張宏興,王鵬飛 ,趙永攀

(1.陜西省寶雞市畜牧獸醫(yī)中心，陜西 寶雞 721000；2.陜西省涇陽縣畜牧產(chǎn)業(yè)服務中心；3.陜西省畜牧產(chǎn)業(yè)試驗示范中心)

1 陜西省肉羊產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

陜西是全國重要的養(yǎng)羊省份之一，羊產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史悠久，群眾素有養(yǎng)羊的傳統(tǒng)和習慣。全省羊品種資源豐富，古老的同羊、灘羊品種聞名全國，同羊在唐朝就因其質優(yōu)味美被作為宮廷貢品，灘羊以肉質細嫩、膽固醇含量低、膻味小而享譽全國。新中國成立后培育的陜北細毛羊、陜北白絨山羊更是一個小品種成就了一個大產(chǎn)業(yè)。羊產(chǎn)業(yè)為繁榮農(nóng)村經(jīng)濟、增加農(nóng)民收入、保障居民“菜籃子”供應發(fā)揮了重要作用。近年來，隨著人民生活水平提高，羊肉消費需求加大，養(yǎng)殖效益持續(xù)增長，肉羊產(chǎn)業(yè)已成為新時期畜牧業(yè)的朝陽產(chǎn)業(yè)。

1.1 生產(chǎn)規(guī)模

據(jù)統(tǒng)計，2019年全省羊存欄815.1萬只，其中山羊存欄676.5萬只，占羊仔存欄總數(shù)的83%，奶山羊存欄131萬只、占山羊存欄總數(shù)的19.4%；全省綿羊存欄138.6萬只，占羊仔存欄總數(shù)的17%。全年羊仔出欄589.3萬只。

1.2 產(chǎn)品產(chǎn)量

2019年全省羊肉產(chǎn)量9.25萬t，占肉類總產(chǎn)的8.5%；羊奶產(chǎn)量51.9萬t，占奶類總產(chǎn)的32%；羊毛產(chǎn)量6 091 t，其中山羊毛產(chǎn)量3 128 t，綿羊毛產(chǎn)量2 963 t；山羊絨產(chǎn)量1 438 t。

1.3 區(qū)域布局

從陜北、關中、陜南三大區(qū)域板塊羊仔分布特點來看，2019年，陜北地區(qū)羊仔存欄占全省的69.1%，品種主要以絨山羊和綿羊為主；關中地區(qū)羊仔存欄占全省的18.8%，主要以關中奶山羊為主；陜南地區(qū)羊仔存欄占全省的12.1%，品種主要以陜南白山羊為主，少量布爾山羊和其它山羊品種為補充。

良種是肉羊產(chǎn)業(yè)發(fā)展最根本的基礎。目前，澳大利亞、新西蘭、美國等發(fā)達國家肉羊生產(chǎn)品種已基本實現(xiàn)專用化，肉羊生產(chǎn)主要以肉用綿羊為主，品種以薩福克、道賽特、杜泊等為主，而我省羊產(chǎn)業(yè)長期以來以毛絨生產(chǎn)為主，肉羊主產(chǎn)區(qū)的陜北還主要以絨肉兼用的白絨山羊為主，近幾年也開始引進了一些肉用綿羊、山羊專用品種，如薩?？恕⒍挪?、陶賽特、小尾寒羊、布爾山羊等國內(nèi)外著名肉羊良種。但由于推廣速度慢，肉羊專用主導品種尚未形成。當前，肉羊產(chǎn)業(yè)已進入以良種化為先導、規(guī)模化生產(chǎn)為手段、一二三產(chǎn)業(yè)加快融合的高質量發(fā)展階段，加快良種化進程已經(jīng)刻不容緩。

2 提高育種遺傳進展的理論基礎

育種遺傳進展的估計值等于每個世代的選擇反應除以世代間隔，目前大型羊場及育種場很多已經(jīng)開始引進胚胎工程技術，可以縮短世代間隔，提高良種母羊繁殖率。而選擇反應的大小直接與可利用的遺傳變異(即加性遺傳標準差)、選擇強度和育種值估計的準確度三個因素成正比。

提高選擇強度需要在大群體的前提下，增加測定個體的數(shù)量。目前，陜西從事肉羊良種繁育的養(yǎng)殖企業(yè)100多家，種群規(guī)模近20萬只，先后建立了省級白絨山羊、布爾山羊、肉綿羊等良種繁育中心，陜西黑薩牧業(yè)肉羊繁育場已躋身國家核心育種場行列，特別是近年來湖羊引種擴繁勢頭迅猛，肉羊良種群體規(guī)模不斷擴大，加之這些企業(yè)均有參與遺傳育種的意愿。如果能夠提高企業(yè)育種積極性，將會極大加快我省乃至全國的育種進程。企業(yè)重視投入產(chǎn)出，因此性狀獲得的難度、遺傳進展、資金投入，都決定了企業(yè)是否能夠持續(xù)投資育種。

