傅 衍

（天邦食品股份有限公司，上海 徐匯 200233； 浙江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310058）

豬的育種技術(shù)，歐美國(guó)家長(zhǎng)期領(lǐng)先于我國(guó)，所以從國(guó)外引種成了常態(tài)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)有些大型養(yǎng)豬公司，在內(nèi)部需求的驅(qū)動(dòng)下，加大了對(duì)育種的投入，建立了較強(qiáng)的育種團(tuán)隊(duì)，開(kāi)展了育種新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。我國(guó)基于大公司豬育種的技術(shù)和成效與國(guó)外公司的差距正在縮小，有望在不遠(yuǎn)的將來(lái)趕上或超過(guò)國(guó)外種豬公司，改變我國(guó)豬遺傳進(jìn)展過(guò)度依賴(lài)進(jìn)口種豬的現(xiàn)狀。

1 歐美豬育種戰(zhàn)略和技術(shù)的發(fā)展歷程

1.1 第一階段（1940—1990年）

早期豬的育種，主要是人們用性能測(cè)定的手段獲得表型，通過(guò)表型估計(jì)育種值。所選的性狀主要是與經(jīng)濟(jì)效益有關(guān)的、容易度量的性狀，如生長(zhǎng)速度、背膘厚、眼肌厚度、飼料利用率等。其中，飼料利用率的改進(jìn)主要是通過(guò)間接選擇來(lái)提高，即通過(guò)選擇背膘厚和瘦肉率，間接地改進(jìn)飼料報(bào)酬。另外通過(guò)選擇生長(zhǎng)速度，縮短育肥時(shí)間，減少育肥全程的維持需要（能量），也可間接地提高飼料報(bào)酬。這一階段，主要是針對(duì)遺傳力較高的性狀進(jìn)行選擇，而對(duì)低遺傳力的性狀，如繁殖力性狀遺傳進(jìn)展不大。

1.2 第二階段（1990—2000年）

隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在奶牛育種中已廣泛使用的BLUP方法，也在豬的育種中得到了推廣，這使得不同時(shí)間及不同來(lái)源的數(shù)據(jù)得到了充分的利用。低遺傳力的性狀也被加入了選育目標(biāo)，產(chǎn)仔數(shù)、存活力等低遺傳力性狀評(píng)估的準(zhǔn)確性得到了大大的提高，遺傳進(jìn)程明顯加快。所以近十多年來(lái)引進(jìn)的一些外來(lái)豬品種的產(chǎn)仔數(shù)普遍都很高，甚至超過(guò)了以繁殖力高著稱(chēng)的我國(guó)地方品種。

1.3 第三階段（2000—2010年）

分子育種得到了應(yīng)用，通過(guò)分子標(biāo)記，對(duì)繁殖性狀、生長(zhǎng)性狀、胴體和肉質(zhì)性狀等進(jìn)行標(biāo)記輔助選擇。在分子標(biāo)記的應(yīng)用中，對(duì)單個(gè)標(biāo)記或基因的多效性、以及基因效應(yīng)的群體特異性有了更充分的認(rèn)識(shí)。由于數(shù)量性狀受多基因的影響，并且存在基因之間的互作及基因與環(huán)境的互作，這增加了標(biāo)記輔助選擇的復(fù)雜性，使得單個(gè)基因或標(biāo)記選擇的作用不大。作為基因組選擇技術(shù)的基礎(chǔ)，大型豬育種公司積累了大量的性能測(cè)定數(shù)據(jù)，并且儲(chǔ)備了大量的具有表型記錄的DNA樣本或組織樣本，這使得在發(fā)現(xiàn)新標(biāo)記時(shí)，能有足夠多的樣本進(jìn)行驗(yàn)證，并且可以快速建立足夠數(shù)量的群體用于基因組選擇的參考群。

