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        湖羊育種實現“芯”突破

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        日前,芯蘭州大學“華羊芯”湖羊高性能基因組育種芯片在“2023羊業發展高級研討會”上發布。湖羊“華羊芯”研制項目組歷時10余年,育種怎么登陸沃爾克賬號將湖羊從南方引入北方,實現完成了湖羊的突破風土馴化和品種育種工作,建立了適用于我國綿羊育種、芯具有完全自主知識產權的湖羊基因組育種技術體系。

        “湖羊北養”須解決系列問題

        湖羊育種實現“芯”突破

        湖羊育種實現“芯”突破

        隨著國家草原生態保護力度的育種加大,舍飼養羊的實現比重日益增加。“湖羊繁殖力高、突破生存適應性強,芯非常適合大規模舍飼。湖羊”項目組負責人、育種蘭州大學教授王維民介紹,實現湖羊一般兩年可生3胎,突破每胎平均生2至3只,是當前我國舍飼養羊的首選品種,也是目前市場占有率最高的綿羊品種。突出的優勢讓項目組決定把湖羊引入西北。

        湖羊育種實現“芯”突破

        經過兩年的適應性觀察,項目組發現,湖羊的生長速度、繁殖率、生理生化等各項指標都證明其適合在西北地區大規模舍飼。“引進來只是第一步。后續我們還要保持品種的性能優勢,甚至通過持續選育,讓湖羊比在原產地的性能更好。”王維民說,怎么登陸沃爾克賬號項目組意識到要通過育種芯片的開發,進一步實現基因的選優去劣,選出好種羊、產出好羊羔,才能在“湖羊北養”的過程中掌握主動性。

        湖羊育種實現“芯”突破

        2014年,項目組的育種研究步入正軌。

        科學選育要有準確的測定數據作支撐。因此,首先要開展性能測定、遺傳評估。前期,項目組就建立起了萬級規模的具有精準表型記錄和基因組遺傳變異信息的基因組選擇參考群。

        要提升湖羊育種的準確性和效率,還必須在技術層面實現突破。從表型組測定技術到分子標記輔助選擇技術,再到基因組選擇技術,項目組在育種技術方面的研究不斷迭代更新。其中,基因組選擇技術是當前國際上科學育種的核心技術。該技術能夠實現早選、準選,可以極大提升育種效率。育種芯片正是利用基因組選擇技術開展育種工作的關鍵工具之一。

        打造更具性價比的中國“芯”

        目前,國內外的羊基因育種芯片有固相芯片和液相芯片兩種,均是基于堿基互補雜交特性,以羊的基因位點設計探針來檢測羊的基因組信息。“固相芯片以載玻片為載體放置羊的基因位點,就像把棋子放置在棋盤上。液相芯片則是以混合溶液為載體,把羊的基因位點放置在液體中。”項目組成員、蘭州大學畜牧學專業博士張煜坤介紹。

        固相芯片的生產制造技術一直被國外壟斷,價格高昂。有了龐大的數據庫,為什么不能制造中國人自己的育種芯片?項目組決定轉換思路,著手制造中國人自己的湖羊育種液相芯片。

        根據對上萬只湖羊基因組數據的系統分析,項目組逐步破譯了湖羊的基因組遺傳密碼,解析出優質基因與特定性狀的調控關系及其遺傳規律??蒲腥藛T從羊的血液、毛、組織等樣品中提取DNA,然后放入液相芯片體系。這些DNA樣品中的目標區域與探針相結合后,就可以進行基因序列檢測,確定重要遺傳位點的基因型信息。

        實際上,項目組解鎖的并不僅僅在于育種芯片本身,而是與芯片配套的遺傳評估技術。遺傳評估是指用不同信息來源的資料,對個體的遺傳價值所進行的評價。即羊只如被選為種羊,便要評價它對后代的遺傳貢獻值。“我們不僅要利用育種芯片選出具有優異基因的羊,還要評估它的基因表現如何,能不能穩定遺傳給后代。這些才是我們要為用戶提供的核心信息。”王維民說。

