基因组学研究：推动肉牛传统育种手段向现代育种技术转变

文 | 本刊记者 王雯慧

基因组学研究：推动肉牛传统育种手段向现代育种技术转变

文 | 本刊记者 王雯慧

内蒙古乌拉盖西门塔尔牛养殖基地。

随着人们生活水平的提高，对食物的要求也越来越高。牛肉因其低脂高蛋白、营养丰富等特点，深受人们喜爱。但在我国，高档牛肉长期以来依赖于进口。

统计数据显示，2013年，我国牛肉进口总量达29.7万吨（不包含近70万吨的走私牛肉），是2012年的近4倍。据荷兰合作银行日前发布的研究报告，未来，中国牛肉进口需求将进一步扩大，到2018年，对进口的依赖将高达25%。

我国肉牛产业起步较晚，存在缺乏专用肉牛品种、个体产肉性能低、规模化水平低、繁殖效率低、技术研发滞后、科技支撑乏力等诸多问题，严重制约了我国肉牛产业发展。而肉牛种业是决定现代肉牛产业发展的核心要素。

“中国肉牛重要经济性状功能基因组学研究”科研团队

动物育种艰辛又漫长，在农业发展的历史长河中，我们的祖先从驯养和驯化动物开始，以满足人类需求为目的，培育出了许多适用于不同时代的畜禽品种。我国是世界上牛品种资源最为丰富的国家，秦川牛、南阳牛、鲁西牛、延边牛等地方牛品种代表了我国优良的黄牛品种。为进一步挖掘我国地方黄牛优异种质资源，解析重要经济性状形成的分子机制，加快我国特色优异肉牛新品种选育进程，2013年863计划现代农业技术领域启动了“中国肉牛重要经济性状功能基因组学研究”课题。

该课题由西北农林科技大学牵头，课题负责人昝林森教授长期从事肉牛遗传改良与产业化开发等方面研究与教学工作。昝林森教授团队现有成员20名，其中正高职称6人、国家“千人计划”特聘教授1人、享受国务院特殊津贴专家3人、教育部新世纪优秀人才1人，2015年9月获农业部“优秀创新团队奖”。

“过去靠经验，现在靠科技”——动物育种在改变

“中国肉牛重要经济性状功能基因组学研究”课题以提高肉牛生长速度和产肉能力、提高牛肉品质等为育种目标，通过寻找相关的功能基因或者分子标记并在育种过程中加以应用，提高了肉牛育种工作的效率。

过去的传统肉牛品种选育，必须等后代品种长大成牛，再进行牛肉产量、品质等相关性状测试分析，才能看出育种的效果到底好不好。现在的分子辅助育种技术，只需要在胚胎发育期或者生长早期，对细胞进行相关基因或分子标记的测试，就可以筛选出我们想要的品种，省时省力省钱，大大提高了育种的速度、效率和精准度，推动了肉牛传统育种手段向现代育种技术转变。

课题实施近三年来，取得良好的科研成果。课题组从基因组水平揭示了以秦川牛为代表的我国地方黄牛种质资源的遗传多样性，挖掘了不同品种牛在驯化过程中抗病、肉质及繁殖等性状相关的关键基因；开展了家养牦牛及野牦牛基因组重测序工作，筛选到了与牦牛产肉和产奶等数量性状相关区域，为进一步解析我国地方黄牛重要经济性状形成的分子机制和肉牛生物技术育种工作奠定了基础。

中国黄牛演化历史解析及重要经济性状形成分子机制研究

该课题利用高通量测序技术对中国黄牛代表性品种秦川牛、南阳牛、鲁西牛、延边牛、雷琼牛、云南黄牛6个品种，以及黑毛和牛、红安格斯牛2个国外专门化肉牛品种共75个样本开展了全基因组重测序工作。共检测到了5186万个SNPs位点，其中，接近50%的SNP为新发现的SNPs位点，说明了我国地方黄牛种质资源的丰富性，扩充了现有的遗传突变数据库。

群体遗传分析表明我国大部分地方肉牛品种均含普通牛和瘤牛两种祖先血统，且由北到南其瘤牛血统比例逐渐增加，从基因组水平揭示了我国地方黄牛品种在八千年的演化历史中明显受到了瘤牛血统的影响，且地理环境及气候变化对目前的我国地方牛品种血统及分布规律的形成起着主导作用。此外，通过全基因组选择分析，在秦川牛、黑毛和牛、安格斯牛中分别筛选出了上述品种在驯化过程中与抗病、脂肪沉积和生长发育等重要经济性状形成相关的候选基因。

