奶牛群體遺傳改良的策略

奶牛群體遺傳改良的策略

牛奶行業(yè)是肉類轉(zhuǎn)化率最高、資源利用最經(jīng)濟(jì)的畜牧業(yè)。它是現(xiàn)代技術(shù)、投資和融資最密集、最具約束力的水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)。這也是一個高度發(fā)展趨勢和前景的行業(yè)。因此,世界上大多數(shù)國家和地區(qū)都將發(fā)展奶牛業(yè)放在畜牧業(yè)的首要位置。改革開放20多年來,我國畜牧業(yè)持續(xù)高速發(fā)展,肉類和禽蛋生產(chǎn)總量連續(xù)多年居世界首位,肉類和禽蛋的人均占有量也遠(yuǎn)高于世界平均水平。但奶牛業(yè)發(fā)展相對滯后,我國在奶類總產(chǎn)量、人均占有量、奶牛平均生產(chǎn)水平和奶制品的質(zhì)量等方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平。我國正在進(jìn)行的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中,一項(xiàng)重要的任務(wù),就是大力發(fā)展畜牧業(yè)。而我國畜牧業(yè)的發(fā)展同樣面臨著結(jié)構(gòu)調(diào)整的問題。為此,農(nóng)業(yè)部提出了畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的方針是“兩穩(wěn)定,兩加快,兩突出”,其中就將奶類生產(chǎn)列在了突出發(fā)展的位置上。因此,全國各地出現(xiàn)了前所未有的奶業(yè)發(fā)展的熱潮。當(dāng)前擺在我們面前的一個重要問題,就是科學(xué)地確定我國奶業(yè)長期、穩(wěn)定發(fā)展的策略問題,現(xiàn)就我國奶牛群體遺傳改良的策略作一個粗淺的論述。1科學(xué)選擇品種是低產(chǎn)牛和不造高奶的重要前提是基于品種的改良技術(shù)影響奶牛業(yè)生產(chǎn)效率的主要技術(shù)因素有4個,即優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的奶牛群,優(yōu)質(zhì)飼料,良好的飼養(yǎng)管理?xiàng)l件和有效的防病、治病措施。上述4個因素通過科學(xué)技術(shù)實(shí)施才能得以實(shí)現(xiàn),他們相對應(yīng)的科學(xué)技術(shù)因素分別是遺傳育種技術(shù)、營養(yǎng)飼料技術(shù)、飼養(yǎng)管理技術(shù)和疫病防治技術(shù)。根據(jù)美國農(nóng)業(yè)部對數(shù)十年來各種科學(xué)技術(shù)對奶牛業(yè)發(fā)展的貢獻(xiàn)率的分析,在這4類技術(shù)中,遺傳育種技術(shù)的貢獻(xiàn)率最大,達(dá)到了40%。在奶牛業(yè)中通常用每頭成年母牛每年生產(chǎn)奶的量來籠統(tǒng)地評價牛種的生產(chǎn)水平,不同國家和地區(qū)及不同的品種間生產(chǎn)水平差異是很大的。表1數(shù)據(jù)表明,決定一個國家或地區(qū)奶牛業(yè)生產(chǎn)水平的首要因素是牛的品種;我國奶牛群體的總體水平遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家;我國“奶牛群”的大部分亟待選育改良;而我國主要大中城市郊區(qū)的牛群具有較高的生產(chǎn)水平;同時也表明,經(jīng)過系統(tǒng)的遺傳改良措施,可以使低產(chǎn)牛,即使是黃牛,產(chǎn)奶量也可得到大幅度的提高。奶牛的育種技術(shù)是獨(dú)具特色的,由于奶牛是一種世代間隔長(3~4年)、繁殖率低(每年1胎,每胎1頭)的畜種,人們既不能像作物那樣,通過各種手段不斷地培育奶牛新品種,也不能像豬、禽等畜種那樣建立雜交配套繁育體系。奶牛群體的育種工作,只能通過對現(xiàn)有品種,即對占當(dāng)今世界奶牛存欄90%以上的品種——荷斯坦奶牛長期、系統(tǒng)地實(shí)施科學(xué)的選育技術(shù),使奶牛群得到整體的遺傳改良。數(shù)十年來,世界各國的奶?？