國(guó)內(nèi)研究團(tuán)隊(duì)用了9年時(shí)間,研發(fā)出了“華羊芯”育種芯片,能夠在羔羊一出生就檢測(cè)其是否攜帶特定基因,預(yù)測(cè)其未來的生長(zhǎng)潛力,而不再需要經(jīng)歷漫長(zhǎng)世代的選育。還規(guī)避了傳統(tǒng)育種中誤差較大的弊端,提升了選育的準(zhǔn)確性。
最近,甘肅潤(rùn)牧生物工程有限公司湖羊養(yǎng)殖場(chǎng)里傳來了好消息。
這家養(yǎng)殖場(chǎng)利用綿羊基因組育種芯片“華羊芯”,開展湖羊新品系的選育,短時(shí)間內(nèi)顯著提升了湖羊的繁殖率和節(jié)糧能力,湖羊產(chǎn)羔率、飼料轉(zhuǎn)化率分別提升了27.7%、8.9%,尾脂降低了6.5%。
這些數(shù)據(jù)讓蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院反芻動(dòng)物研究所教授王維民和他的團(tuán)隊(duì)感到很振奮。他們用了9年時(shí)間,研發(fā)出了“華羊芯”育種芯片,能夠在羔羊一出生就檢測(cè)其是否攜帶特定基因,預(yù)測(cè)其未來的生長(zhǎng)潛力,而不再需要經(jīng)歷漫長(zhǎng)世代的選育。還規(guī)避了傳統(tǒng)育種中誤差較大的弊端,提升了選育的準(zhǔn)確性。
作為國(guó)內(nèi)首款基于大規(guī)?;蚪M選擇參考群的高性能綿羊基因組育種芯片,“華羊芯”怎樣實(shí)現(xiàn)比肩國(guó)際的重大突破?如何幫助企業(yè)選出最好的羊?如何改變我國(guó)肉羊品種生產(chǎn)性能落后的局面?帶著這些問題,記者探尋了“華羊芯”從研發(fā)到應(yīng)用的整個(gè)歷程。
都是基因在“操控”
到過內(nèi)蒙古和新疆牧區(qū)的人,可能會(huì)對(duì)蒙古羊的大尾巴和哈薩克羊的肥臀印象深刻。這些羊的尾巴和臀部脂肪多達(dá)十幾公斤,看起來圓滾滾、沉甸甸,走動(dòng)時(shí)左右搖晃、上下顛簸。事實(shí)上,善于奔跑的野綿羊的尾巴原本十分短小,人類經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間才選育出這些肥尾羊,滿足對(duì)油脂的需求。
而今,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)羊尾的大小其實(shí)是基因在背后“操控”,例如與脂肪囤積相關(guān)的基因變異,影響了尾部肥瘦。我國(guó)已有研究者利用相關(guān)基因突變,快速選育出了短尾的細(xì)毛羊,滿足當(dāng)前對(duì)短尾綿羊的需求。因?yàn)殚L(zhǎng)尾易引發(fā)感染性疾病,還可能會(huì)降低羊毛品質(zhì)。
羊角的差異,也與基因突變有關(guān)。近代育種者覺得羊角既耗費(fèi)營(yíng)養(yǎng),又為羊群管理帶來安全隱患,偶然發(fā)現(xiàn)某些綿羊表現(xiàn)為無(wú)角性狀,便用這些綿羊與已有品種進(jìn)行雜交,選育出無(wú)角綿羊。已有研究發(fā)現(xiàn),這些無(wú)角綿羊都是在特定基因上發(fā)生了突變。
綿羊的所有特征差異,都能夠從基因變異的角度得到解釋,這讓基因組選育成為可能,能夠極大縮短育種時(shí)間。
在過去,動(dòng)物新品種的選育可能要跨越千百年,而今,基因密碼像散布于生命叢林的小徑,指引人類快速抵達(dá)育種目標(biāo)。伴隨這股不可阻擋的科技潮流,國(guó)際上畜禽育種進(jìn)入了基因組選育時(shí)代。
傳統(tǒng)的動(dòng)物育種師要靠觀察來選育品種,不僅要明察秋毫,還必須堅(jiān)持不懈。而在基因組育種時(shí)代,利用基因組育種芯片就能識(shí)別攜帶特定基因的羊群,高效選育出綿羊良種。
“沒有金剛鉆,別攬瓷器活?!被蚪M育種芯片就是開展基因組選育工作的“金剛鉆”。
