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加快中国奶牛群体遗传改良需要充分利用发达

2010-7-29 01:08| 发布者: admin| 查看: 2073| 评论: 0

摘要: 加快中国奶牛群体遗传改良需要充分利用发达国家的优异遗传资源和先进的育种技术 A.前言 A-1 放弃牛海战术,提倡“牛不在多而在良” 近几年,中国奶业继续保持快速增长。2005年奶牛存栏总头数达1216万头,比98年增长 ...

加快中国奶牛群体遗传改良需要充分利用发达
国家的优异遗传资源和先进的育种技术

        A.前言
        A-1 放弃牛海战术,提倡“牛不在多而在良”
        近几年,中国奶业继续保持快速增长。2005年奶牛存栏总头数达1216万头,比98年增长789万头,年平均递增率16%;奶类总产量2865万吨,比98年增长2120万吨,年平均递增率21%;全国人均奶类占有量达到21.7千克,比98年增长16.6千克,年平均递增率23%。奶牛业已成为畜牧业发展最快的产业。不过,中国奶牛群体质量差的现状仍然如前,2004年平均单产3,645千克,分别是世界平均水平的61%和发达国家平均水平的43%。实际上中国过去几年牛奶总产量的增加依然凭赖传统战略,即韩信点兵,多多益善,主要靠牛海战术,迅速大规模扩群。如此做的结果造成有限资源大量浪费,人口密集区域环境污染严重,农村奶牛业效益急剧下降。众所周知,影响奶牛业效益有四类技术:遗传育种、营养饲料、饲养管理和疫病防治。在这四类技术中,遗传育种技术贡献最大,达到了40%。其实,早在50多年前,毛主席就高瞻远瞩地认识到“种”对农牧业生产发展的重要性,亲手制订了盛极一时的农业“八字宪法”:“水、肥、土、种、密、保、工、管”。经过长达半个多世纪的反复实践,现在仍然有其价值,特别是“种”一字。“春种一粒粟,秋收万颗籽”和“好精一支,增奶数吨”就是广大农民对“种”重要性的真实评价和称赞。中国奶牛业要进一步发展,需要借鉴发达国家的成功经验,即高效奶牛业,而高效奶牛业的核心则是高产奶牛群,创建高产奶牛群必须依靠先进的遗传育种技术和优良的遗传育种物质。可惜中国目前这两条都不具备。那如何办呢?本文作者曾在北美著名奶牛育种公司工作十数年,对北美奶牛群质量的提高做出过显著贡献,有着极为丰富的奶牛育种经验和技术,愿在本文中,对中国奶牛群如何有效进行改良阐明自己的观点。
        A-2 中国奶牛遗传育种系统的现状
        中国和发达国家在奶牛遗传产业体系中几乎每一环节都存在着很大距离,包括每年参加后裔测定公牛的数量和质量、纯种公母奶牛的系谱登记、牛奶质量检测和产量记录,以及体型外貌测定等。中国目前还没有全国性的荷斯坦奶牛数据库,加入DHIA的母牛总头数迄今仅8万头。政府部门和行业协会也没有承担责任。只有极小部分母牛采用验证公牛进行繁殖,而绝大部分采用非验证公牛精液配种。大量母牛都是与随机的非验证荷斯坦公牛交配,而荷斯坦品种是其唯一的选择标准。配种目的是设法使母牛怀孕生犊,继续产奶,但极少考虑后代品质。这种随机繁殖计划的遗传水平是不可靠的,系我国在过去30年里奶牛遗传改良进展缓慢的根本原因。


        基于使用公牛的遗传水平,目前中国奶牛遗传改良计划可以分为3个层次或水平:
        1)品种遗传水平改良
        指用荷斯坦公牛对我国土种黄牛进行改良,搞级进杂交,最终目标是将中国黄牛改良成荷斯坦奶牛,时间跨度约为10-15年。对原有荷斯坦牛群,则进行本品种繁育,目标是保持荷斯坦的“纯种”水平。这些改良工作的目标只是停留在品种的平均水平,仅仅注重荷斯坦“血液”的百分比和纯种化。这种手段已被证明是增加荷斯坦奶牛数量经济而有效的方法。然而,这种基于少量遗传信息和仅将公牛作为繁殖工具之用的做法是非常不科学的,并不能带来持续性的遗传改良。在中国许多地方,仍旧使用该法去生产更多的奶牛。此法虽使中国奶牛数量由1978年的500,000头增加到1996年的大约4,500,000头,但是实际上在这段时间内(将近30年)我国奶牛群体的遗传水平并没有实质性提高。值得一提的是,所谓的品种水平也是过去几十年的旧品种水平,业已发生了退化,而不是国外的现代品种水平。 