本研究首次从全基因组水平揭示了我国地方黄牛品种的演化历史，分析结果还将为我国培育生长快、肉质好、抗逆性强的专门化肉牛品种提供了重要的科学依据。

牦牛遗传资源图谱构建及产肉、产奶性状形成机制解析

本课题在世界上首次完成牦牛基因组序列解析的基础上，开展了3头野生牦牛和3头家养牦牛基因组重测序工作，构建了牦牛遗传资源图谱，检测到了1910个家养牦牛中可能受到人工选择的区域。这些受选择的区域80%能够定位到普通牛已识别的产肉、产奶等数量性状座位上，对今后牦牛的遗传多样性研究和产肉、产奶性状的DNA标记辅助育种研究提供重要的遗传资源。该研究论文已以封面文章形式发表在《Molecular Ecology Resources》上。

2013第二届中国肉牛选育改良与产业发展国际研讨会。

科学管理成为有力保障

任何一个课题的科研成果都是专家们智慧的结晶，是群体共同努力的结果。一个课题能顺利实施并取得良好的效果与科学有效的管理密不可分。该课题在中国农村技术开发中心的指导下，在实施过程中，积极与国内外高校及科研院所开展交流合作。同时不断加强与相关肉牛企业及良种繁育场之间的技术推广和交流，推动科研成果的快速转化，有力地推动了肉牛技术推广及产业的发展。

课题组根据科研任务纵向成立了若干科研小组，定点定向集中攻关，每周召开学术例会；横向成立专家组，定期召开专家组会议，讨论课题任务进展情况，部署工作计划。此外，课题组每年定期召开课题组工作会议，先后开展了课题启动会，2014年、2015年度工作会议，加强了课题参加单位间交流与合作，找出了研究工作中的不足并加以及时纠正，以期保质保量完成课题目标。

在开展科研工作的同时，该课题组还先后承办了两届“中国肉牛选育改良与产业发展国际研讨会”（2013、2015），以及三届“现代肉牛奶牛遗传改良与健康养殖高峰论坛”（2013、2014、2015），协办了“第34届国际动物遗传学大会”（2014），邀请相关领域知名专家学者及企业家开展了学术交流与合作，了解国内外相关领域研究前沿动态并与相关高校及科研单位开展相关合作，加快了课题研究进程，促进了科研成果的转化。

课题组充分利用单位科研经费管理信息系统，实现了经费到账、查询、支出等多个方面的信息化管理，科研经费由被动式管理转化为主动式管理，便于经费在使用过程中有效监督和合理利用。同时，建立了科研成果经费使用的绩效考核制度，完善了科研成果的绩效考评机制，积极引导鼓励科研人员多出成果、出标志性大成果。

课题组专家在陕西秦川牛业有限公司开展技术指导工作。

立足社会、服务社会

课题的建立源于社会需求，同时创造社会效益。“中国肉牛重要经济性状功能基因组学研究”课题在实施的过程中，对人才的培养，企业培育和基地建设起到了带动作用。

课题的实施注重团队成员、研

此外，课题组积极与地方畜牧局及肉牛企业等单位开展技术培训交流，共为广西、甘肃、云南、陕西等畜牧局相关负责人、肉牛养殖技术人员以及高级职业农民等各类人员开展肉牛育种和养殖新技术培训10余次，培训各类基层科技人员500余人次，加快了肉牛育种及养殖新技术的推广。课题负责人昝林森教授作为宝鸡市农业科技专家大院秦川牛中心首席专家，定期在陕西秦川牛业有限公司开展技术服务，帮助公司制定项目规划和实施方案，指导企业利用分子育种技术开展秦川牛肉用选育改良，建立良种繁育技术体系进行良种扩繁，培训技术人员开展标准化健康养殖。

课题实行产、学、研、用相结合，与国家肉牛改良中心秦川肉牛良繁场、陕西省秦川肉牛良种繁育中心、陕西省农牧良种场等育种基地保持着长期的技术合作交流关系。本课题取得的成果直接用于秦川肉牛的育种实践和商业化生产，促进了成果研发和推广应用。

另外，课题组还与陕西秦宝牧业股份有限公司、新疆西部牧业股份有限公司、吉林延边畜牧开发总公司、福建鑫富牧业发展有限公司等企业开展合作研究，通过技术指导、技术交流培训、成果转化等多种方式，将课题研究成果直接用于企业生产实践中。从肉牛养殖、育肥、生产加工、质量溯源等多个方面进行了全方位的技术合作，提升了企业自我创新能力。

专家简介

昝林森：西北农林科技大学动物科技学院副院长、国家肉牛改良中心主任、教授、博士生导师。长期致力于现代动物生长发育调控和肉牛奶牛遗传改良及产业化开发等方面的研究和教学工作。究生及一线科技人员的培养及技术提升。实施近三年来，共培养研究生32人，其中博士研究生14人，外籍博士研究生1人。先后有5人赴美国马里兰大学、华盛顿州立大学、密歇根州立大学、加州大学戴维斯分校开展博士研究生联合培养和访学研究。