奶牛育種的現狀與未來

在過去的幾十年里，家禽育種和發展的特點是豐富地應用了數量遺傳理論和方法來指導育種實踐。在奶牛育種中這一特點體現在:①大規模、規范化的生產性能測定(DHI);②人工授精技術的廣泛應用;③應用計算機技術提高種畜選擇的準確性。由于上述措施的實施,使得群體每年可以獲得1%~2%的遺傳進展。但值得注意的是,近年來這一進展的增幅趨于平緩。1超數排卵和胚胎移植技術20世紀40年代,為了防治當時流行的疫病,首先在奶牛生產中成功地應用了人工授精技術。目前人工授精在世界奶牛中的應用面在90%以上。人工授精對于育種的重大意義在于,借助它將優秀公畜的遺傳物質通過冷凍精液,在時空上不受限制地傳遞到任何地方。因此,以人工授精為技術基礎的奶牛育種方案(即所謂的AI育種體系)在過去的幾十年中對牛群的遺傳改進起了決定性的作用。超數排卵和胚胎移植技術可以大大提高優秀母牛的繁殖力。目前胚胎移植技術已經產業化生產和商業化運作,但由于成本過高,胚胎移植的應用受到一定的限制。研究表明,在奶牛性別控制領域,X、Y精子分離技術的成功為時尚早,而胚胎性別鑒定的分子生物技術方法已完全成熟。在美國和加拿大的一些胚胎公司,胚胎性別鑒定已成為正常的服務項目,而我國的胚胎性別鑒定技術也已達到應用水平。上述現代生物技術可以大大提高奶牛的繁殖力,有望成為系列生物技術應用于育種工作中。為達到這個目標,目前正在就提高技術的穩定性,改善技術實施的效率和降低使用技術成本的方向上進一步強化研究。與此同時,從育種角度出發,如何將現代生物技術更高效地應用于奶牛育種方案,以求建立一套全新的育種體系的研究工作也在加緊進行中。2牛的移動繁殖2.1場式moet核心群育種方案目前有兩種類型的核心群育種方案。其一是將參加核心群育種的供體母牛、受體母牛和有關的后備牛集中飼養在1個或少數幾個牛場,并集中進行性能測定和實施胚胎移植,可稱之為場站式MOET核心群育種方案。其二是多個奶牛育種場聯合建立組合式MOET核心群育種方案。兩種MOET育種方案的共同特點是大幅度縮短了世代間隔。對AI育種方案最大的改進是在公牛的選擇上主要使用了祖先和同胞的信息,避免了進行大規模的后裔測定。研究表明,改進后的方案可使公牛產奶性能遺傳鑒定需時縮短40%以上。場站式MOET核心群育種體系又可分為封閉群和開放群兩種。在封閉式核心群方案中,奶牛不與其他畜群進行遺傳物質交換;而在一個不大的核心群中又進行著非常嚴格的選擇。顯然該方案中近交系數遞增很快,因此群體內遺傳變異度下降。鑒于此情況及從經濟角度考慮,人們還是比較偏愛開放核心群。場站式MOET核心群育種系統的技術要點有以下3點:①在核心群中對供體母牛及其全同胞、半同胞姐妹進行嚴格的產奶性能、生長發育性能測定,此外還對其一些生理生化性能參數進行測定。因此,也有人將這樣的核心群稱作“母牛測定站”。②為了選擇核心公牛,需對其全同胞、半同胞進行性能測定。通過公牛的雄性同胞測定生長發育性能;通過雌性同胞測定產奶性能。③將優秀母牛作為供體牛進行多次重復超排。在核心群內集中測定的是遺傳力中等的生產性狀,而對低遺傳力的性狀(如繁殖力和抗病力等),僅靠核心群內的測定是不夠的。為此有兩種解決的途徑:其一,探索一些遺傳力高,測定簡單,與上述性狀緊密相關的間接選擇性狀,目前荷蘭、丹麥的研究工作者正在向此方向努力。其二,有人建議在核心群外建立一個規模大的“測定群”,以期得到核心群中被測后備牛的較大規模的半同胞組,當半同胞組達200頭以上規模時,低遺傳力性狀的選擇是有效的。此外,從數量遺傳學觀點出發,核心群飼養管理條件應基本接近一般牛場水平,以避免在豬育種中常出現的測定站的基因型與環境的互作效應。2.2核心群育種體系這一育種方案的原則是經過選擇的公牛母親來自各個育種牛場,和公牛父親一起被看作是開放式核心群。這個核心群的組成和結構處于動態,即經常有母牛和牛場被選入核心群體系,也經常有母牛和牛場離開核心群。在核心群范圍內的這些牛場對優秀的母牛進行著高強度的胚胎移植,以求獲得進行生產性能測定所必需的全同胞和半同胞組。這一育種體系的優點在于,它在實施育種措施時有很大的靈活性,生產性能測定的基礎是范圍較大的全同胞、半同胞的信息。但是由于牛場和牛只分散,使得一些性狀(如飼料利用率、能量轉化率)測定值的可靠性不像固定核心群那樣高。因此,應加強各參與場的檢查、監督、專家的咨詢等組織措施,以求提高現場測定的準確性和說服力。此外,性能監測的專門組織應注意測定MOET后代的頭胎產奶性能,并力求測定的同胞合理地分布在特定的牛場中。上述這種組合式MOET核心群育種體系已在歐洲的一些小奶牛品種(如平茨高和安格勒)牛中實施。但實踐證明,這種育種體系的費用要高于場站式核心群。就性能測定而言,將胚胎或者說后代分布到更多的牛場是十分必要的。因此,從生物技術實施上要求集中沖胚而分散移植。在組合式MOET育種體系中,比較容易建立一個測定群,測定來自核心群的公牛后代,通過不可忽略的后裔測定解決準確選擇低遺傳力性狀的問題。3可采用胚胎克隆技術進行群體遺傳改良胚胎克隆技術將逐漸成熟,并作為實用育種技術得到應用。有關胚胎克隆技術與育種體系結合的問題還需進一步研究。克隆技術可以獲得遺傳同質的一組家畜,任何一個克隆同胞都是一個帶有全部同樣優點和缺點的拷貝。對于生產者而言,被克隆的個體經過準確性能測定,確定無疑是高產牛,則可通過克隆得到其最保險的遺傳同質的母牛并用于生產。研究結果表明,如果現行育種方案每年獲得的遺傳進展為2%的話,那就意味著全群奶牛平均產奶量從6000kg增長到8000kg需要20年系統的育種工作。若采用胚胎克隆技術,可將上述時間縮短到10年。奶牛群體遺傳改良的關鍵問題是,如何準確地選擇種公牛和種母牛;如何克服母牛繁殖力很低(即便進行胚胎移植,也不過每年最多獲得5~10個母牛后代)的弱點;如何減少全同胞個體間遺傳物質的隨機抽樣誤差,使其估計育種值更為精確。解決以上問題的最佳途徑是胚胎克隆系列生物技術,通過它可以獲得較大量的同質個體。目前在生物技術應用于奶牛育種的研究領域中,進一步提高胚胎性別鑒定技術和克隆技術的效率固然十分重要,但如何對單個克隆個體進行準確的生產性能測定以及如