1.4 第四階段（2010年以后）

基因組選擇技術(shù)得到了應(yīng)用，基因組EBV得到了推廣?；蛐酒男畔⒅饕糜诠烙?jì)基因組親緣關(guān)系，利用基因組信息得到的親緣關(guān)系矩陣比傳統(tǒng)的系譜矩陣更準(zhǔn)確，獲得的估計(jì)育種值也更可靠。這一階段，也對(duì)填充（imputation）技術(shù)進(jìn)行了研究和應(yīng)用，從部分基因組通過(guò)填充預(yù)測(cè)更大范圍的基因組。這一階段，大型豬育種公司基因組選擇技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展很快，為了降低成本和增加測(cè)定量，PIC公司當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)了在標(biāo)記輔助選擇中使用的針對(duì)某些性狀的低密度SNP芯片，2011年12月開(kāi)始使用高密度基因組信息進(jìn)行多性狀遺傳評(píng)估，2012年初使用填充技術(shù)獲得高密度基因組信息，估計(jì)基因組育種值（gEBVs），隨后又開(kāi)展了個(gè)體測(cè)序的應(yīng)用，通過(guò)測(cè)序，獲得更精準(zhǔn)的EBV。

2 國(guó)內(nèi)豬育種新技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用

2.1 大數(shù)據(jù)育種

數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量是育種的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)來(lái)自于信息記錄、性能測(cè)定、基因組分析等，通常包括：個(gè)體測(cè)定的數(shù)據(jù)，親緣個(gè)體的數(shù)據(jù)，環(huán)境影響的數(shù)據(jù)（不同豬場(chǎng)、年份、季節(jié)等，甚至溫度、通風(fēng)等有差異的不同欄位，經(jīng)常有變化的飼養(yǎng)密度等），雜交母豬及雜交商品豬的數(shù)據(jù)，屠宰場(chǎng)的胴體、肉質(zhì)數(shù)據(jù)，分子標(biāo)記的數(shù)據(jù)（如50 K的芯片），CT掃描的數(shù)據(jù)（每頭豬 2～3 G）等。

2.2 考慮基因與環(huán)境的互作

核心豬場(chǎng)的選址通常很?chē)?yán)格，往往會(huì)選在遠(yuǎn)離村莊、遠(yuǎn)離其他養(yǎng)殖場(chǎng)、遠(yuǎn)離污染源、生物安全級(jí)別很高的地方，核心場(chǎng)的豬場(chǎng)（豬舍）設(shè)計(jì)也更合理，設(shè)備更先進(jìn)，飼養(yǎng)管理做得更好，飼料和營(yíng)養(yǎng)更符合需求。在這種環(huán)境下，種豬的遺傳潛力可以得到更充分的發(fā)揮。商品豬場(chǎng)及家庭農(nóng)場(chǎng)的環(huán)境與核心豬場(chǎng)比要差一些，環(huán)境差主要指對(duì)豬的舒適度差，如豬舍密度大、空氣質(zhì)量差（氨氣、二氧化碳濃度高）、溫度和濕度不適合，也指衛(wèi)生條件差、水質(zhì)差、飼料質(zhì)量差、健康狀況差（亞健康、豬藍(lán)耳病呈陽(yáng)性等）等。豬只性能表現(xiàn)隨著環(huán)境條件的變差而變差，但不同的豬只，其性能變差的程度是不一樣的，也就是說(shuō)基因和環(huán)境之間是存在互作的。如何考慮基因和環(huán)境的互作，使豬育種更符合應(yīng)用？這是困擾許多育種公司的一個(gè)棘手問(wèn)題。我們通過(guò)追蹤后代在商品場(chǎng)不同環(huán)境中的表現(xiàn)來(lái)考慮基因與環(huán)境的互作，每年每頭終端公豬大約有5 000頭商品豬（使用深部輸精技術(shù)時(shí)），這些商品豬分布在不同的家庭農(nóng)場(chǎng)（不同的環(huán)境），應(yīng)用超高頻的芯片技術(shù)，監(jiān)控這些商品豬的死亡情況（反映的是對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性及抗病力），及增重情況（生長(zhǎng)速度），可以計(jì)算基因與環(huán)境的互作效應(yīng)，從而使核心豬場(chǎng)的選擇更貼近應(yīng)用。

