豬育種新技術(shù)中國種豬信息網(wǎng)培訓(xùn)資料

1、豬育種新技術(shù)中國種豬信息網(wǎng)育種新技術(shù) 全基因組選擇 育種目標(biāo)的變化 測定技術(shù)的變化全基因組選擇 什么叫全基因組選擇為了進(jìn)一步提高育種的效率，T.H,Meuwissen等提 出 了 一 種新的標(biāo)記輔助選擇方法，即全基因組選擇（Genomic selection,GS）。該方法假設(shè)覆蓋全基因組上的高密度SNPs標(biāo)記中至少有個SNP與 QTL處于連鎖不平衡關(guān)系，利用SNP估計每個QTL的效應(yīng)，從而獲得個 體 的 全 基 因 組 估 計 育 種 值 （Genomic estimated breeding value, GEBV）。 它與標(biāo)記輔助選擇的區(qū)別隨著分子遺傳學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大量與豬經(jīng)濟(jì)

2、性狀相關(guān)聯(lián)的基因或分子標(biāo)記,例如,雌激素受體（ESR）基因、胰島素樣生 長 因 子 （IGF2）基因和蘭尼定型受體（RYR1）基因等。標(biāo)記輔助選擇（MAS）方法可以準(zhǔn)確、快速地對目的性狀進(jìn)行選擇，在豬育種中得到了廣泛應(yīng)用，但是其估計位點效應(yīng)范圍有限且取得的遺傳進(jìn)展較小。 全基因組選擇的優(yōu)點不僅可以提高選擇的準(zhǔn)確性，尤其是一些低遺傳力性狀、難以測量的性狀、限性性狀、生長后期測定的性狀、屠宰性狀和免疫力等，還可以在動物出生時或者胚胎期即可預(yù)測 GEBV，從而縮短世代間隔，大大提高遺傳進(jìn)展。 全基因組選擇商業(yè)化應(yīng)用在豬的全基因組測序完成后，A.M.Ramos等對商業(yè)品種杜洛克（34頭）、皮特蘭（23

3、頭）、長白豬（29頭）、大白豬（36頭）和野豬（36頭）共5個品種的DNA分別混池，采用全基因組重測序方法鑒定出數(shù)十萬個SNPs，并從中選擇設(shè)計出PorcineSNP60 Beadchip。該SNP芯片共有64232個SNPs，檢出率可達(dá)97.5%，SNP信息可靠。 隨著豬60kSNP芯片的商業(yè)化和測序的成本不斷降低，全基因組選擇方法成為在豬育種領(lǐng)域的新熱點，并已經(jīng)從試驗階段逐步走向應(yīng)用階段，成為未來長期最大化提高遺傳進(jìn)展的育種新技術(shù)，將對中國豬種遺傳改良發(fā)揮巨大的推動作用。 全基因組選擇的過程實施全基因組選擇需要具備一定數(shù)量、并記錄相關(guān)性狀的參考群體和適宜標(biāo)記密度的SNP芯片，構(gòu)建表型值與標(biāo)

4、記信息的預(yù)測方程，最終利用預(yù)測方程計算候選個體標(biāo)記信息的GEBV，而候選個體無需 其 表 型 記 錄，通 常 在 其 出 生 后 便 可 以 預(yù) 測GEBV，計算GEBV的過程大致分為以下步驟： （1）利用SNP標(biāo)記推導(dǎo)出每個個體在每個QTL上的基因型， （2）估計每個QTL基因型在性狀上的效應(yīng)， （3）所有QTL效應(yīng)值的總和便是候選個體的GEBV HYBOR 公司，保育豬進(jìn)入測定舍時戴上專用耳標(biāo)，采集其耳組織，然后提取 DNA，每頭測定幾萬個 SNP，由電腦進(jìn)行系統(tǒng)分析，然后采用基因組育種值 BLUP 綜合指數(shù)（GBLUP）作為輔助選擇的依據(jù) 有效群體規(guī)模A.M.Haberland等建議對豬

5、進(jìn)行全基因組選擇時，參考群體至少要達(dá)到1000頭，每個家系建議測定40-50頭。有效群體的大小會直接影響全基因組育種值的準(zhǔn)確性 全基因組選擇的應(yīng)用研究豬60kSNP芯片商業(yè)化后，使得全基因組選擇在豬育種中的研究和應(yīng)用具有可實施性和操作性。大量研究表明，利用該SNP芯片得到的GEBV具有較 高 的 準(zhǔn) 確 性。 在肉質(zhì)方面E.Gjerlaug-Enger等利用豬60kSNP芯片對長白和杜洛克豬的肌間脂肪進(jìn)行全基因組選擇，GEBV的準(zhǔn)確性（0.63）明顯比傳統(tǒng)選育方法（0.36）高。 全基因組選擇的實際應(yīng)用近年來，全基因組選擇已經(jīng)成為豬育種界的熱點，全球各個知名豬育種公司已經(jīng)將該技術(shù)作為新的育種手