茖W(xué)家應(yīng)用遺傳學(xué)理論和方法,經(jīng)過長期的實(shí)踐,總結(jié)出一套奶牛群體的遺傳改良技術(shù)體系,包括4項(xiàng)工作:嚴(yán)格、系統(tǒng)、規(guī)范的奶牛個體生產(chǎn)性能測定,即DHI;通過定期的良種登記,培育和選育高產(chǎn)奶牛育種核心群;通過公牛的后裔測定和相應(yīng)的遺傳評定技術(shù)選育優(yōu)秀種公牛;利用人工授精技術(shù)及胚胎移植等生物技術(shù),將優(yōu)秀種公牛和高產(chǎn)母牛的優(yōu)良遺傳物質(zhì)推廣到整個牛群,以期改進(jìn)全國奶牛群體的生產(chǎn)性能。這一奶牛群體遺傳改良技術(shù)體系經(jīng)過長期在世界各國的應(yīng)用,已經(jīng)證實(shí)是迄今最為科學(xué)、合理和有效的成套技術(shù)體系。最具說服力的例證是北美奶牛群的發(fā)展歷程。20世紀(jì)50年代初,美國和加拿大的奶牛平均生產(chǎn)水平僅為5000kg左右,1953年兩國同時啟動了“牛群遺傳改良計劃”,即我們說的“DHIP”,經(jīng)過半個世紀(jì)的努力,使兩國擁有當(dāng)今世界上最好的奶牛群。近年來,由于上述奶牛群體改良技術(shù)日漸成熟,加之生物技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用,使世界發(fā)達(dá)國家的奶牛業(yè)發(fā)生了很大的變化,主要表現(xiàn)為奶牛存欄數(shù)量不斷減少,而產(chǎn)奶總量持續(xù)增加,生產(chǎn)效率得到了大幅度提高。美國是這種變化最為顯著的國家,從1989年到1998年的10年間,美國全國的奶牛存欄量減少了9%,而總奶產(chǎn)量增加了9%,奶牛個體平均生產(chǎn)性能提高了20%。科學(xué)的分析世界奶業(yè)發(fā)展的歷程可知,奶牛良種是奶業(yè)的必要資源;奶牛品種的不斷改良、提高是奶業(yè)發(fā)展的根本動力;研究、發(fā)展和實(shí)施奶牛群體遺傳改良技術(shù)體系,是奶業(yè)發(fā)展策略的重要方面。2國內(nèi)奶牛業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀我國奶牛業(yè)的發(fā)展是由品種改良和培育新品種開始的,在我國的牛品種資源中沒有培育出奶牛品種,我們飼養(yǎng)的奶牛最早是100多年前由國外引進(jìn)的,國外奶牛品種引入后,一方面在小范圍內(nèi)進(jìn)行純種繁育,另一方面為了擴(kuò)大奶牛群的數(shù)量,使用純種進(jìn)口荷斯坦公牛對本地的黃牛進(jìn)行雜交改良,經(jīng)過一定世代的級晉雜交和雜交牛的橫交固定,再經(jīng)過長時間的篩選和選育工作,逐步形成了特性、特征表現(xiàn)一致,遺傳穩(wěn)定,適應(yīng)性強(qiáng)的奶牛群,這就形成了育成新品種的基礎(chǔ)。1985年經(jīng)國家鑒定,我國自己的奶牛新品種正式定名為中國黑白花奶牛,后更名為“中國荷斯坦奶?！薄０凑沼N學(xué)理論,一個育成品種,如不加強(qiáng)在品種內(nèi)的選育、提高工作,將會因受到自然選擇的影響,造成品種退化,即有如“逆水行舟,不進(jìn)則退”。為此,中國奶牛協(xié)會在科技部、農(nóng)業(yè)部的支持下,會同教學(xué)、科研部門的工作人員和各地奶牛育種工作者,在中國荷斯坦牛群中開展了一系列選育、改良、提高工作,概括起來包括以下幾方面:(1)利用人工授精技術(shù)在內(nèi)蒙古、黑龍江等省區(qū)開展了大面積的“冷配”黃牛改良工作,為增加我國奶牛的總頭數(shù)和總產(chǎn)奶量打下了基礎(chǔ)。(2)通過品種調(diào)查和良種登記,在“七五”期間選育了高產(chǎn)奶牛核心群,這對于培育優(yōu)秀種公牛奠定了基礎(chǔ)。(3)為了加快牛群的遺傳改良速度,通過各種渠道引進(jìn)大批種公牛、冷凍精液和胚胎。經(jīng)分析,我國奶牛主要產(chǎn)區(qū)近年來所獲得的增產(chǎn)效果,很大部分是由于引進(jìn)國外育種材料所致。(4)自1983年開始,由中國奶牛協(xié)會牽頭,組織了29批的全國聯(lián)合公牛后裔測定,參加測定公牛355頭,初步探索了在我國選育優(yōu)秀種公牛的技術(shù)。(5)1995年以來,在執(zhí)行中國—加拿大奶牛育種合作項(xiàng)目工作中,在上海、西安、杭州、北京等地先后試行了奶牛生產(chǎn)性能測定(DHI)體系,初步推行了在我國多年未能實(shí)現(xiàn)的這項(xiàng)非常重要的奶牛品種改良的基礎(chǔ)工作。