直接引進高產(chǎn)品種進行雜交育種或者建立配套系，是提高遺傳變異的重要手段。產(chǎn)羔數(shù)是肉用性能的關鍵因素，一只母羊年產(chǎn)兩羔以上才能實現(xiàn)盈利，這也是陜西省肉羊發(fā)展的瓶頸。用高繁殖力的湖羊或小尾寒羊作為母本，國外肉羊作為父本的雜交育種模式可以充分聚合二者優(yōu)勢。如魯中肉羊是以湖羊為母本，白頭杜泊羊為父本育成的品種。陜西省很多企業(yè)已經(jīng)開始大規(guī)模引進湖羊等高繁品種，榆林上河集團、甘肅中盛集團分別在榆陽區(qū)建立了15萬只和10萬只湖羊養(yǎng)殖基地，陜西八福肉羊公司正在定邊縣建設萬只湖羊基地，延安城投集團、農(nóng)投公司、正和進出口公司也在投資建設湖羊基地，目前陜北地區(qū)湖羊存欄已達18萬只以上。湖羊是蒙古羊中著名的多羔品種，常年發(fā)情，產(chǎn)羔率高達250%。但是湖羊體型小，產(chǎn)肉少，需要進一步選育。山羊育種策略偏向于本品種選育，以陜西省著名的陜北白絨山羊為例，作為歷經(jīng)30年選育形成的絨肉兼用型品種，其羊絨細度品質好，肉質鮮美，市場價格較高，僅在陜西榆林市存欄就超過500萬只。但目前繁殖率偏低，其大多數(shù)個體一年一胎，產(chǎn)羔率僅為105.8%。本團隊2021年春在陜北調(diào)研結果顯示，榆林地區(qū)的養(yǎng)殖戶的養(yǎng)殖觀念已經(jīng)有很大進步，加強營養(yǎng)調(diào)控，主動進行種源交流，雙羔率有所提高。

育種值準確度對于低遺傳力表型選擇有重要意義。肉羊的體型屬于中等遺傳力表型，養(yǎng)殖場通過表型選育模式也可以獲得一定遺傳進展。而繁殖力是低遺傳力表型，遺傳力僅為0.1左右，且在母羊中獲得該表型的測量年限長、在種公羊中無法直接進行該表型測定，因此單純基于母羊偶發(fā)的多羔表型進行選育，不能排除是否由營養(yǎng)因素和其他偶然因素導致，難以進行大規(guī)模的本品種選育來提高平均繁殖力。所以研究者們希望從探尋繁殖力的分子機制和篩選相關基因的因果突變?nèi)胧?，以利用分子育種技術提高綿羊和山羊繁殖力。

3 基因組選擇育種的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)

基因組選擇(Genomic selection, GS)基于畜禽基因型和表型的相關性，利用基因型估計種畜的育種價值，其典型優(yōu)勢是可以不依賴系譜記錄和表型信息進行個體選擇，從而開展早期選擇，大幅度縮短世代間隔，提高遺傳進展，降低農(nóng)業(yè)動物的育種成本。此外，對于傳統(tǒng)育種受限的性狀，如低遺傳力和難以測量的性狀，基因組選擇也更加具有優(yōu)勢。

基因組選擇的核心思想是基于畜禽全基因組高密度SNP 遺傳標記的芯片技術，通過構建相應統(tǒng)計方法估計畜禽個體全基因組估計育種值。高密度SNP檢測的主流技術是SNP芯片。SNP 芯片分型具有高效、廉價和準確度高等優(yōu)點，早已成為家畜基因分型的標準手段。目前芯片技術在不斷更新，成本不斷下降。檢測成本與芯片探針數(shù)量相關，>600Kb的高密度的全基因組SNP檢測加分析成本仍然幾百元至千元。這個價格難以在產(chǎn)業(yè)上大量檢測，限制了選擇強度的提高和育種進程。

在全基因組變異功能未知的前提下，芯片設計的原則是在基因組上平均分布，只有位點密度較高才能覆蓋到所有可能的區(qū)域。如果能夠從海量變異中篩選少量有較大遺傳效應的位點，就可以達到減價增效的目的。更重要的是，充分解析位點的遺傳效應可以提高選擇準確度，直接加快遺傳進展。所以對已知功能基因及突變有針對性的設計檢測位點，可以大大降低檢測成本，增加檢測的個體數(shù)，提高選擇強度也可以增加預測準確率。