6、段實施應(yīng)用，并且少數(shù)大型豬育種公司對豬的大量性狀和品系都實施了全基因組選擇。 PIC作為全球最大的種豬改良公司，擁有全球最大的豬育種數(shù)據(jù)庫，包括了超過2000萬頭豬的系譜信息、大量的性能測定數(shù)據(jù)和基因型分型信息，有利于實現(xiàn)基因潛力的最大化。 PIC公司對產(chǎn)仔總數(shù)、生長速度、采食量和眼肌面積性狀進(jìn)行選擇，普通EBV分別為0.25、0.29、0.27、0.28，而采用全基因組選擇得到GEBV的準(zhǔn)確性較高，分別為0.42、0.50、0.50、0.51。 PIC還持續(xù)對pH24、大理石紋和肌內(nèi)脂肪含量等肉質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行選育，使16系公豬的后代肌內(nèi)脂肪含量提高到3.5%，眼肌、后腿肌肉pH24為5.8。 自

7、 2010 年，丹麥已經(jīng)在杜洛克、大白、長白上應(yīng)用基因組選育。在 2013 年這一年，丹麥利用基因芯片測定的數(shù)量已達(dá)到 24 000 頭。2013年丹麥的年平均斷奶數(shù)達(dá) 30.3 頭。 在德國，皮特蘭良種登記協(xié)會采用豬60kSNP芯片進(jìn)行父系育種，主要針對生長速度、屠宰率和肉質(zhì)性狀進(jìn)行性能測定，并建立了最初的參考群。 目前，國外只有荷蘭的Hybor公司、丹麥的丹育公司、加拿大的TOPIG公司等育種技術(shù)先進(jìn)的大型國際化公司投入大量資金研發(fā)，掌握并應(yīng)用全基因組選育技術(shù)進(jìn)行種豬遺傳改良。 在中國，廣東溫氏食品集團(tuán)率先采用全基因組選擇技術(shù)對飼料利用率、日增重、肉質(zhì)等性狀進(jìn)行選擇，2013年選育了1頭杜

8、洛克特級種公豬，并開始配種應(yīng)用。 低密度芯片的應(yīng)用隨著全基因組選擇方法在豬育種中進(jìn)入應(yīng)用階段，一些研究人員開始關(guān)注其經(jīng)濟(jì)效益，雖然全基因組選擇可以提高準(zhǔn)確性，但是需要昂貴的費用進(jìn)行基因型分型，約1000元/頭，并且豬的世代間隔較 短，該 技 術(shù) 應(yīng) 用 受 到 了 一 定 的 阻 礙。眾多研究表明，降低芯片密度是降低費用的主要方式。 在低密度芯片中增加已知性狀關(guān)聯(lián)的SNP標(biāo)記，設(shè)計開發(fā)高效的低密度SNP芯片和應(yīng)用，為豬育種提供更高性價比的全基因組選擇技術(shù)。目前GeneSeek公司已經(jīng)開發(fā)出了豬9kSNP芯片，其中挑選的SNP位點與疾病和其他經(jīng)濟(jì)性狀直接關(guān)聯(lián)，如生長和肉質(zhì)等。 國家重視農(nóng)業(yè)部關(guān)于

9、推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的實施意見（農(nóng)發(fā)20171號）中強(qiáng)調(diào)，加快現(xiàn)代種業(yè)創(chuàng)新，“加快推進(jìn)畜禽水產(chǎn)良種繁育體系建設(shè)，加強(qiáng)地方畜禽品種資源的保護(hù)與開發(fā)，推進(jìn)聯(lián)合育種和全基因組選擇育種，推動主要畜禽品種國產(chǎn)化”育種目標(biāo)的變化 二十一世紀(jì)選育目標(biāo)在瘦肉率、飼料利用率和生長速度的基礎(chǔ)上增加了肉質(zhì)、抗病性、母豬使用年限等。 丹麥在母系豬長白和大白的選育上，權(quán)重第一不是繁殖性能，而是料重比，30 kg 100 kg 的料重比占 42 ， 丹麥歷年來都在堅持選育屠宰率，因為其可以帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 目前，丹麥在選育 14P，原因是丹育豬產(chǎn)仔太多，現(xiàn)在強(qiáng)制每頭母豬只可帶 14 頭仔豬 還有一個很有意思的性狀