2.3 全基因組選擇技術(shù)

全基因組選擇技術(shù)分為直接法和間接法兩種方法。

間接法：應(yīng)用基因芯片，估計(jì)每個(gè)SNP標(biāo)記（5萬(wàn)個(gè)標(biāo)記）對(duì)每個(gè)性狀的效應(yīng)；直接法：構(gòu)建基因組親緣關(guān)系矩陣，估計(jì)后裔中一致的基因片段。

兩種方法可以導(dǎo)向相同的遺傳評(píng)估統(tǒng)計(jì)模型，我們通常使用直接法，做一步法基因組評(píng)估。基因組評(píng)估技術(shù)在母系品種的公豬選擇上有特別的意義，如對(duì)長(zhǎng)白、大白公豬的選擇，希望選擇出其女兒的產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)、泌乳能力、母豬使用年限等的良好表現(xiàn)。事實(shí)上，在我們做長(zhǎng)白、大白公豬的選擇決定時(shí)，并沒(méi)有其女兒的繁殖性能信息，我們不會(huì)等待任何后裔測(cè)定的結(jié)果，這時(shí)基因組評(píng)估可以提供幫助，提高選擇的準(zhǔn)確性。

2.4 抗病及肉質(zhì)選育技術(shù)

許多研究表明抗病性具有一定的遺傳方差，可以通過(guò)選擇提高，但抗病育種最大的問(wèn)題是沒(méi)有表型，大部分核心場(chǎng)生物安全級(jí)別高，種豬高度健康，并沒(méi)有發(fā)病的表型。我們?cè)萌藶楦腥镜姆椒ǎㄊ褂酶咧虏⌒载i藍(lán)耳病病毒攻毒），讓1 100頭健康的仔豬發(fā)病，制造表型，然后測(cè)定存活率、發(fā)病率、生長(zhǎng)速度、病毒復(fù)制、免疫反應(yīng)等，再與高密度芯片分型做關(guān)聯(lián)分析，建立抗病育種的參考群。

肉質(zhì)選育的難度同樣是缺乏表型，我們通過(guò)屠宰測(cè)定，獲得了1 256頭豬只的肉質(zhì)性狀，包括肉色、屠宰后45 min背最長(zhǎng)肌pH、屠宰后24 h背最長(zhǎng)肌pH、屠宰后24 h背最長(zhǎng)肌滴水損失、屠宰后48 h背最長(zhǎng)肌滴水損失、肌內(nèi)脂肪含量、肌纖維特性等，再做基因組關(guān)聯(lián)分析，為肉質(zhì)性狀的基因組選擇建立參考群。

2.5 CT測(cè)定技術(shù)

計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）技術(shù)的應(yīng)用，可以獲得活體豬的胴體性狀，CT技術(shù)應(yīng)用的難點(diǎn)在于相應(yīng)軟件的開(kāi)發(fā)。我們目前開(kāi)發(fā)的軟件可以分別獲得掃描豬的肌肉、脂肪及骨骼的占比，也包括肋骨數(shù)。下一步將研究基于人工智能深度學(xué)習(xí)的3D目標(biāo)檢測(cè)定位技術(shù)，開(kāi)發(fā)豬體器官（如子宮等）自動(dòng)檢測(cè)定位測(cè)定系統(tǒng)，并應(yīng)用雙能CT掃描技術(shù)，研究人工智能深度學(xué)習(xí)多模態(tài)醫(yī)學(xué)影像配準(zhǔn)融合技術(shù)，開(kāi)發(fā)肌內(nèi)脂肪自動(dòng)測(cè)定系統(tǒng)以及開(kāi)發(fā)活體胴體分割系統(tǒng)。

