方育种素材创制和新品种(品系)培育提供坚实基础,对提升南方畜禽种业自主创新力、持续发展力和国际竞争力具有重大意义。1 广东地方猪改良政策依据为加快畜禽种业发展,国家出台一系列相关政策性文件,国务院办公厅关于加强农业种质资源保护与利用的意见(国办发201956号)指出,力争到2035年,建成系统完整、科学高效的农业种质资源保护与利用体系,资源保存总量位居世界前列,珍稀、濒危、特有资源得到有效收集和保护,资源深度鉴定评价和综合开发利用水平显著提升,资源创新利用达到国际先进水平。农业农村部办公厅关于加快生猪种业高质量发展的通知(农办种202012号)提出,生猪种业优势省份要整合企业、科研
12、力量,开展省内或跨省间的区域性联合育种,加强种猪生产性能测定,完善遗传评估体系,加快基因组选择等育种新技术推广和应用,持续选育提高种猪遗传进展,培育新品种、新品系,加快构建地方猪遗传资源DNA特征库,发掘优异基因,提高利用效率,加强地方猪的开发利用,坚持保用结合,以用促保,推动资源优势转化为产业优势。农业部办公厅印发的全国生猪遗传改良计划(20092020)中指出,我国生猪遗传改良工作为推进生猪品种改良进程,提高生猪生产水平,促进生猪产业持续健康发展作出重要的贡献,初步形成了育种、扩繁、推广和应用相配套的良种繁育体系,种猪质量明显提高。在取得成绩的同时,也清醒的认识到我国生猪育种存在的问题,如
13、育种体系不完善、新技术应用滞后等问题,与发达国家育种水平存在一定差距。为推动我国建成高效的优良猪种繁育体系,发展具有国际竞争力的现代化生猪种业,农业农村部于2021年再次印发全国生猪遗传改良计划(20212035年)(农种发20212号)。广东先后印发广东省畜禽种业振兴方案(20192023年)(粤农农函20191514号)、新时代广东省现代种业发展规划(20192025年)(粤农农办2019463号),提出要加强突破性优良新品种的选育推广,实施前沿技术研究攻关计划,建设种业协同创新平台,加快从常规育种向常规育种和分子育种并重转变,推进产学研联合攻关,培育一批综合性状优良、适应大面积生产需求的
14、新品种(新配套系),带动南方农业结构调整与产业升级。2019年,广东省政府办公厅印发关于加快推进生猪家禽产业转型升级的意见(粤府办201925号),提出要实施畜禽种业振兴行动,加强新品种(配套系)选育和扩繁,开展畜禽良种联合攻关,提升主要品种核心种源自给率和育种企业国际竞争力,打造一批“粤字号”特色优质畜禽产业品牌。2021年,广东省农业农村厅2021年广东省现代种业工作要点(粤农农办202143号)指出,要加快畜禽种业创新,组织开展省级特色畜禽良种联合攻关。2 广东地方猪遗传改良现状与存在问题2.1 广东地方猪遗传改良现状广东是生猪生产和消费大区,也是供港畜产品的桥头堡。近年广东地区以提升种
15、业自主创新能力为核心,全面深化种业体制机制改革,大力实施现代种业提升工程。据统计,2020年,广东省有种猪生产企业272家,出栏种猪235.68万头,约占全国总量1/10。广东省人民政府办公厅印发的关于加快推进生猪家禽产业转型升级的意见明确要求,到2025年实现广东生猪出栏量保持在3 300万头以上。以此推算,广东需要存栏母猪180万头,按照每年40%的更新率,每年需要更新种猪72万头。广东养猪历史悠久,地方猪种质资源丰富,根据国家畜禽遗传资源委员会最新发布的国家畜禽遗传资源品种名录(2021年版)显示,我国现存地方猪品种共83个,其中广东一省就占4个,分别是大花白猪、蓝塘猪、粤东黑猪、小耳花
16、猪。2021年9月,农业农村部印发生猪产能调控实施方案(暂行)的通知。方案提出,“十四五”期间广东能繁母猪保有量稳定在190万头左右,最低保有量不低于171万头。2.2 广东地方猪遗传改良存在的问题广东地方猪包括小耳花猪、粤东黑猪、梅花猪、蓝塘猪等土猪种质资源丰富,具备南方热带亚热带的优势遗传育种与繁殖112 2023.8特色。首先,广东地方生猪遗传改良和发达国家甚至北方都有差距,长期依赖国外引种。经过分析得出出现此类现状的原因包括育种工作效率低、种猪市场冗杂、地方猪种选育缺乏重视、育种技术落后等。其次,养殖场育种工作效率低。大部分猪场存在“重引进、轻选择”的观念。猪场基础设施设备落后、性能测
17、定不规范、养殖群体之间缺乏遗传联系等问题依然严峻。没有健全的养猪场、科研院所和技术交流部门三方联系机制,尚未建立起系统化、规范化的养殖管理体系。再次,种猪市场冗杂。尚未明确“原种养殖场扩展养殖场生产性养殖场”的养殖结构,没有建立纯种养殖、良种养殖和商品猪生产三者结合的养殖体系。最后,地方猪种选育缺乏重视。因地方猪种普遍缺乏连续繁育,养殖方向难以满足市场消费需求,尚未建立产业化生产模式。基因组选择、智能表型等关键技术应用普遍滞后,育种机制不完善,自主创新能力不强,疫病净化尚未落实到位。3 加强广东地方猪遗传改良工作的建议3.1 加强广东地方猪遗传改良的计划3.1.1 猪品种种质资源普查和征集运用