10、合群性，現(xiàn)在丹麥認(rèn)為從一欄中選育出最好的一個不一定是最好的，而是認(rèn)為某一群生長最快、貢獻(xiàn)最大才是最好的。 根據(jù)消費市場、生產(chǎn)現(xiàn)場結(jié)合起來考慮選育性狀，要有自己的分析判斷，而且要持之以恒，不能朝令夕改。 國際上育種公司的目標(biāo)越來越一致，選育將從現(xiàn)在的外形選育逐步過渡到由屠宰場決定種豬的優(yōu)質(zhì)與否中國呢？種豬場產(chǎn)品是種豬不是豬肉，買種豬看體型，所以要發(fā)展到由屠宰場決定育種目標(biāo)有一段時間 要引領(lǐng)市場，特別是在肉質(zhì)的改善方面，要有前瞻性。屠宰場一旦覺醒，消費者一旦對肉質(zhì)提出要求，具體實現(xiàn)要3 、 5 年以后，所以育種要先知先覺。測定技術(shù)的變化 CT技術(shù)的應(yīng)用CT測定種豬。目前這套先進(jìn)的設(shè)備只有 2 家公

11、司在用，挪威的Norsvin 和美國 CG 公司，而且也將在中國設(shè)置 CT 研發(fā)中心，公司對育種方面非常重視。對豬體進(jìn)行一系列掃描之后，可以精確預(yù)測胴體的組成成分。與傳統(tǒng)的超聲波技術(shù)相比，用這種技術(shù)預(yù)測胴體肌肉、脂肪和骨骼產(chǎn)量的準(zhǔn)確率分別可提高6.4、5.6和15.0。 對于屠宰商和零售商來說，CT還有一個更加突出的優(yōu)點，那就是可以測出不同大分切部位（背脊部、后腿部、腹脅部和肩胛部）當(dāng)中的肌肉產(chǎn)量。 稱重豬個體專用籠秤是種豬稱量的必需設(shè)備，不可簡單采用磅秤等代替，最好使用帶有保定功能的籠秤，可以在完成稱量的同時一次性完成測膘等工作，有效節(jié)約時間籠秤的精度和具備動物稱重模式，能最大限度地減少傳統(tǒng)

12、電子籠秤的人為誤差 目前主要使用的有電子籠秤和機(jī)械電子籠秤 2 種推薦使用的籠秤精度為 0.1 kg，靜態(tài)模式允許偏差 0.05 kg，動物模式允許偏差0.1 kg 科學(xué)使用籠秤，尤其是電子籠秤清洗和使用中避免對電子部分的污染碰撞等，如傳感器、轉(zhuǎn)換器和儀表。同時還要注意設(shè)備的預(yù)熱、放置平穩(wěn)和保護(hù)等使用要點。從流程上講，還得注意空腹 12 h 的規(guī)定，否則因采食差異容易造成 12 kg 的體重誤差。 測定背膘第一點，必須保持豬的背腰平直和安靜。 比較溫順的豬在自然站立狀態(tài)下，背部是相對平直的，肌肉和背膘不易變形，測量的準(zhǔn)確性自然較高，對于運動劇烈的豬則應(yīng)使用保定器使之安靜. 第二點則是找準(zhǔn)測定部

13、位，獲取清晰影像.按照我國標(biāo)準(zhǔn)和遺傳評估方案的要求，測定部位為豬左側(cè)倒數(shù)第 34 肋骨之間距背中線 5 cm 處，最好的方法是使用超聲波儀的探頭由背腰結(jié)合處向頭部緩慢推進(jìn)找出倒數(shù)第 34 肋骨（圖 1，2），圖 2 所示的從右向左的方向依次為倒數(shù)第 1、2、3、4 肋骨。其操作要點為參數(shù)設(shè)置合適、探頭耦合密實（涂抹超聲膠或植物油），按壓力度適中，探頭方向垂直于皮膚，平行于背中線，保持 5 cm 的距離，對 B 超參數(shù)的設(shè)置也十分重要，同時做到以上幾點才能有效獲取較為清晰的超聲影像。 第三點，找準(zhǔn)測量起止點。由于設(shè)備差異、指導(dǎo)差異、人員水平差異等各因素，常常導(dǎo)致測量背膘的起止點千差萬別，這也是導(dǎo)