2.6 多組學(xué)（基因組、代謝組、微生物組學(xué)等）的應(yīng)用

將豬基因組與其（腸道）微生物組作為整體（holobiont），通過(guò)基因組、腸道微生物組以及二者之間的互作，定位與種豬主要性狀相關(guān)的主效基因、通路、網(wǎng)絡(luò)與菌群，為種豬選育提供更多更完整的信息。利用貴港核心豬場(chǎng)兩個(gè)肌內(nèi)脂肪差異很大的杜洛克豬品系（肌內(nèi)脂肪分別為5.5與2.5），研究品系、時(shí)空對(duì)微生物組性狀的影響，以及研究多組學(xué)之間的關(guān)系，為更有效地選擇肌內(nèi)脂肪（與其他性狀有一定的頡頏性）提供新的方法。

2.7 基因組編輯技術(shù)

基因組編輯是抗病育種的有效方法，但要培育一個(gè)既抗病（某種傳染?。?，又在其他性狀上表現(xiàn)優(yōu)秀，并且群體足夠大、遺傳穩(wěn)定的豬品系并不容易。另一方面，對(duì)基因編輯動(dòng)物的使用，還沒(méi)有相應(yīng)的政策。所以對(duì)這類(lèi)技術(shù)，可以做前期研發(fā)，作為貯備技術(shù)，暫時(shí)沒(méi)必要形成育種群體。

2.8 遺傳進(jìn)展快速傳遞相關(guān)的技術(shù)

2.8.1 深部輸精技術(shù)的全面應(yīng)用

天邦食品股份有限公司40萬(wàn)頭母豬使用深部輸精技術(shù)，使得每次輸精的精子數(shù)從25億下降到了15億，大大提高了優(yōu)秀公豬的使用效率，10億精子深部輸精的試驗(yàn)也正在進(jìn)行中。

2.8.2 冷凍精液技術(shù)的應(yīng)用

通過(guò)生產(chǎn)冷凍精液，充分利用優(yōu)秀種公豬的資源，解決優(yōu)秀公豬使用在時(shí)間和空間上的不匹配，這也提高了優(yōu)秀公豬的使用效率。另外，由于冷凍精液在使用上的滯后性，確保了冷凍精液的高度健康性（根據(jù)公豬的健康狀況），冷凍精液特別適合用于性能改進(jìn)的導(dǎo)入雜交及級(jí)進(jìn)雜交。

2.8.3 克隆技術(shù)的應(yīng)用及克隆后代性能的驗(yàn)證

通過(guò)對(duì)優(yōu)秀公豬的克隆和使用，可以大大加快遺傳進(jìn)展的傳遞，提高優(yōu)秀公豬的使用效率。為了能對(duì)克隆公豬進(jìn)行性能測(cè)定，我們?cè)谟袦y(cè)定條件的池州核心場(chǎng)生產(chǎn)克隆公豬。如表1所示，克隆公豬與體細(xì)胞供體公豬的性能相似，較小的一些差異應(yīng)該是環(huán)境因素造成的，因?yàn)榭寺」i與體細(xì)胞供體公豬的測(cè)定時(shí)間是不同步的。我們已設(shè)計(jì)試驗(yàn)，將進(jìn)一步測(cè)定克隆公豬生產(chǎn)的商品豬的性能。

表1 克隆公豬及其體細(xì)胞供體公豬的性能對(duì)比

3 對(duì)我國(guó)豬育種戰(zhàn)略和技術(shù)的思考

3.1 聯(lián)合育種很重要，但緊密的遺傳聯(lián)系是關(guān)鍵

在我國(guó)，疾病的風(fēng)險(xiǎn)、種豬場(chǎng)之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系制約了遺傳聯(lián)系的建立（公豬或精液的交換），也制約了聯(lián)合育種的開(kāi)展。有必要鼓勵(lì)相同種豬來(lái)源、相同健康狀況的種豬公司，以自愿為原則，開(kāi)展小范圍的聯(lián)合育種。

