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奶牛品種改良有了“國產芯片”

2019年04月26日 10:35農民日報

2018年10月,從山東奧克斯畜牧種業公司傳出的一則消息引起國內畜牧人的關注:該公司首批通過胚胎工程技術培養的“試管奶牛”順利誕生,標志著公司擁有了集奶牛活體采卵、性別控制、體外受精、胚胎發育及胚胎移植等先進技術于一體的體外胚胎生產(OPU-IVP)技術體系,其中胚胎移植成功受胎率達到42%,達到國際先進水平。

2019年4月20日,山東省農業科學院奶牛中心、東營神州澳亞現代牧場有限公司與山東奧克斯畜牧種業有限公司聯合召開了奶牛體外胚胎產業化技術成果發布會,正式發布了該重磅成果。中國農業大學研究員戴蘊平介紹,科研院所、種業企業和生產企業,瞄準行業發展關鍵瓶頸,開展聯合攻關,釋放出“1+1+1>3”的巨大能量,取得了重大突破。該技術是繼人工授精、超數排卵后又一次奶牛繁育技術革命,標志著我國奶牛繁育技術進入了“5G時代”、奶牛品種改良有了“國產芯片”。

研發背景:我國奶牛產業長期面臨“缺芯之痛”

“長期以來,我們不僅優質種公牛和母牛要依靠進口,凍精和胚胎也多數要從國外引進。由于進口價格遠遠高出其國內售價,導致我國奶業在成本上就面臨先天不足,在國際上缺乏競爭力。”中地牧業集團副總經理宋乃社說。

據不完全統計,我國進口凍精的年銷售量約在400萬劑以上,已占據凍精市場的半壁江山且市場份額逐漸擴大。在種質培育方面,國內的種公牛大部分是通過胚胎或活體引進的,自主培育的種公牛不足20%。此外,頻繁引種也帶來了疫病風險。

農業農村部種業管理司副巡視員孫好勤介紹,自2008年以來,我國就瞄準突破奶牛產業“缺芯之痛”,啟動實施了奶牛群體遺傳改良計劃,推進了生產性能測定、良種補貼、優質種公牛培育技術與組織示范、現代種業提升工程等項目工程,建立健全了中國荷斯坦牛品種登記、奶牛生產性能測定、種牛遺傳評估和冷凍精液推廣等四大體系,初步形成了全基因組選擇精準化、普及化,生產性能測定標準化、規范化,種公牛后裔測定企業化、聯合化,遺傳評估統一化、權威化的奶牛育種格局。2018年,我國奶牛平均單產達到7.4噸,比2008年提高了54%,進入10噸俱樂部的主體超過45家。據測算,參測奶牛每頭每年增加1噸奶產量,增加經濟收入4000元。

“成績來之不易,但存在的問題也不容忽視。”孫好勤說,“我國奶牛核心種源自給率還較低,對外依存度依然較高。國內存欄乳用種公牛主要來源于活體引進和進口胚胎,優質凍精也以進口為主。從深層次分析,主要還是育種機制發展滯后,缺乏持續有效的育種組織體系,聯合育種推進緩慢,育種企業上下游聯合與模向聯合的育種機制不健全,育種素材交流難,資源共享難,基礎工作不扎實。”

機制創新:產學研聯合攻關釋放“1+1+1>3”能量

從優質種公牛身上采集精液,從優質母牛身上采集卵母細胞,之后進行體外受精;體外培養得到的胚胎冷凍保存,或者直接移植到適合的母牛體內,其生出的小牛就具備了優良基因,這就是“試管奶牛”技術,也是奶牛產業具備競爭力的基礎核心技術。

在我國,“試管奶牛”技術要走向產業化,需克服五大核心技術問題,即培育優質的種質資源、奶牛活體采卵技術、體外胚胎生產及保存技術、性控技術和全基因組選擇技術。

在此背景下,堅持“問題導向、強強聯合、優勢互補、合力攻關”就成為了一條現實路徑。2013年,山東奧克斯畜牧種業有限公司、東營神州澳亞現代牧場有限公司與山東省農業科學院奶牛研究中心正式簽訂戰略合作協議,構建奶牛優秀種質自主創新平臺。山東省農科院奶牛中心負責前端研究,新技術研發、后裔測定評估、特色種質選育;奧克斯負責應用研究,OPU-IVP、種公牛培育、優良種質推廣;澳亞牧場負責落地實踐,種子母牛群建設及優質種質快速擴繁。

“三者通力協作,迅速引發化學反應,產生了‘1+1+1>3’的效果。”山東奧克斯畜牧種業有限公司董事長高運東說,“依靠科研院所,聯合建立的核心研發團隊,包括博士11人,碩士26人,國家奶牛產業體系崗位科學家2人,山東省泰山產業領軍人才1人。依靠生產企業,團隊開展科研試驗和生產實踐就有了廣闊試驗田,科研團隊出成果,技術人員有干勁,生產企業有效益,一舉多得。”

團隊自組建以來,已獲得11項省部級獎勵、22項發明專利,國家863計劃、國家自然科學基金、山東省農業良種工程、山東省科技攻關計劃等大項目不斷;獲得山東省科技進步一等獎1項、二等獎1項,中華農業科技獎一等獎1項。

意義重大:為提升我國奶業競爭力注入“核心力量”

澳亞牧場首席運營官楊庫欣喜地告訴記者:“澳亞現有7個奶牛場,目前平均單產均在12噸以上,其中第七牧場連續50多天平均日單產超過45公斤。下一步將與奧克斯、奶牛中心在種質改良方面進一步深入合作,特別是體外胚胎技術的廣泛應用。”

高運東介紹,通過產學研深度合作,團隊取得了一系列重大突破:率先建立了現代奶牛育種技術體系,累計培育優秀后備公牛532頭,培育出全國排名第一、第二的種公牛,部分種質水平遺傳品質達到國際水平;創建了國際一流的種子母牛群300頭,開啟了我國優秀奶牛種質自主培育的新里程。在國內率先開展奶牛體外胚胎生產技術研究與應用,集成全基因組選擇、活體采卵——體外受精等奶牛繁育高新技術,形成奶牛商業化育種產業鏈條。

2018年,團隊在東營神州澳亞牧場通過體外胚胎技術成功培育出17頭后備公牛和優秀母牛;2019年在現代牧業(商河)有限公司進行產業化探索,生產體外性控胚胎1312枚,移植胚胎688枚,受胎率達到42%,該項技術國內領先,達到國際先進水平。

“當前,國際奶業發達國家奶牛年平均單產12噸以上,而我國的平均水平僅在7.4噸左右。應用‘試管奶牛’技術,選擇高產優質奶牛作為供體,采集卵母細胞,用優秀公牛精液進行體外受精,生產體外胚胎,再通過低產母牛‘借腹生子’,所產后代可一次性大幅提升產奶能力,其生產水平可達到供體母牛的水平。”高運東說。

山東省農科院奶牛中心副主任黃金明介紹:“具備了‘試管奶牛’技術的產業化推廣能力,不僅可大幅降低國內養殖企業生產成本,迅速提高產奶量,提升我國奶業競爭力,還可相對減少飼養奶牛對飼料資源和環境污染的壓力,經濟效益、生態效益和社會效益都十分顯著。”

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