种业是国家战略性、基础性核心产业。2021年中央一号文件提出“打好种业翻身仗”,再次明确了种业的基础性、战略性地位。2022年中央一号文件强调大力推进种源等农业关键核心技术攻关、全面实施种业振兴行动方案、推进种业领域国家重大创新平台建设等,为大陆种业振兴提供了持续、全面、强有力的政策支持和方向指引。
中国农业大学王雅春教授主讲的报告《中国荷斯坦牛繁殖性能、遗传基础及基因组预测研究进展》,从奶牛繁殖性能背景、群体遗传规律、相关基因挖掘和基因组预测初报四个方面详细阐述了大陆奶牛育种的工作进展,详情如下:
一、
奶牛繁殖性能背景
1.奶牛繁殖性能特点及遗传趋势
繁殖能力优秀的母牛 = 经济效益,牛群的繁殖效率 = 牛场的生产能力
尽管选择困难,但有效果:
- 繁殖性状遗传进展明显:节点1、节点2
- 预计20年内给牧场增加38%的收益
- 各国繁殖权重升高、基因组选择广泛应用
2.奶牛繁殖性能的描述
- 母牛繁殖力:母牛生育、产犊后再生育和输精后妊娠的能力
- 青年牛和经产牛的同一繁殖表现作为不同性状处理
3.母牛繁殖力性状
奶牛繁殖性能-指标
- 繁殖性能伴随奶牛一生,影响繁殖力因素多,极端复杂!
- 与繁殖性能相关的其他重要经济性状多,动态变化!
- 繁殖疾病致淘约占1/4,至关重要!
- 选择体系中忽视繁殖性能的代价,十分惨重!
- 繁殖信息-记录
- 原始繁殖记录质量:有效性、真实性、全面性
- 尚无中心式全国联合繁殖数据库、无法自动更新
公牛繁殖力性状
与配公牛影响与配母牛繁殖表现的性状,例如:
- 受胎率CR
- 56天不返情率NRR56
- 妊娠期长度GL
- 产犊难易度CE
- 死产SB
环境的影响
繁殖性能的基因型与环境互作(G×E)导致的重排名影响评估的准确性
二、
奶牛繁殖性能的遗传规律研究策略
中国奶牛繁殖性能GS处于起步阶段
三、
奶牛繁殖性能相关基因挖掘
1.奶牛繁殖性能记录的收集与评估
2.奶牛繁殖性能的常规评估-遗传参数
以北京2020年12月评估参数结果为例
- 报告中还详细剖分各胎次之间奶牛繁殖性能的遗传关系
- 介绍了常规评估参数:育种值、遗传与环境互作(A阵)、(H阵)
四、
奶牛繁殖性能基因组预测
- GS是以强大的基础育种数据为前题的
数量+质量
- 应用最广泛的方法:GBLUP的步骤
- 常规遗传评估:估计育种值(EBV)+遗传参数
- EBV:伪表型(DRP)
- 根据DRP可靠性筛选个体(可靠性>0.15)
- 将群体分为参考群及验证群(出生年)
- 构建基因组信息矩阵 G
- 使用GBLUP方法求解标记基因型效应
- 评价GS效果的指标:预测准确性(Acc,越高越好)及无偏性(b,越接近1越好)
一步法(ssGBLUP):基因型个体较少
1.中国荷斯坦牛繁殖性能的基因组预测
- 表型数据
北京地区33个牧场
系谱:211131个体,其中公牛6171头
- 基因组数据
共12195个体,其中包括8718头母牛和3477头公牛
芯片数据:111181个SNP位点
部分数据由50K芯片填充而来
2.中国荷斯坦牛繁殖性能的基因组预测初报
(已取得一定进展,研发中数据不公开)
3.中国荷斯坦牛繁殖性能的基因组预测后续设想
- 如何进一步提高中国奶牛繁殖性状基因组预测准确性?
参考群数量不足,经基因组测定且有后代女儿的公牛数量不足(仅剩约500头)
增加参考群体规模,联合其他国家/地区育种及基因组数据
基因组预测求解方法优化
针对繁殖性状特性( G×E ?)优化基因组预测模型:中国丹麦
加入其他来源信息(主效SNPs,多组学数据等)优化预测模型
结语
- 建立了较大的跨地区繁殖性能数据库,尚不完善
- 初步完成了繁殖性能遗传评估模型的优化,获得了群体遗传参数
- 初步证实,繁殖性能存在遗传与环境互作(季节、环境THI等)
- 通过全基因组关联分析,利用荟萃分析、遗传与环境互作等策略挖掘了一批繁殖性能相关基因
- 根据典型牧场信息,建立了包括繁殖性能的选择指数(uTPI)
- 初步获得繁殖性能基因组预测结果,ssGBLUP是潜力股!有待进一步优化、创新