        2)家系遗传水平改良
 在美国和加拿大,大约有20-25%的牛群采用非验证年轻公牛精液繁殖。这些年轻公牛拥有非常好的系谱,但是后裔测定结果还没有出来。使用这一方法的优点是可以提前4-5年,但是风险也不小。在过去10-15年间,中国开始从加拿大和美国引进非验证年轻公牛。黑龙江、北京、陕西和上海等种公牛站进口了上百头年轻公牛。它们是北美明星公牛家系的儿子,具有很好的系谱,其父母均经过严格遗传评估。由于不知道年轻公牛个体的具体基因型和育种值,所以用家系平均数作为估计值。实际上,明星公牛的儿子自己成为顶尖公牛的机会很小,因为儿子们的遗传水平也呈正态分布。不过,这些年轻公牛比较经济合算,其平均遗传水平又比中国本土生产的荷斯坦公牛要高出不少。另外,它们也比那些仅仅依靠品种作为选择标准、系谱不清、父母未经遗传评估的公牛可靠得多。所以,这些公牛现已成为现阶段中国奶牛遗传改良的主力军并为中国奶牛群带来了巨大的遗传改良效益。
        如果一头母牛是美国名牛黑星的孙女,单凭这一点就价值不菲,但她的遗传水平却是很不稳定的。因为并不知道她父亲的真正遗传水平,这要通过她父亲的所有女儿的产奶量和体型外貌来评估。这头女儿可以预测的育种值仅为黑星本身育种值的1/4,效率很低。当前,几乎所有的公牛站都从美国和加拿大进口年轻公牛以出售精液,或者直接销售进口年轻公牛精液,确实经济实惠。他们实际上都处于家系遗传改良水平。 


        3)个体遗传水平改良
         指使用验证公牛对牛群进行改良。因为此时这些优秀公牛和母牛个体的遗传潜力已经十分清楚,奶农可以针对自己每头母牛的具体条件选择不同公牛,对该母牛扬优剔劣(如产奶量低、乳蛋白量差、乳房结构和肢蹄结构有缺陷等),培育下一代更为优秀和理想的儿子和女儿。国外现已能够做到用计算机选配,为母牛挑选最佳配偶公牛。即将母牛有关数据输入计算机育种系统并给出育种目标参数,计算机再根据用户指令在其庞大的公牛资料库中遴选出一组与该母牛最适配的公牛。奶农最后从中挑选中意的公牛为该母牛配种,这是电子化的选种选配。显然,只有在这个水平上,我们才能真正将优秀个体的基因在群体中扩散,象发达国家一样,使群体获得最大限度的改良。计算女儿(或儿子)育种值(BV)的简单公式可表述如下:
        女儿(或儿子)育种值=0.5父亲育种值+0.5母亲育种值                    (a)

        传递优良基因最有效的方法是广泛利用验证公牛精液通过人工受精(AI)配种。过去,中国没有使用此法主要是验证公牛精液太贵,每支平均为120元,这对大部分中国农民来讲价格确实太高。他们几乎每支只愿支付少于40元的价钱。在一些地区,每支在5元以下的精液仍被使用,很明显其结果会很差。不过,现在情况已有所变化,一些奶农已开始认识到为了得到较好的经济回报而使用较贵但质量高的精液是值得的(每支120元能很容易地通过增加女儿奶产量来多获得1600-2400元利润)。2003年春天,北京奶牛中心从美国引进了两头验证公牛,这标明中国已经开始进入利用个体奶牛遗传水平改良的新阶段。
        使用验证公牛精液可知道公式(a)的公牛部分。但是,中国大部分母牛的育种值却无法估算,因为这些母牛并没有进行系统性的登记、检测或记录以及遗传评估。中国要完全地使奶牛遗传基因改良达到个体水平,还有待时日。只有满足这两个条件:1)验证公牛精液广泛使用;2)建立国家奶牛遗传登记/评估系统,才有可能保证中国奶牛群遗传育种改良可持续发展。
        B.奶牛群体改良技术——公牛
        B-1  公牛影响