3.2 給予育種公司更多支持

大公司的豬育種，特別是一體化大公司在內(nèi)部需求驅(qū)動(dòng)下的育種（價(jià)值導(dǎo)向的育種），有可能成為我國(guó)與跨國(guó)公司豬育種競(jìng)爭(zhēng)的主力。事實(shí)上國(guó)外育種公司也不斷在兼并和融合，育種公司變得越來(lái)越大，新技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越多，競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力越來(lái)越強(qiáng)。而小而多的育種公司，缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，希望政府加強(qiáng)引導(dǎo)和給予大公司豬育種以鼓勵(lì)。

3.3 建立公共的表型組數(shù)據(jù)庫(kù)

性能測(cè)定很重要，不僅傳統(tǒng)的育種值估計(jì)需要大量的性能數(shù)據(jù)，性能測(cè)定也是分子標(biāo)記的應(yīng)用及基因組育種的基礎(chǔ)。需要強(qiáng)調(diào)表型組重要性，積累更多的表型數(shù)據(jù)及積累有系譜有表型的DNA樣本。若能建立公共的表型組數(shù)據(jù)庫(kù)（包含DNA樣本），對(duì)我國(guó)的豬育種工作會(huì)有很大的推動(dòng)作用。

3.4 合理應(yīng)用標(biāo)記

發(fā)現(xiàn)標(biāo)記很重要, 如何應(yīng)用標(biāo)記更重要。我國(guó)的豬分子育種工作，曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大量的標(biāo)記，但應(yīng)用于育種實(shí)踐的較少，氟烷基因除外，在國(guó)外，這是一個(gè)20世紀(jì)80年代就已開(kāi)始使用的主效基因。

3.5 加強(qiáng)系統(tǒng)分析

在積累了大量的表型及有了大量的標(biāo)記后，性狀的連鎖分析，以及生物信息學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析成了決定應(yīng)用的關(guān)鍵，我國(guó)在這方面的研究還需要加強(qiáng)。

3.6 降低成本，提高準(zhǔn)確性

基因組評(píng)估在豬育種上的應(yīng)用有著巨大的前景，為了提高選擇強(qiáng)度，必須盡可能多地測(cè)定種豬，其測(cè)定量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于奶牛的基因組評(píng)估?；蚪M選擇方法在我國(guó)豬育種中的推廣應(yīng)用，降低成本是關(guān)鍵。另外基因組早期選擇的準(zhǔn)確性也是關(guān)鍵，特別是對(duì)Top5（排名前5）以?xún)?nèi)公豬不被誤淘的準(zhǔn)確性。

3.7 豬育種的意義與價(jià)值

豬外貌和體型有意義，但性能表現(xiàn)更重要；背膘厚估計(jì)瘦肉率有意義，但實(shí)際的瘦肉產(chǎn)量更重要；直觀的性狀有意義，綜合的經(jīng)濟(jì)效益更重要；單個(gè)性狀的改進(jìn)有意義，終端產(chǎn)品價(jià)值的提高更重要。也就是說(shuō)，對(duì)豬遺傳改良的結(jié)果要讓養(yǎng)豬人感受到，在其他因素（如管理、疾病、飼料和人工成本等）不變的情況下，年遺傳進(jìn)展帶給養(yǎng)豬人的是更賺錢(qián)，既要讓每頭母豬更賺錢(qián)（通過(guò)年斷奶頭數(shù)增加、初配年齡提前、每頭斷奶仔豬成本下降、母豬死亡率下降等），又要讓每頭商品豬更賺錢(qián)（生長(zhǎng)更快/飼養(yǎng)天數(shù)減少、料重比改進(jìn)、屠宰性能改進(jìn)、胴體重增加等）。