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一种新的猪育种方法:代谢组学,解决猪难测指标选育问题

养猪业2020-11-21 11:17:55

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基因组选择、全基因组测序、最优贡献选择和基因编辑等育种新技术正在飞速发展。核磁共振(NMR)技术是一种新兴的代谢组学选择技术。核磁共振代谢组学测量来自个体的样本中的所有代谢物。

  代谢组学选择可以将整个代谢组数据与表型、家系和基因组数据相结合,提高难测性状的遗传进展。代谢组是一个样本中完整的代谢物集合,在DNA和表型之间形成了链接。

  

  基因组选择、全基因组测序、最优贡献选择和基因编辑等育种新技术正在飞速发展。核磁共振(NMR)技术是一种新兴的代谢组学选择技术。核磁共振代谢组学测量来自个体的样本中的所有代谢物。

  

  这套完整的代谢物-被称为整个代谢组学数据-与生物途径中的生理活性水平相关,这些生理活性在DNA水平上启动,并最终导致性状表达。生理活动的水平反过来又受到个体从父母那里遗传的基因以及来自环境的调节。整个代谢组学数据和遗传基因之间的这种联系可以用来提高猪理想表型性状的遗传潜力,如饲料效率和肉质。

  

核磁共振波谱仪

  

  利用核磁共振波谱仪对猪的血液样品进行了核磁共振(NMR)测量。-图片:瑞典核磁共振中心

  

  增加遗传潜力

  

  通过选择基因优良的候选基因作为下一父母代,人工选择增加了猪的遗传潜力。由此导致的遗传潜力的增加——以下简称为遗传增益——是我们可以预测每一代候选选择的育种值的准确性的直接结果。育种值越精确,我们选择遗传优势候选品种的概率就越高,从而获得更高的遗传增益。

  

  不幸的是,猪和其他物种的大多数性状育种值的准确性都很低。大多数性状的范围是10-40%,这突出表明我们理论上可能实现的遗传增益的一小部分。主要原因是目前用于预测育种值的信息-表型、系谱和基因组数据-不能充分描述猪的遗传潜力。显然是需要其他信息来源的,这就是整个代谢组数据发挥作用的地方。

  

  “饲料效率是一个明显的特征,整个代谢组数据可能提供尚未被利用的信息”

  

  提高饲料效率的遗传增益

  

  先前的研究表明,代谢组选择可以增加遗传增益。对于猪的饲料效率,可以提高25%。饲料效率是一个明显的特征,其中全代谢组学数据可能提供的信息尚未开发,因为费用问题和在个体水平上进行精确测量的困难。事实上,大多数生猪育种计划并没有记录所有候选者的表型饲料效率信息。

  

  肉质的潜在益处

  

  实现难以测量性状的遗传增益具有挑战性,因为没有准确的表型,个体动物的遗传潜力就无法估计。代谢组学选择可能对肉质等性状特别有利,因为这在活体选择中很难测量,而且信息通常只能从屠宰过的同父异母同胞那里获得。

  

  联合研究项目

  

  DanBred 是丹麦生猪育种计划,在开发和实施最新的先进育种技术方面有着悠久而坚实的历史。例如,基因组选择,包括对所有育种候选品种的DNA测试,自2010年以来一直是育种计划的一个组成部分。现在,该公司立志于为一种新的选择方式设定计划,该项目于2020年1月启动,该项目是一个关于猪和大麦代谢组选择的联合研究项目。

  

  该研究项目旨在通过与丹麦猪研究中心(DPRC)、北欧种子和奥胡斯大学(AU)的合作,开发新的方法来开发代谢组学以获得遗传增益,并评估猪代谢组学选择的潜力。这家育种公司专门致力于提高饲料效率和肉质的遗传增益。该项目的部分资金来自丹麦环境和食品部的绿色发展和示范计划,约110万欧元。

  

  提高进料效率与环保

  

  预计饲料效率的进一步提高和进料量的逐步减少也将导致二氧化碳排放量的减少。这和基因选择的所有影响一样,将是永久性的,而且会在几代人之间累积,这对养猪者自然是有利可图的。丹布雷德计算出,到2050年,饲料与生长的比率将减少约0.3公斤的饲料每公斤生长-在预期的基础上,不考虑代谢组的选择。这相当于每头猪的成本降低约5.40欧元,二氧化碳排放量每年减少15万吨二氧化碳当量。

  

  预计饲料效率的进一步提高和采食量的逐步减少也将导致二氧化碳排放量的减少。这和基因选择的所有影响一样,将是永久性的,并且会在世代之间累积——这对养猪业来说自然是有利的。丹麦育种公司计算,到2050年,饲料转化率将减少约0.3,在预期的基础上不考虑代谢组选择。这相当于每头猪减少约5.40欧元的成本,每年减少相当于15万吨当量的二氧化碳排放。

  

  肉质惠及消费者

  

  肉质是消费者注重的一个重要项,因此肉质也是项目的一个组成部分。这就是为什么测量肌肉内脂肪的水平也是一个重点。

  

  传统上,肉质是在屠宰的动物身上进行测量的,这限制了从大量繁殖候选品种中测量表型的可能性。预计代谢组学的选择将有助于对丹育杜洛克肉品质的新认识,这是一种需求量很大的品种,特别是在南欧。此外,它还将使偏爱具有特定肉质的猪肉的市场能够有针对性地生产产品。

  

  近年来,国外猪育种进展迅速,除了生长性能保持持续进展外,产仔数也得到迅速提升,PSY达30已成为常态。当前在肉质等其他形状上的研究还在进行。这是一项新的育种手段,预计可以为丹麦种猪选育再添助力。反观国内,近年来国家层面的育种进步也很多,例如基因组选择,但很难落到实处,种猪场更关注经济性状和销售,或育种技术力量相对薄弱。尤其经历非瘟影响,育种几近中断。中国猪遗传进展受到大的制约和影响,预计未来一段时间还需要大量从国外引种以提升我们的繁殖、经济型状。

  

  引种-退化-再引种的现状不知道何时能改变。

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