育種“中國(guó)芯” 致富“羊引擎”

■躬行鄉(xiāng)村 賦能振興

手抓羊肉、黃燜羊肉均是常見(jiàn)于西北飲食中的美味佳肴，但西北綿羊普遍繁殖力相對(duì)低，很難滿足規(guī)?；曫B(yǎng)的需求。湖羊是太湖流域地方綿羊品種，因繁殖性能突出和所產(chǎn)羔皮花紋美觀而著稱。然而，因遠(yuǎn)離原產(chǎn)區(qū)且生態(tài)條件差異巨大，湖羊在2012年以前未曾成功“踏足”西北繁衍生息。

2023年6月，蘭州大學(xué)“華羊芯”湖羊高性能基因組育種芯片完成全面測(cè)試并實(shí)施量產(chǎn)。該項(xiàng)目由蘭州大學(xué)教授王維民團(tuán)隊(duì)歷時(shí)10余年，完成湖羊從南方引入北方乃至全國(guó)風(fēng)土馴化、選育提高及高效利用關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)工作，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)在綿羊基因組育種領(lǐng)域比肩國(guó)際同行的重大突破。

湖羊“闖北”的接力跑

近年來(lái)，我國(guó)舍飼養(yǎng)羊的比重日益增大?；诖?，2012年，蘭州大學(xué)反芻動(dòng)物研究所開(kāi)始了對(duì)舍飼羊品種的篩選，最終將目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)太湖流域一帶的高繁殖力品種——湖羊，并聯(lián)合甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)、武威市畜牧獸醫(yī)科學(xué)研究院及民勤縣畜牧獸醫(yī)工作站等相關(guān)技術(shù)力量組建湖羊選育擴(kuò)繁和高效利用關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目組。

“育種是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，從引種、選育到推廣都充滿不確定性。慶幸的是，在兩年多的風(fēng)土馴化過(guò)程中，湖羊并沒(méi)有‘水土不服’?！蓖蹙S民介紹。

“引進(jìn)來(lái)是第一步，關(guān)鍵在于保持品種的性能優(yōu)勢(shì)，甚至通過(guò)持續(xù)選育的湖羊要比原產(chǎn)地性能更好?！蓖蹙S民說(shuō)，科學(xué)選育要有準(zhǔn)確的測(cè)定數(shù)據(jù)做支撐，在開(kāi)展性能測(cè)定、遺傳評(píng)估的基礎(chǔ)上才能選種、選配，選育之后要有配套的繁殖調(diào)控技術(shù)、疫病防控技術(shù)、飼養(yǎng)管理技術(shù)來(lái)做保障。

沒(méi)有性能測(cè)定就難以準(zhǔn)確選出好種羊，羊只性能測(cè)定是整個(gè)育種工作最關(guān)鍵也是最困難的環(huán)節(jié)。羊只性能測(cè)定不僅投資大、周期長(zhǎng)，還要在稱重、屠宰、數(shù)據(jù)記錄工作中循環(huán)往復(fù)。這項(xiàng)“周而復(fù)始”的工作持續(xù)了9年時(shí)間，累計(jì)投入23.5萬(wàn)人時(shí)。

該團(tuán)隊(duì)的博士研究生張德印介紹，通過(guò)不斷改進(jìn)羊只性能測(cè)定方式，開(kāi)發(fā)性能測(cè)定智能化裝備，大大提高了效率，“比如類似于抓娃娃機(jī)的機(jī)械手，可以直接將羊只提起來(lái)稱重，節(jié)省了很多人力”。

實(shí)現(xiàn)肉羊種業(yè)的“中國(guó)芯”

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的跟蹤觀察，團(tuán)隊(duì)研發(fā)出羊重要經(jīng)濟(jì)性狀的表型組測(cè)定新技術(shù)——圖像識(shí)別技術(shù)?！疤嵘蛴N的準(zhǔn)確性和效率，必須在技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)突破，從表型組測(cè)定技術(shù)到分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)，再到基因組選擇技術(shù)，育種技術(shù)的研究不斷迭代更新。”王維民說(shuō)。