        如何降低成本也是育種芯片研發過程中不可忽視的問題。目前,國外進口的固相芯片市場價格單價在300元左右,而項目組研發的“華羊芯”液相芯片的價格僅為國外固相芯片的一半左右。除了價格親民,這款育種芯片的準確性也很突出。在盲測階段,團隊收集了驗證羊場中羊只的血液,并通過該育種芯片進行了測定及遺傳評估,根據結果選出了最好的種羊。“我們盲測選出的種羊,和場里實際育種表現最好的羊是一致的。”王維民還透露,現在這款“華羊芯”育種芯片的市場訂單量已達69000張。

        為湖羊種業振興貢獻更多力量

        種業是國家的基礎性產業。為了推動聯合育種,項目組扎根西北,建立起聯合育種體系和以市場為導向、企業為主體、產學研用緊密融合的育種模式,將科技成果轉化為經濟效益。項目組聯合了數十家科研單位和50余家種業企業,形成了產學研用緊密結合的選育擴繁利用體系,累計推廣湖羊種羊65萬只,擴繁湖羊180萬只?,F在項目組已將湖羊推廣到甘肅、新疆等北方8省區的500余家企業和合作社。

        截至目前,項目組與合作單位已經利用研發的育種芯片培育出“天華肉羊”新品種,正在培育“奧白肉羊”“金武肉羊”新品種,同時還選育了4個湖羊新品系,努力為種業振興貢獻更多力量。與此同時,“華羊芯”也需要在持續的技術迭代中升級。性狀的遺傳受到環境、飼養管理等多方面因素的影響,是一個不斷動態優化的過程,要在不斷重復的測選工作中保留優質基因,淘汰劣質基因。

        為了保證優質基因能夠持續穩定進入繁殖體系,項目組計劃將“華羊芯”每年更新一版,不斷提高其性能和市場認可度。“我們的下一個目標是實現湖羊基因組選擇參考群5年內突破10萬只。我們的數據庫越龐大,就意味著基因育種的準確度、精確度越高。”王維民說。

         

        日前,蘭州大學“華羊芯”湖羊高性能基因組育種芯片在“2023羊業發展高級研討會”上發布。“華羊芯”研制項目組歷時10余年,將湖羊從南方引入北方,完成了湖羊的風土馴化和品種育種工作,建立了適用于我國綿羊育種、具有完全自主知識產權的基因組育種技術體系。

        “湖羊北養”須解決系列問題

        隨著國家草原生態保護力度的加大,舍飼養羊的比重日益增加。“湖羊繁殖力高、生存適應性強,非常適合大規模舍飼。”項目組負責人、蘭州大學教授王維民介紹,湖羊一般兩年可生3胎,每胎平均生2至3只,是當前我國舍飼養羊的首選品種,也是目前市場占有率最高的綿羊品種。突出的優勢讓項目組決定把湖羊引入西北。

        經過兩年的適應性觀察,項目組發現,湖羊的生長速度、繁殖率、生理生化等各項指標都證明其適合在西北地區大規模舍飼。“引進來只是第一步。后續我們還要保持品種的性能優勢,甚至通過持續選育,讓湖羊比在原產地的性能更好。”王維民說,項目組意識到要通過育種芯片的開發,進一步實現基因的選優去劣,選出好種羊、產出好羊羔,才能在“湖羊北養”的過程中掌握主動性。

        2014年,項目組的育種研究步入正軌。

        科學選育要有準確的測定數據作支撐。因此,首先要開展性能測定、遺傳評估。前期,項目組就建立起了萬級規模的具有精準表型記錄和基因組遺傳變異信息的基因組選擇參考群。

        要提升湖羊育種的準確性和效率,還必須在技術層面實現突破。從表型組測定技術到分子標記輔助選擇技術,再到基因組選擇技術,項目組在育種技術方面的研究不斷迭代更新。其中,基因組選擇技術是當前國際上科學育種的核心技術。該技術能夠實現早選、準選,可以極大提升育種效率。育種芯片正是利用基因組選擇技術開展育種工作的關鍵工具之一。