14、致測量不準(zhǔn)確的主因。起點為影像的最上端，止點為眼肌筋膜與結(jié)締組織層的中間部，起止點之間的垂直距離即為背膘厚（圖 3）。一般需要經(jīng)過 3 層膘的影像、如果使用探頭保護(hù)套，請一定注意起點在保護(hù)套與皮膚接觸的亮白線的上緣。 產(chǎn)仔數(shù)是采用記錄的方式進(jìn)行而不需要設(shè)備，但作為母系性狀的選擇這是最重要的指標(biāo)之一，部分歐美發(fā)達(dá)國家考慮使用第 5天的活仔數(shù)來代替總產(chǎn)仔數(shù)的選擇，完全靠母豬的母性來保障其存活。（大家可以討論）已發(fā)現(xiàn)的QTL 根據(jù) Rothschild 的總結(jié)，利用標(biāo)記 -QTL 連鎖分析的方法，已發(fā)現(xiàn)的 QTL 有：在染色體 4、7 和13 上有與生長速度和背膘厚效應(yīng)關(guān)聯(lián)的 QTL 存在，對于肉質(zhì)

15、性狀，PSE 肉受位于第 6 染色體上的氟烷基因（蘭尼定受體基因）的控制，染色體 4 和 7 上也有影響肉質(zhì)性狀的 QTL 存在，對于繁殖性狀，多項研究證實在第 8 染色體上有影響排卵率和產(chǎn)仔數(shù)的 QTL 存在等。 利用候選基因法證明雌激素受體基因（ESR）對產(chǎn)仔數(shù)有顯著影響，催乳素受體基因（PRLR）對產(chǎn)仔數(shù)也有顯著影響國家生豬核心育種場育種要求及變化 1. 參與遺傳評估的數(shù)據(jù)范圍（1）豬只個體本身有生長性能測定成績，即同時滿足結(jié)測體重85-130kg，結(jié)測背膘5-30mm，結(jié)測日齡100-300天，校正日齡120-210天。（2）上述有生長性能測定成績的個體，根據(jù)系譜，向上追溯4代的所有親

16、屬個體。 采用多性狀動物模型最佳線性無偏預(yù)測（MTBLUP）方法估計達(dá)100kg體重日齡、100kg體重活體背膘厚和總產(chǎn)仔數(shù)。3個性狀的育種值。其模型具體如下： （1）達(dá)100kg體重日齡、100kg體重活體背膘厚 達(dá)100kg體重日齡、100kg體重活體背膘厚觀察值 = 總平均數(shù)+場年季性別固定效應(yīng)+窩隨機(jī)效應(yīng)+個體隨機(jī)遺傳效應(yīng)+隨機(jī)剩余效應(yīng) （2）總產(chǎn)仔數(shù)觀察值 = 總平均數(shù)+場年季固定效應(yīng)+個體隨機(jī)遺傳效應(yīng)+母豬永久環(huán)境效應(yīng)+隨機(jī)剩余效應(yīng) 父系指數(shù)和母系指數(shù)為杜洛克計算父系指數(shù)，為長白和大白計算母系指數(shù)； 各個豬場還要自己計算杜洛克的母系指數(shù)和長白大白的父系指數(shù)在父系指數(shù)中，將日齡和背膘

17、厚的相對重要性調(diào)整為70%和30%（原指數(shù)中為52%和48%）；在母系指數(shù)中，將日齡、背膘厚和產(chǎn)仔數(shù)的相對重要性調(diào)整為30%、10%和60%（原指數(shù)中為26%、24%和50%）。 其中：EBVday為達(dá)100kg體重日齡 EBV；EBVbf為100kg體重活體背膘厚EBV； day為該場參與此次遺傳評估所有個體達(dá)100kg體重日齡EBV的標(biāo)準(zhǔn)差； bf為該場參與此次遺傳評估所有個體100kg體重活體背膘厚EBV的標(biāo)準(zhǔn)差；I為標(biāo)準(zhǔn)化之前的指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差；為標(biāo)準(zhǔn)化之前的指數(shù)的平均數(shù)；IIII/ )(25100 父系指數(shù)實際計算公式： I = - 0.7*EBVday / day - 0.3*EBVbf/ bf將父系指數(shù)作標(biāo)準(zhǔn)化，即平均數(shù)100，標(biāo)準(zhǔn)差為25，則變成為：IIII/ )(25100I 母系指數(shù) 實際計算公式： I = -(0.3*EBVday / day + 0.1*EBVbf/ bf) + 0.6*EBVtnb / tnb 將父系指數(shù)作標(biāo)準(zhǔn)化，即平均數(shù)100，標(biāo)準(zhǔn)差為25，則變成為： I* = 100 + 25*(I - I)/ I 其中：EBVday為達(dá)100kg體重日齡 EBV；EBVbf為100kg體重活體背膘厚EBV； EBVtnb為總產(chǎn)仔數(shù)EBV；day 為該場參與此次遺傳評估所有個體達(dá)100kg體重日齡EBV的標(biāo)準(zhǔn)差；bf為該場參與此次遺傳