基因組選擇技術(shù)是國(guó)際上科學(xué)育種的核心技術(shù)，目前基因芯片有固相芯片和液相芯片兩種?！肮滔嘁暂d玻片為載體放置位點(diǎn)，就像棋子放置在棋盤(pán)上一樣。液相以混合溶液為載體，把它們放置在液體中。”王維民說(shuō)。

然而，固相芯片生產(chǎn)制造技術(shù)一直被國(guó)外壟斷，且價(jià)格高昂。

與手機(jī)芯片不同，育種芯片是一種檢測(cè)工具，其背后的技術(shù)邏輯是通過(guò)探針檢測(cè)目標(biāo)基因?！熬拖窭走_(dá)一樣，把檢測(cè)物體放進(jìn)去，它就能自動(dòng)找出它有什么基因。”王維民說(shuō)，團(tuán)隊(duì)解鎖的奧秘并不在于芯片本身，而是與芯片配套的遺傳評(píng)估技術(shù)，即羊只如被選為種羊，便要評(píng)價(jià)它對(duì)后代的遺傳貢獻(xiàn)值。目前，團(tuán)隊(duì)可依據(jù)龐大的基因數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)基因遺傳效應(yīng)給予精準(zhǔn)評(píng)估。

團(tuán)隊(duì)研發(fā)的液相芯片不僅價(jià)格“親民”，在進(jìn)入市場(chǎng)前的測(cè)驗(yàn)中，其準(zhǔn)確性也非常喜人?！拔覀兠y(cè)出的羊和場(chǎng)里實(shí)際育種表現(xiàn)最好的羊是一致的?！蓖蹙S民透露，這款芯片市場(chǎng)訂單量已達(dá)69000張，預(yù)計(jì)每年應(yīng)用10萬(wàn)張以上。

打造致富增收的“羊引擎”

育種技術(shù)有“著落”后，團(tuán)隊(duì)開(kāi)始解決推廣難題。蘭州大學(xué)和甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)發(fā)起全國(guó)湖羊聯(lián)合育種組，通過(guò)種羊的跨場(chǎng)、跨地區(qū)乃至全國(guó)性的聯(lián)合遺傳評(píng)估，促成種羊的跨場(chǎng)選擇使用，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)秀遺傳資源共享。

為推動(dòng)聯(lián)合育種，團(tuán)隊(duì)聯(lián)合數(shù)十家科研單位和50余家種業(yè)企業(yè)，形成產(chǎn)學(xué)研用緊密融合的選育擴(kuò)繁利用體系。迄今，累計(jì)推廣湖羊種羊65萬(wàn)只、擴(kuò)繁湖羊180萬(wàn)只，分布在北方8省區(qū)500余家企業(yè)和合作社，成了鄉(xiāng)村振興進(jìn)程中致富增收的“羊引擎”，使百萬(wàn)農(nóng)戶受益。

“老一輩專家是我們團(tuán)隊(duì)的定海神針，遇到什么問(wèn)題他們解決，有什么壓力他們扛著，我們做好研究就行?！蓖蹙S民笑著說(shuō)，團(tuán)隊(duì)扎根西北，建立起聯(lián)合育種體系和以市場(chǎng)為導(dǎo)向、企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研用緊密融合的育種模式，將科技成果化作經(jīng)濟(jì)收益送到了千家萬(wàn)戶。

“華羊芯”建立了適于我國(guó)綿羊育種的、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基因組育種技術(shù)體系，研制出適用于本土湖羊基因測(cè)定的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的液相芯片。談到未來(lái)，團(tuán)隊(duì)的共識(shí)是，“中國(guó)芯”也需要在持續(xù)的技術(shù)迭代中升級(jí)，不斷提高其性能和市場(chǎng)認(rèn)可度，“我們希望能盡可能地為我國(guó)綿羊種業(yè)科技自立自強(qiáng)賦能，讓中國(guó)盤(pán)裝更多中國(guó)肉”。

《中國(guó)教育報(bào)》2024年01月06日第1版