2009年,首張綿羊芯片由美國(guó)科技公司因美納推出。此后幾年,美國(guó)、新西蘭等國(guó)家又相繼推出高密度基因組育種芯片,加速推動(dòng)羊育種進(jìn)入基因組選育時(shí)代。
基因組育種技術(shù)在國(guó)外羊育種以及國(guó)內(nèi)豬、禽、牛育種中應(yīng)用進(jìn)展迅速,但是我國(guó)羊種業(yè)基因組選擇技術(shù)研發(fā)及推廣仍相對(duì)滯后。
王維民團(tuán)隊(duì)在持續(xù)關(guān)注著全球育種技術(shù)的發(fā)展,意識(shí)到要跟上基因組選擇的技術(shù)趨勢(shì),必須盡快研發(fā)育種芯片。而研發(fā)基因組育種芯片,首先需要弄清哪些基因變異影響著羊的高矮胖瘦、生老病死等特征差異。
雖然科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了某些基因與綿羊特征的關(guān)系,如影響羊尾大小、羊角有無(wú)的基因突變,但這不過是冰山一角。
如果把DNA比作螺旋形的梯子,構(gòu)成梯子臺(tái)階的是一種叫堿基對(duì)的物質(zhì),正是這些堿基對(duì)導(dǎo)致了綿羊的差異。而綿羊體內(nèi)有26億-30億個(gè)堿基對(duì),其中已觀測(cè)到的遺傳變異位點(diǎn)有幾千萬(wàn)個(gè),隨著技術(shù)進(jìn)步這一數(shù)值可能還會(huì)更大。
更困難的是,基因與表型很少表現(xiàn)出一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,要分辨出特定基因的影響非常困難。遺傳密碼并不像簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)程序,能在每臺(tái)計(jì)算機(jī)上完美地復(fù)現(xiàn)。
因此,要找到影響綿羊特征的基因突變,并開發(fā)出育種芯片,注定是一條復(fù)雜曲折的漫漫長(zhǎng)路。
在羊群中尋找答案
茫茫草原上,一只羊的足跡難以尋查,但是一群羊卻走出了一條清晰的牧道?;蛐蛄械挠绊懸?guī)律,無(wú)法通過一只羊揭示,卻能夠在羊群中找到。
通俗地說,可以養(yǎng)一大群羊,觀察記錄每只羊生長(zhǎng)過程中的各種性狀,如能吃多少料、能長(zhǎng)多少肉、能產(chǎn)幾只羔,再檢測(cè)它們的基因序列,通過統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,尋找基因和表型之間的關(guān)聯(lián)性。按照專業(yè)說法,是要建立大規(guī)模參考群體,為育種芯片的研發(fā)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。
但是,建立大規(guī)模參考群體是一個(gè)無(wú)比艱辛且漫長(zhǎng)的過程,也是基因組育種芯片開發(fā)中的最大難題。
早在2012年,蘭州大學(xué)反芻動(dòng)物研究所和甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院的師生們已經(jīng)在西北探索養(yǎng)殖湖羊。最初目的是為選育適合舍飼養(yǎng)殖的品種,卻為育種芯片的研發(fā)打下了基礎(chǔ)。
湖羊產(chǎn)于太湖地區(qū),源于早期北方移民南下帶去的蒙古羊,適應(yīng)了南方氣候和舍飼環(huán)境,具有繁殖率高、生長(zhǎng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。蘭州大學(xué)反芻動(dòng)物研究所所長(zhǎng)李發(fā)弟等人多次到江浙等地考察,將湖羊引入甘肅。
南方的“小綿羊”到北方,能適應(yīng)嗎?一時(shí)間質(zhì)疑聲四起。