        打造更具性價比的中國“芯”

        目前,國內外的羊基因育種芯片有固相芯片和液相芯片兩種,均是基于堿基互補雜交特性,以羊的基因位點設計探針來檢測羊的基因組信息。“固相芯片以載玻片為載體放置羊的基因位點,就像把棋子放置在棋盤上。液相芯片則是以混合溶液為載體,把羊的基因位點放置在液體中。”項目組成員、蘭州大學畜牧學專業博士張煜坤介紹。

        固相芯片的生產制造技術一直被國外壟斷,價格高昂。有了龐大的數據庫,為什么不能制造中國人自己的育種芯片?項目組決定轉換思路,著手制造中國人自己的湖羊育種液相芯片。

        根據對上萬只湖羊基因組數據的系統分析,項目組逐步破譯了湖羊的基因組遺傳密碼,解析出優質基因與特定性狀的調控關系及其遺傳規律??蒲腥藛T從羊的血液、毛、組織等樣品中提取DNA,然后放入液相芯片體系。這些DNA樣品中的目標區域與探針相結合后,就可以進行基因序列檢測,確定重要遺傳位點的基因型信息。

        實際上,項目組解鎖的并不僅僅在于育種芯片本身,而是與芯片配套的遺傳評估技術。遺傳評估是指用不同信息來源的資料,對個體的遺傳價值所進行的評價。即羊只如被選為種羊,便要評價它對后代的遺傳貢獻值。“我們不僅要利用育種芯片選出具有優異基因的羊,還要評估它的基因表現如何,能不能穩定遺傳給后代。這些才是我們要為用戶提供的核心信息。”王維民說。

        如何降低成本也是育種芯片研發過程中不可忽視的問題。目前,國外進口的固相芯片市場價格單價在300元左右,而項目組研發的“華羊芯”液相芯片的價格僅為國外固相芯片的一半左右。除了價格親民,這款育種芯片的準確性也很突出。在盲測階段,團隊收集了驗證羊場中羊只的血液,并通過該育種芯片進行了測定及遺傳評估,根據結果選出了最好的種羊。“我們盲測選出的種羊,和場里實際育種表現最好的羊是一致的。”王維民還透露,現在這款“華羊芯”育種芯片的市場訂單量已達69000張。

        為湖羊種業振興貢獻更多力量

        種業是國家的基礎性產業。為了推動聯合育種,項目組扎根西北,建立起聯合育種體系和以市場為導向、企業為主體、產學研用緊密融合的育種模式,將科技成果轉化為經濟效益。項目組聯合了數十家科研單位和50余家種業企業,形成了產學研用緊密結合的選育擴繁利用體系,累計推廣湖羊種羊65萬只,擴繁湖羊180萬只?,F在項目組已將湖羊推廣到甘肅、新疆等北方8省區的500余家企業和合作社。

        截至目前,項目組與合作單位已經利用研發的育種芯片培育出“天華肉羊”新品種,正在培育“奧白肉羊”“金武肉羊”新品種,同時還選育了4個湖羊新品系,努力為種業振興貢獻更多力量。與此同時,“華羊芯”也需要在持續的技術迭代中升級。性狀的遺傳受到環境、飼養管理等多方面因素的影響,是一個不斷動態優化的過程,要在不斷重復的測選工作中保留優質基因,淘汰劣質基因。

        為了保證優質基因能夠持續穩定進入繁殖體系,項目組計劃將“華羊芯”每年更新一版,不斷提高其性能和市場認可度。“我們的下一個目標是實現湖羊基因組選擇參考群5年內突破10萬只。我們的數據庫越龐大,就意味著基因育種的準確度、精確度越高。”王維民說。

         

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