(6)“八五”期間,中國奶協(xié)又牽頭完成了“奶牛MOET育種體系的建立與實(shí)施”的國家科技攻關(guān)項(xiàng)目,探索了應(yīng)用胚胎移植技術(shù)選育優(yōu)秀種公牛的途徑,并初步培育了一批優(yōu)秀種公牛。誠然,在過去的幾十年中,我國的奶牛業(yè)不斷地發(fā)展,而且近年來發(fā)展十分迅猛,但在研討奶業(yè)發(fā)展策略時,應(yīng)清醒地看到,從奶業(yè)生產(chǎn)水平、生產(chǎn)效率和技術(shù)水平上,特別在奶牛品種遺傳素質(zhì)和選育技術(shù)上,我國與發(fā)達(dá)國家相比有相當(dāng)大的差距,這些差距主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)奶業(yè)的發(fā)展在我國長期沒有受到應(yīng)有的重視,因此,奶牛品種改良工作指導(dǎo)思想不明確,缺乏穩(wěn)定的育種目標(biāo)、長期的改良方案、系統(tǒng)成熟的技術(shù)、高效的運(yùn)行機(jī)制,致使全國奶牛生產(chǎn)一直在低水平上徘徊,限制了奶業(yè)的發(fā)展。(2)奶牛群中良種覆蓋率很低,在統(tǒng)計的我國600余萬頭奶牛中,真正純種荷斯坦奶牛僅有四分之一左右,其他多為低產(chǎn)的改良牛,甚至未經(jīng)改良的土種牛。近年來,由于種種原因,前幾年效果較好的“冷配”改良工作出現(xiàn)滑坡和停滯。在牛奶總產(chǎn)量中,大部分是依賴低產(chǎn)牛生產(chǎn)的,飼養(yǎng)低產(chǎn)牛不僅浪費(fèi)了資源,也導(dǎo)致了牧區(qū)草原生態(tài)的進(jìn)一步惡化。(3)我國始終未建成科學(xué)、規(guī)范的良種奶牛繁育體系,一些已被發(fā)達(dá)國家所證明的、行之有效的選育改良技術(shù),諸如生產(chǎn)性能測定、后裔測定、品種登記等技術(shù)措施尚未得到完全實(shí)施,因此,奶牛群整體的遺傳改良進(jìn)展遲緩。(4)我國迄今尚未形成自主培育和選育優(yōu)秀種公牛的能力,因此,多年來用于牛群品種改良的種公牛主要從國外引進(jìn),而國外引進(jìn)的、未經(jīng)驗(yàn)證的青年公牛改良效果有限,使得我國奶牛群的遺傳改良受到很大制約。長期以來,由于我國奶牛生產(chǎn)管理體制不合理,在這種體制下,奶牛群體遺傳改良組織不健全,機(jī)制不完善,致使我國牛群中即使存在優(yōu)良的種質(zhì)也很難被發(fā)掘,即使發(fā)掘了也很難在改良低產(chǎn)牛中發(fā)揮作用。3積極培育和培育新型生產(chǎn)企業(yè),推動奶源基地建設(shè)近年來,我國的奶業(yè)生產(chǎn)普遍受到重視,各地都將奶業(yè)作為畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重點(diǎn),出現(xiàn)了空前的養(yǎng)奶牛熱潮。更為可喜的是,在經(jīng)濟(jì)體制改革中,出現(xiàn)了許多產(chǎn)業(yè)化程度高、管理體制先進(jìn)的“產(chǎn)加銷一體化”的奶業(yè)生產(chǎn)企業(yè)集團(tuán)。這些新型企業(yè)和原國有奶業(yè)企業(yè)構(gòu)成了我國奶業(yè)生產(chǎn)的主體,但在這些企業(yè)扶植的個體養(yǎng)牛戶中,牛群總體遺傳素質(zhì)較差,生產(chǎn)水平低,奶源不足,成為奶業(yè)發(fā)展的滯后因素。當(dāng)前全國各地都在制定奶源基地建設(shè)的規(guī)劃和行動計劃,許多有識之士頗有感觸地說:“得奶源者得天下”,但在奶源基地建設(shè)時還應(yīng)認(rèn)識到“得良種者得奶源”的道理。為此,筆者擬就我國奶牛群體遺傳改良的策略,提出幾點(diǎn)粗淺認(rèn)識。3.1資源的利用就一個養(yǎng)殖企業(yè)而言,畜禽良種是主要的生產(chǎn)資料。而就國家而言,畜禽品種是和能源、礦產(chǎn)一樣的重要國家資源,而且畜禽品種是動態(tài)的、可再生和可改進(jìn)的資源。因此,國家不僅應(yīng)重視畜禽品種資源的保護(hù),還應(yīng)重視畜禽品種的改良與開發(fā)利用。