“湖羊此前確實(shí)沒有在西北地區(qū)擴(kuò)繁成功,原因是早期飼養(yǎng)管理、養(yǎng)殖技術(shù)都不成熟。而如今養(yǎng)羊的設(shè)施設(shè)備改善、飼養(yǎng)技術(shù)進(jìn)步,足以抵御環(huán)境的影響,例如羊舍條件的改善,能夠讓湖羊度過西北的寒冷冬季。”研究團(tuán)隊(duì)分析后,放開手腳探索湖羊養(yǎng)殖。
在實(shí)際養(yǎng)殖過程中,團(tuán)隊(duì)還是遇到了一些挑戰(zhàn)。“最大問題就是羊羔死亡率過高?!蓖蹙S民回憶,團(tuán)隊(duì)之前接觸的綿羊品種都是單胎,羊羔出生后不用人管也能成活。而湖羊繁殖率高,一胎甚至能產(chǎn)四五只,一些羊羔出生后沒有人照料,不久就死了。
這讓研究團(tuán)隊(duì)傻了眼,不斷嘗試改進(jìn)飼養(yǎng)方法,提高母羊的營(yíng)養(yǎng)水平。還化身“奶爸”“奶媽”,加強(qiáng)羊羔的早期護(hù)理,很快提升了羊羔的成活率。
養(yǎng)好羊的同時(shí),更重要的是做好生長(zhǎng)性狀的觀測(cè)記錄。一年四季,研究團(tuán)隊(duì)持續(xù)監(jiān)測(cè)著湖羊的呼吸心跳,生理指標(biāo)、行為學(xué)指標(biāo)等,以評(píng)估湖羊的生長(zhǎng)性能、繁殖能力等性狀。為了觀測(cè)湖羊的消化特征,蘭州大學(xué)和甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)的師生們每晚熬夜蹲在羊圈旁,盯著數(shù)每只羊反芻了多少次。
經(jīng)過兩年多的馴化,研究團(tuán)隊(duì)掌握了湖羊的生長(zhǎng)和繁殖規(guī)律,證明了湖羊適合在西北地區(qū)大規(guī)模舍飼,打消了各方的質(zhì)疑。
2015年開始,研究團(tuán)隊(duì)正式開啟育種芯片研發(fā),逐步擴(kuò)大湖羊養(yǎng)殖規(guī)模,以積累更多數(shù)據(jù),“繪制”湖羊基因組遺傳變異圖譜。團(tuán)隊(duì)中更多年輕人加入養(yǎng)羊的隊(duì)伍中,接力把這項(xiàng)“苦差事”做下去。
九年測(cè)了萬(wàn)只羊
位于河西走廊東北部的甘肅省民勤縣,是沙漠和綠洲的交匯處,是“螞蟻森林”梭梭樹種下的地方,也是研究團(tuán)隊(duì)養(yǎng)了萬(wàn)余只綿羊的地方。
張煜坤和他的同學(xué)們從蘭州大學(xué)坐5個(gè)多小時(shí)的大巴來到這里,通常連續(xù)住上4個(gè)月,把一批湖羊養(yǎng)到出欄。
“每天很充實(shí)也很規(guī)律,早上8點(diǎn)進(jìn)羊圈采集數(shù)據(jù),測(cè)量每只羊的體重、體尺等性狀,有時(shí)還要測(cè)羊只體溫,采集血樣和糞便,一上午能采集30-40只羊的數(shù)據(jù)。中午12點(diǎn)開始做飯,蔬菜是養(yǎng)殖場(chǎng)外空地上種植的,肉蛋來自隔壁的養(yǎng)豬場(chǎng)、養(yǎng)雞場(chǎng),米面糧油是每個(gè)月去15公里外的民勤縣城買來的。下午要去給羊添料,把飼料背到羊圈里,一袋飼料有40公斤,飼料庫(kù)到羊圈有200米左右。晚上的時(shí)間用來看文獻(xiàn)、寫論文?!睆堨侠っ枋鲋陴B(yǎng)殖場(chǎng)的日常生活。
與屠宰測(cè)定時(shí)的辛苦相比,這些日常工作不值一提。
每年1月和8月,一年中最熱和最冷的時(shí)期,是羊群出欄屠宰的時(shí)候,也是研究團(tuán)隊(duì)在民勤工作的“重頭戲”。王維民帶上蘭州大學(xué)反芻動(dòng)物研究所的全部學(xué)生、幾位熱心幫忙的老師,還有從甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)“借”來的十幾位學(xué)生,一行四五十人,到民勤與“駐守”養(yǎng)殖場(chǎng)的團(tuán)隊(duì)成員匯合。