        虽然对任何单个动物来讲,公牛和母牛对其后裔育种值各贡献自身一半,但公牛可借人工授精与成千上万的母牛交配,故而对群体改良影响较大。同时公牛因选择强度大而其育种值比母牛要高,所以母牛群体遗传改良是通过大规模使用优秀公牛精液,即人工受精来实现的。
奶牛群体遗传结构可大致分为两部分:一小部分用于纯种繁育顶尖公母牛,其经营目标是培育超级种公牛;另外一大部分为商业性公母牛,其经营目标是生产牛奶及牛肉。这两部分又有四条通径组成遗传传递关系。
        1)父本到儿子:这是一条最重要的通经,对群体改良贡献为41%。奶牛遗传公司的主要育种目标是培育种用顶尖公牛,这样顶尖的公牛称为儿子的父本。一个大公司3-5年才会出现一头,一般来自最优秀的谱系。这样的公牛全世界每年也就5-10头。这些公牛大部分用来和最优秀的种母牛配种,精液价格也最高,每支可达500元以上。一个好儿子的父本可能有数万个儿子,但真正的“接班人”只有一头,于是便成为众多同父兄弟中的一颗灿烂明星。
        2)父本到女儿:那些稍微差一点的公牛便为生产母牛服务,它们的遗传水平也相当高,对群体贡献为27%。这部分公牛叫(生产)母牛的父本。其精液价格每支为80-360元左右。
        3)母本到儿子:所有种用公牛的核心母本都叫儿子的母本,这些母牛有非常优秀的系谱和生产性能,由一些专门的纯种繁育者进行培育,它们的主要经济来源是向奶牛遗传公司出售顶尖公牛的儿子,其中相当一部分是通过胚胎移植技术生产的。这部分母牛仅占到整个母牛群体的千分之一以下,对群体改良贡献为 29%。
        4)母本到女儿:这些生产母牛的母亲大部分用于商业性牛奶生产,其大部分女儿用来更新生产群,她们是群体遗传改良金字塔结构中最底层的最终受益者,对群体改良贡献为3%。

 

表1  不同遗传通径对群体改良的相对贡献率

        因此,公牛对牛群基因改良的直接影响为68%(41+27,表1)。雌性主要通过母亲遗传儿子的方式对牛群改良的直接影响是29%,而其直接对女儿改良的影响仅3%。很明显,选择和利用遗传优良的公牛大规模地繁殖将对牛群基因改良产生最大影响,同时也是中国奶业发展至关重要的一项策略。
        在北美,全国范围内的登记和记录系统包括:牛群改良协会(DHIA)负责牛奶质量测定和数量纪录;品种协会(如美国荷斯坦协会)负责纯种登记、系谱和体型外貌鉴定的数据库及遗传评估。
        在其它方面,公牛培育包括:品种协会、牛群改良协会、人工授精组织,以及后裔鉴定和遗传评估。验证公牛冻精是高技术的基因材料,需要遗传产业(公牛站)、奶农、政府、院校和研究机构的共同努力。公牛全球排名是一个国家奶业总体发展水平的综合性反映,包括:数据分析、计算机应用技术、生物技术应用,以及奶牛遗传繁殖系统。这些综合因素造就了过去50年间奶制品生产大国的奶牛遗传改良成就。
        B-2  人工授精
        这是增强公牛对群体遗传影响最主要的技术,是将个体优良基因由选择的公牛普及到整个群体最有效的方法。一头优良公牛能生产成千上万甚至百万支的冻精用以配种遍及全国,有时(超级公牛)遍及全世界的牛群。
2001年,美国牛冻精总销量超过1400万支,其中1300多万是荷斯坦冻精;其余约800万是其他品种奶牛和肉牛的冻精;市场价值超过4亿美元(每支15美元)。


        表2     2001年美国精液销售


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