在我國奶業(yè)發(fā)展策略中,亟需制定國家奶牛品種改良長期發(fā)展規(guī)劃,其中應(yīng)包括相應(yīng)的種質(zhì)管理法規(guī),對種公牛站和良種場的規(guī)劃、審批和管理制度,制定宏觀的奶牛育種目標(biāo)和牛群遺傳改良方案,資助奶牛遺傳改良基礎(chǔ)工作,對中國奶業(yè)協(xié)會和生產(chǎn)者聯(lián)合會給予長期、穩(wěn)定的指導(dǎo)和支持。3.2牛群遺傳改良技術(shù)如前所述,美國等奶牛業(yè)發(fā)達(dá)國家成功的經(jīng)驗(yàn)是,多年摸索形成的一套牛群遺傳改良的組織體系和技術(shù)體系,通過生產(chǎn)性能測定、良種登記、公牛后裔測定與遺傳評定,廣泛應(yīng)用人工授精等繁殖生物技術(shù)等基礎(chǔ)工作,培育和選育優(yōu)秀種公牛,帶動全群的遺傳改良。這實(shí)際上就是一條非常清晰的、先進(jìn)的奶牛群體選育提高的技術(shù)路線。中國奶協(xié)育種委員會雖然也曾試圖在我國組織實(shí)施上述4項(xiàng)基礎(chǔ)工作,但因缺乏必要的政府支持,管理體制又很不順暢,致使收效甚微。在當(dāng)前奶業(yè)發(fā)展的大好形勢下,通過領(lǐng)導(dǎo)和專家們的深入論證,道理清楚了,目標(biāo)明確了,牛群遺傳改良技術(shù)會作為奶業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)得到重視。隨著奶牛群體遺傳改良基礎(chǔ)工作的到位,必將促進(jìn)全國奶業(yè)的全面、持續(xù)發(fā)展。3.3引物移植與基因改良近年來,國內(nèi)許多部門和一些地方普遍關(guān)注胚胎移植技術(shù)在奶業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用。許多專家、學(xué)者也期望將胚胎移植作為常規(guī)的繁殖技術(shù)應(yīng)用到我國奶牛群中,實(shí)現(xiàn)“快速擴(kuò)繁”,盡快改變我國奶牛業(yè)落后的局面。這一設(shè)想是否合理可行,需要以實(shí)事求是的精神,結(jié)合我國奶牛生產(chǎn)的需求,進(jìn)行科學(xué)的論證。經(jīng)過長期的研究、改進(jìn)和應(yīng)用,當(dāng)前奶牛超數(shù)排卵和胚胎移植技術(shù),即所謂的MOET技術(shù)已經(jīng)成為成熟技術(shù)。在美國,早在十幾年前,胚胎移植就已成為一項(xiàng)十分成熟的生物技術(shù)了,現(xiàn)在已不屬“高新技術(shù)”范疇。我國經(jīng)過近20年的引進(jìn)、消化、吸收和發(fā)展,也已在科技水平上完全成熟。就技術(shù)本身,它在奶牛遺傳改良中有廣泛而深遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。歸納起來,胚胎移植在奶牛群體遺傳改良中的效應(yīng)包括:提高母牛的繁殖力,以便每年多得到一些后代;擴(kuò)大高產(chǎn)奶牛遺傳優(yōu)勢在牛群中的影響;采用胚胎的方式,引進(jìn)國外優(yōu)良種質(zhì),既簡單易行,又可避免進(jìn)口活牛所帶來的疫病的風(fēng)險;由于提高了母牛的繁殖力,使種牛的遺傳評定可以利用到全同胞的信息,改善選育優(yōu)秀種公牛的效率,縮短公牛遺傳評定的周期,進(jìn)而加快牛群的遺傳進(jìn)展。然而,胚胎移植技術(shù)實(shí)施成本昂貴,據(jù)統(tǒng)計分析,胚胎移植成本大約是人工授精技術(shù)的50~100倍,這就限制了它的大規(guī)模應(yīng)用。即使在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的美國,每年也只生產(chǎn)10萬余枚奶牛胚胎,其中還有近一半用于出口。從遺傳育種學(xué)角度看,胚胎移植獲得的后代當(dāng)然要優(yōu)于人工授精的后代。但是在經(jīng)濟(jì)學(xué)上是否可行,則需要進(jìn)一步的分析和論證。因此,除非胚胎移植成本下降到生產(chǎn)者可接受的水平,近期內(nèi)胚胎移植技術(shù)不可能替代人工授精,而成為奶牛的主要繁殖手段。因此說,在一個奶業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展的規(guī)劃中,應(yīng)用胚胎移植的策略