屠宰當(dāng)天,凌晨4點(diǎn)就要起床,“出門還是一片漆黑,抬頭能看到滿天的繁星,像是要墜落一樣,離我們很近很近,仿佛伸手就能夠到?!睆堨侠せ貞洝?/p>
民勤冬天最冷能到零下25℃,但是大家不敢穿太厚,因?yàn)槊ζ饋砗芸炀蜁?huì)覺得熱,再脫衣服容易感冒,一般都是穿著一件舊棉襖,外面再套個(gè)迷彩服。而夏天比冬天更讓人難受,要穿著厚厚的防護(hù)服,戴2-3層口罩,又熱又悶,很多人會(huì)自備藿香正氣水,以防中暑。
屠宰過程中要收集記錄很多性狀的關(guān)鍵數(shù)據(jù),有一套復(fù)雜的操作流程,需要團(tuán)隊(duì)分工配合、通力協(xié)作。
最考驗(yàn)體力的環(huán)節(jié)是把屠宰后的羊吊掛起來,2個(gè)強(qiáng)壯的男生把100多斤的羊舉起,掛到近2米高的橫桿上,累得氣喘吁吁、大汗淋漓。最考驗(yàn)?zāi)托牡沫h(huán)節(jié)是采集消化道微生物,羊有4個(gè)胃、3段大腸、3段小腸,不同部位的微生物不同,意味著要采集消化道10個(gè)部位的殘留物,這些殘留物在胃里還叫食糜,在大腸里就臭烘烘的了。給各個(gè)內(nèi)臟器官稱重也是個(gè)考驗(yàn)心理的活兒,負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作的同學(xué)往往全身是血。
為了做好安全防護(hù),屠宰過程還安排一位老師擔(dān)任安全員,檢查每個(gè)人的防護(hù)裝備穿戴情況和消毒工作,如果有成員操作過程中手指受傷了,立刻展開包扎救治。
忙碌之后也有快樂的時(shí)刻?!巴蹙S民老師會(huì)問大家想吃什么,羊肉管夠,但是連著幾天吃羊肉會(huì)膩,就想換換口味,就有人提議吃泡面,吃完泡面大家又說想吃杭州小籠包,王老師都會(huì)滿足大家的需求?!睆堨侠ばχf。
張煜坤曾在4個(gè)月的時(shí)間,參與了300多只羊的養(yǎng)殖和性能測(cè)定,“這還不算多,我的同學(xué)張德印、李曉龍、徐丹和馬宗武人均完成了600多只羊的性能測(cè)定。還有趙源、程江博和楊曉斌幾位同學(xué)曾經(jīng)忙到臘月二十九,才從羊場(chǎng)返家過年?!?/p>
為了提高測(cè)定效率和測(cè)定通量,民勤肉羊性能測(cè)定中心不斷改進(jìn)測(cè)定設(shè)施設(shè)備,新建了測(cè)定舍,研發(fā)了配套的表型組智能化測(cè)定裝備,大幅提升了性能測(cè)定效率,加速了更大規(guī)模參考群體的建立。
“9年時(shí)間里,我們累計(jì)投入23.5萬(wàn)人時(shí),構(gòu)建規(guī)模達(dá)10318只羊的基因組選擇參考群,測(cè)定了飼料轉(zhuǎn)化率、生長(zhǎng)速度、尾脂重、肌內(nèi)脂肪等性狀的299個(gè)指標(biāo),摸清了影響這些重要經(jīng)濟(jì)性狀的關(guān)鍵基因。研究過程中,累計(jì)獲得了80萬(wàn)條表型數(shù)據(jù)和78TB的基因組數(shù)據(jù),繪制出包含2000萬(wàn)個(gè)高質(zhì)量遺傳變異位點(diǎn)超高分辨率的湖羊基因組遺傳變異圖譜。這是目前國(guó)內(nèi)性狀記錄最全、遺傳變異最豐富的綿羊基因組選擇參考群體。”王維民說。
羊圈外“升級(jí)打怪”
羊圈里的工作很艱辛,羊圈外的工作同樣充滿挑戰(zhàn)。
2015年研究團(tuán)隊(duì)采集完第一批湖羊的基因組數(shù)據(jù),在分析數(shù)據(jù)時(shí)遇到困難?!?00多只羊,數(shù)據(jù)就有2TB,我們當(dāng)時(shí)還不具備大數(shù)據(jù)分析的能力?!蓖蹙S民說,團(tuán)隊(duì)嘗試借助第三方數(shù)據(jù)分析公司的力量,但是這些公司對(duì)羊育種缺乏了解,并不能針對(duì)要解決的育種問題提供個(gè)性化分析服務(wù)。