4 已知羊繁殖相關主效基因及檢測方法

以羊繁殖為例，目前已經(jīng)有一些已知基因和突變可以直接用于選育。如綿羊骨形成蛋白受體1B(Bonemorphogenetic protein receptor type-1B，BMPR1B，亦稱FecB)。1919年，澳大利亞的B.Seear從中毛型美利奴羊群中選出一只高繁殖力母羊并把它的后代組成一個分離群，到1959年形成了平均產(chǎn)羔1.94只的多胎Booroola美利奴高產(chǎn)群。到1982年，研究者認為該群體的高產(chǎn)性狀來自于導致排卵率和產(chǎn)羔數(shù)顯著升高的主效基因突變，雜合突變可使雌性平均產(chǎn)羔數(shù)增加0.9～1.2個，純合突變可以增加產(chǎn)羔數(shù)1.1～1.7個，而在雄性中不改變?nèi)魏涡誀?，該突變被命名為FecBB。終于在2001年，新西蘭學者Wilson證明FecBB是TGF-β通路中的BMPR1B基因上的錯義突變(Q249R)，翻譯后位于該受體蛋白二聚化的關鍵結構域，可造成其受體功能部分失活。對于已知因果突變的主效基因的篩選可以以最低成本獲得最大效益。魯中肉羊中，單點FecB的選擇可以顯著提高產(chǎn)羔數(shù)。FecBB在湖羊中也趨近固定，如果在陜西省開展的湖羊雜交育種中篩選該位點將會獲得較大進展。FecBB是一個單點突變，可以實現(xiàn)低成本大規(guī)模檢測。如競爭性等位基因特異性PCR(Kompetitive Allele Specific PCR，KASP)。KASP是基于熒光信號與引物末端堿基的特異性匹配，對SNPs和特定位點上的InDels進行精準的雙等位基因判斷。適合更少位點的檢測，無需固定投入，每位點成本可以達到低于一元。

研究中發(fā)現(xiàn)的更多功能基因是以群體遺傳相關基因或實驗驗證功能基因形式報道的。在綿羊中已報道的繁殖相關功能基因包括:生長分化因子9(growth and differentiation factor 9，GDF9)；骨形態(tài)發(fā)生蛋白15(Bone morphogenetic proteins 15，BMP15)；促性腺素釋放素受體，(Gonadotrophin releasing hormone receptor，GnRHR)；促性腺激素釋放激素，(Gonadotropin releasing hormone，GnRH)又被稱為促黃體釋放激素(luteinizing hormone-releasing hormone，LHRH)；腫瘤轉移抑制基因KiSS-1(KiSS-1 metastasis suppressor，KISS1)；促卵泡素(follicle stimulating hormone subunit beta,FSHB)等。這些基因也對綿羊的內(nèi)分泌，卵泡發(fā)育，排卵等有重要作用，和繁殖力有直接關系。但是這些基因的致因突變有的還不清楚。山羊的繁殖力相關基因也處于相當?shù)难芯克健Ｈ缟窖蛉后w遺傳學研究表明，BMPR1B、 BMP15和GDF9在山羊中也是多羔的關鍵基因。如高繁的孟加拉黑山羊中有與綿羊相同的FecBB突變，且頻率較高(0.57)，野生型、雜合型、純合型突變的產(chǎn)羔率分別為2.7、3.04和3.11。對若干個高繁和低繁山羊品種的比較研究中，發(fā)現(xiàn)BMPR1B有數(shù)個新的錯義突變頻率差異顯著。

對于部分已知的基因和位點也可以有針對性的設計探針，提高選擇效率。每個基因需要設計數(shù)個至數(shù)十個位點保證檢測效率，適合使用中等數(shù)量位點分型檢測策略。如液相芯片基于靶向捕獲技術，該技術的全稱是基于靶向測序基因型分型技術 (Genotyping By Target Sequencing，GBTS)。其原理是針對目標位點進行深度重測序，以實現(xiàn)對基因組任意位置、任意長度區(qū)域的精確捕獲?？舍槍δ繕宋稽c或區(qū)域設計探針或引物，通過這些探針或者引物的集合，可以實現(xiàn)對目標物種特定DNA 區(qū)段的捕獲、建庫、測序、分型等工作?？梢酝瑫r檢測多種變異類型。目前50K的液相芯片已經(jīng)低至兩百多元每個體，可以用于核心群體的檢測，計算綜合育種值，進行選育。

5 結論

陜西省有肉羊基因組育種的迫切需求，也已經(jīng)具備了一定條件。如果能利用已知功能基因，改進芯片設計策略，可以降低成本，提高育種效率，促進企業(yè)參與積極性，擴大測定規(guī)模，更好地長期促進校企聯(lián)合做好育種工作。