18、信息技术开发猪品种种质资源普查的线上采集系统,在各级农业农村行政管理部门的配合支持下,以线上问卷调查和养殖企业走访结合的形式,紧密联系广东猪业相关研发创新机构,充分调研“两场一基地”等种猪生产经营持证企业。通过这些方式,能够全面了解广东地方猪种的保护、开发利用情况。加上对其他大中小型生猪养殖企业及相关科研院所进行动态问卷调查,以了解广东乃至南方地区生猪新品种培育情况。3.1.2 调研生猪遗传改良现状和面临的问题对广东地区生猪养殖代表性企业、畜牧站等单位进行现场调研,摸清当地生猪遗传改良现状。在普查基础上,结合问卷调查和现场调研进一步厘清广东生猪遗传改良过程中存在哪些问题和困难。3.1.3 猪种
19、资源鉴评和储存采样收集特定地区的种质资源后在实验室进行基因组学和代谢组学进行深入鉴评,鉴评主要内容包含:遗传资源名称、分布区域、群体数量、主要特征特性等、保护现状、濒危状况、开发利用情况等。运用区块链技术建立猪品种种质资源数据库,调查结果要可用于南方猪品种资源志的更新。经过整理、整合并结合农民认知进行编目,明确下阶段南方生猪遗传改良工作总体目标和主要任务。构建包括重测序、基因注释、基因多态性、泛基因、QTL、选择标记位点、甲基化和肠道宏基因组的广东本地猪种基因库,从差异关联分析和功能注释等方面发掘抗逆性、肉质等优异性状遗传和表观遗传特性,为选育打下基础。3.1.4 建设育种资源数据库和协同创新
20、平台并且开展相关技术培训建设生猪遗传改良自主创新平台暨育种科技华南创新中心,邀请国内外知名专家和实践经验丰富的企业管理人员、技术人员,组织开设广东地区生猪遗传改良计划技术培训班以提升广东地区生猪育种的水平。与南方地区畜牧技术推广总站(牵头南方地区畜禽遗传资源普查、主导第三次畜禽遗传资源普查工作)建立技术合作、专家合作与智库支持。并定期举行网络课堂、论坛、会议等活动,将育种全产业链串联起来,加强技术服务和管理,健全产学研联合育种机制,提升品种创新和资源利用水平,构建全产业链育种数据体系。3.2 加强遗传改良技术水平的提升近年前沿分子生物学技术日新月异,应用水平突飞猛进,在种猪选育及地方猪鉴评中应
21、用得到广泛应用和快速发展,具体技术包括以下几点。3.2.1 基因组选择育种技术相比于传统的育种技术,基因组选择技术在育种进程上可加快一半以上,极大缩短新品种的培育时间。主要包括对肌内脂肪含量、嫩度、大理石纹、水分含量、失水率、肉色、pH值等在内肉品质性状进行全基因组关联分析(GWAS)之后利用比较基因组学和统计分析的技术,从序列比对和基因注释2个方面对结果进行解析。猪的很多生产性状属于数量性状,在积累了多年常规BLUP遗传评估数据的基础上,结合高通量测序手段,应用全基因组选择技术,选种的准确率大幅提高。基因组选择(GS)是从整个基因组SNP信息估算出单个SNP或不同染色体片段的效应值,不同效应
22、值之和即单体全基因组估计育种值(GEBV)1。随着SNP芯片在农业动物(猪、牛、羊)育种中使用越来越广泛,育种值估计的准确性也大大提高2。估计育种值准确性越高,基因组选择性越强。基因组选择育种技术较传统选择技术而言,可选择的性状更多,包括对低遗传力等进行标记。GS育种具有比传统育种技术更高的精确性和准确性,在实现早期育种、加速遗传进展、缩短世代间隔等方面都起着巨大作用3-6。3.2.2 基因编辑育种技术生物信息科学技术的发展,为优良猪种育种提供了很大帮助。尤其是全基因组选择和基因编辑等现代育种技术,在牛、羊、猪等畜禽上的诸多应用已展现其强大的效力。CRISPR-Cas9技术,是在生物基因组内定
23、点切割靶基因,由此产生靶基因的突变、置换和标记的基因组编辑技术。将全基因组选择技术和基因编辑技术与常规育种相结合,可建立高效、精准的现代猪育种体系,遗传育种与繁殖1132023.8生产具有瘦肉率高、氮磷排放量低、抗病力强且肉质佳等特点的优质特色肉猪,满足消费者对猪肉产品的多元化需求。以广东本地猪种为主要育种素材,围绕优质猪肉市场需求,基于前沿育种技术平台和人工智能辅助,与猪企合作培育优质、高效新品种(新品系),提高生猪养殖效益7-19。3.2.3 基因组、代谢组学在地方猪鉴评中的应用对南方猪种理化特性,如白蛋白、总蛋白、球蛋白、钙、胆固醇、碱性磷酸酶、肌酐比、肌酸激酶等指标进行测定,单独依靠一
24、个指标并不能进行全面的鉴评。还需要用代谢组学的方法,对生猪的免疫、血清生化、肉质、代谢指标等性状进行多种代谢物全面灵敏地检测,要用到代谢组学的技术和平台,包括基因组、转录组和代谢的多组学数据库。这是表型组智能测定中的关键技术,为挖掘地方猪优良性状基因和调控通路,提高分子育种的准确性,打下坚实基础。基因组学和代谢组学的调查结果可用于南方猪品种资源志的更新。3.2.4 多组学基因和育种芯片技术在地方猪遗传评估和改良中的作用对猪的肌肉生长、脂肪沉积、抗病抗逆等基因组功能元件、关键转录因子及相关miRNA、甲基化等进行多组学筛选和功能鉴定,提供序列变异等详细信息,解析性状形成和调控机理,为种猪遗传改良
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