面對(duì)一堆寶藏,卻不知如何挖掘。正當(dāng)王維民茫然無(wú)措的時(shí)候,看到有一個(gè)出國(guó)訪學(xué)的機(jī)會(huì),頓時(shí)感覺柳暗花明,“那就出國(guó)去學(xué)習(xí)!”
經(jīng)過一年的國(guó)外學(xué)習(xí),王維民掌握了基因組大數(shù)據(jù)分析的方法,面對(duì)上萬(wàn)只羊的海量基因組數(shù)據(jù)也有了底氣。
自主創(chuàng)新的每一步都面臨著未知和困難。在國(guó)內(nèi)外同行的支持和幫助下,研究團(tuán)隊(duì)走上了“升級(jí)打怪”的道路,每位成員都在學(xué)習(xí)基因組育種的前沿技術(shù)。有人去了中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)參與T2T基因組組裝項(xiàng)目,有人去了武漢理工大學(xué)學(xué)習(xí)面向農(nóng)業(yè)的計(jì)算機(jī)視覺和深度學(xué)習(xí),還有人去了上海海洋大學(xué)學(xué)習(xí)表觀和單細(xì)胞測(cè)序。張煜坤則去了華中農(nóng)業(yè)大學(xué),花了3個(gè)多月時(shí)間專門學(xué)習(xí)育種芯片設(shè)計(jì)。
“芯片設(shè)計(jì)是一個(gè)‘去糟粕留精華’的過程,要嘗試各種方法,找到最優(yōu)的數(shù)據(jù)模型,在千百萬(wàn)個(gè)基因遺傳變異位點(diǎn)里挑選出幾萬(wàn)個(gè),最大幅度提升基因組預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率?!睆堨侠ふf,這個(gè)過程曾讓他壓力很大。
“剛開始我對(duì)芯片設(shè)計(jì)知識(shí)了解很少,當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)室里大家都很忙,我感到特別迷茫,后來經(jīng)常去聽實(shí)驗(yàn)室組織的匯報(bào)討論,讀了一些老師推薦的參考文獻(xiàn),才慢慢找到研究門路?!睆堨侠ふf,團(tuán)隊(duì)其他成員的學(xué)習(xí)之路也都并不輕松。
除了研究中的重重挑戰(zhàn),團(tuán)隊(duì)還曾面臨缺乏經(jīng)費(fèi)的窘境。
2019年,研究處于“千羊基因組計(jì)劃”階段,長(zhǎng)期且持續(xù)的投入令研究經(jīng)費(fèi)逐漸“捉襟見肘”。恰逢此時(shí)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部啟動(dòng)國(guó)家畜禽良種聯(lián)合攻關(guān)工作,湖羊選育及其新種質(zhì)創(chuàng)制列入了聯(lián)合攻關(guān)任務(wù),育種芯片研究才得以繼續(xù)開展。
2021年,參考群規(guī)模已突破“千級(jí)”,但與羊種業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的萬(wàn)級(jí)甚至十萬(wàn)級(jí)相比,仍存在較大差距。因此,團(tuán)隊(duì)在“千羊基因組計(jì)劃”的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步擴(kuò)大品種類型和群體規(guī)模,實(shí)施包括多品種、多生產(chǎn)方向的“綿羊雙萬(wàn)羊基因組計(jì)劃”。更多的品種和更大的規(guī)模意味著需要更多經(jīng)費(fèi)支持。幸而,團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)9家羊種業(yè)優(yōu)勢(shì)單位成功揭榜國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“綿羊新品種新品系培育及良繁”,才有了持續(xù)經(jīng)費(fèi)支持。
2023年6月底,綿羊育種芯片研究設(shè)計(jì)工作終于完成,可以生產(chǎn)芯片產(chǎn)品了。
芯片生產(chǎn)中再次面臨難題。以往芯片產(chǎn)品通常是一塊手掌大小的玻璃片或金屬片,像一個(gè)棋盤一樣,上面鑲嵌著基因信息。這種固相芯片產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)門檻高,長(zhǎng)期為國(guó)外企業(yè)壟斷。此外,固相芯片產(chǎn)品成本很高,每只羊的檢測(cè)費(fèi)用達(dá)到300元。即便請(qǐng)國(guó)外公司生產(chǎn)出固相綿羊育種芯片,其高昂的價(jià)格也會(huì)讓芯片買家——肉羊育種企業(yè)望而卻步。
正當(dāng)王維民在為固相芯片的高成本而一籌莫展時(shí),了解到河北有一家企業(yè)能夠生產(chǎn)價(jià)格更低的芯片產(chǎn)品。這家企業(yè)就是石家莊博瑞迪生物技術(shù)有限公司,其研發(fā)出了基于“靶向測(cè)序基因型檢測(cè)技術(shù)”的液相芯片,為“華羊芯”的生產(chǎn)提供了條件。
“液相芯片把原本需要固定在硅基上的生物探針,溶解到小液滴里,檢測(cè)時(shí)更加方便靈活,將綿羊DNA樣本加入試劑中,就能檢測(cè)出是否存在特定的基因變異?!辈┤鸬瞎緞?chuàng)始人張嘉楠說,液相芯片技術(shù)打破了國(guó)外固態(tài)芯片壟斷,降低了基因組育種芯片生產(chǎn)成本,每只羊檢測(cè)成本降低到150-200元。
2023年6月,王維民團(tuán)隊(duì)與博瑞迪公司和天津奧群公司展開合作,研發(fā)出一款包含45052個(gè)具有代表性、全局性、功能性遺傳變異位點(diǎn)的45K基因組育種液相芯片“華羊芯”。為了滿足不同市場(chǎng)需求,還推出了10K及1K等適用于不同應(yīng)用場(chǎng)景的系列育種芯片。
業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為,“華羊芯”是適用于本土湖羊基因測(cè)定的液相芯片,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,讓我國(guó)在綿羊基因組育種領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從落后追趕到比肩國(guó)際。
2023年的7月,王維民團(tuán)隊(duì)把“華羊芯”帶到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“畜禽新品種培育與現(xiàn)代牧場(chǎng)科技創(chuàng)新”項(xiàng)目考核現(xiàn)場(chǎng),向大家展示芯片檢測(cè)的數(shù)據(jù)和性能,得到了會(huì)上專家和企業(yè)的一致認(rèn)可。
那段時(shí)間,愉快的氛圍縈繞在團(tuán)隊(duì)每個(gè)人身上,“我們感覺到一種久違的放松,終于把這件事情完成了。”王維民說。
綿羊育種有了新利器
羊羔出生后,只需要采集2毫升的血液,就能通過芯片預(yù)測(cè)這只羊未來的生長(zhǎng)情況,王維民稱這個(gè)過程為科學(xué)“算命”。
“華羊芯”推出后,王維民向許多肉羊企業(yè)介紹推薦。有一家企業(yè)負(fù)責(zé)人很感興趣,寄來了500多只小羊的血液樣品,要求用芯片預(yù)測(cè)未來體重最大的是哪只羊。
面對(duì)企業(yè)出的考題,王維民團(tuán)隊(duì)利用“華羊芯”檢測(cè)了小羊的血樣,預(yù)測(cè)了每只羊體重增長(zhǎng)潛力,把幾百只羊全部排了序。4個(gè)月后,這批羊長(zhǎng)到了6月齡,體重最大的那只羊正是“華羊芯”預(yù)測(cè)的那只羊。這個(gè)結(jié)果讓這家企業(yè)很驚嘆,也讓研究團(tuán)隊(duì)更有底氣了。
“‘華羊芯’能幫助企業(yè)選出最好的羊?!蓖蹙S民在向育種企業(yè)和養(yǎng)殖場(chǎng)推廣芯片時(shí),會(huì)這樣告訴他們。芯片不僅能夠預(yù)測(cè)體重等外在表型,還能檢測(cè)以前活體無(wú)法測(cè)量的一些性狀,例如羊肉的大理石花紋情況、肋骨數(shù)目、體內(nèi)脂肪重量等,這些特征代表著羊肉產(chǎn)量和品質(zhì)狀況,影響著肉羊養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益。
國(guó)內(nèi)一些大型羊場(chǎng)主動(dòng)拋來橄欖枝。目前“華羊芯”在天津奧群牧業(yè)有限公司、甘肅潤(rùn)牧生物工程有限公司、甘肅羊如祥農(nóng)業(yè)有限公司、甘肅居佳生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司等企業(yè)近萬(wàn)只羊的選育中得到推廣應(yīng)用。2023年,“華羊芯”市場(chǎng)訂單就達(dá)到6.9萬(wàn)張。
我國(guó)作為全球第一大肉羊生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó),2023年出欄了超過3.3億只羊,但是肉羊生產(chǎn)性能卻遠(yuǎn)低于羊業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,單產(chǎn)水平只有澳大利亞的64%。造成差距的根本原因是缺乏高產(chǎn)品種?!叭A羊芯”等基因組育種芯片的應(yīng)用,有助于加快肉羊良種的選育,提升我國(guó)肉羊產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率。
“基因組育種技術(shù)是大勢(shì)所趨,企業(yè)一旦使用這些先進(jìn)技術(shù),就會(huì)發(fā)現(xiàn)妙不可言?!碧旖驃W群牧業(yè)有限公司總經(jīng)理林春建認(rèn)為,如果“華羊芯”在國(guó)內(nèi)種羊場(chǎng)得到大規(guī)模應(yīng)用,將極大加快綿羊遺傳進(jìn)展和新品種的選育,提升肉羊種業(yè)技術(shù)水平。
然而,“華羊芯”的推廣應(yīng)用依然任重道遠(yuǎn)。研究團(tuán)隊(duì)在推廣芯片的同時(shí),還肩負(fù)著普及先進(jìn)育種技術(shù)的責(zé)任。
“要加速芯片推廣,不僅要為肉羊企業(yè)提供基因檢測(cè)服務(wù),更重要的是提供配套技術(shù)支持,例如提供選種選配方案。目前大型企業(yè)有足夠的人才和技術(shù)力量根據(jù)基因檢測(cè)數(shù)據(jù)制定選種選配方案,但是很多中小育種場(chǎng)、養(yǎng)殖場(chǎng)技術(shù)力量薄弱,缺少數(shù)據(jù)分析能力,需要相關(guān)研究機(jī)構(gòu)或芯片提供商為其制定遺傳評(píng)估方案,才能真正用好基因組育種芯片。”林春建站在肉羊企業(yè)的角度分析。
要保證芯片的持續(xù)適用性,還需要不斷迭代升級(jí),研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將“華羊芯”每年更新一版。研究團(tuán)隊(duì)下一個(gè)更加宏偉的目標(biāo),要實(shí)現(xiàn)湖羊基因組選擇參考群5年內(nèi)突破10萬(wàn)只。“我們會(huì)盡全力推動(dòng)我國(guó)綿羊種業(yè)科技自立自強(qiáng),讓中國(guó)餐盤裝更多的中國(guó)肉?!蓖蹙S民對(duì)此信心滿滿。(雷少斐)