你知道什么是全基因组选择吗?它是人类最新发明的育种技术中的一款新利器

基因技术 育种技术
邓飞    2020-12-15    184

朱猛进  刘小磊  邱小田  李新云  刘丑生  赵书红

华中农业大学  全国畜牧总站

我们都是远古人类的后代,远古人类生存的主要方式是狩猎与采摘,能否活下来,纯粹依赖于大自然的馈赠。我们的祖先在狩猎时俘获了野兽的幼崽,由于肉太少,舍不得吃,先圈养起来,等养大了再吃;在采摘时发现了植物的种子,在家附近进行播种,不用跋山涉水就能采摘到植物食材。在长期的实践中,人们发现人为干预可以提高圈养和播种的动植物食材的产量,这个过程构成了现代动植物品种的驯养和驯化历史,也就是最古老朴素的育种。何为育种?育种就是按照人类的意愿,对已有动植物品种繁衍后代的方式进行人为干预,让其后代的产品向人类期望的方向进行改变。干预动植物物种繁衍后代的操作技术就是所谓的育种技术。今天我们谈到的全基因组选择,就是人类最新发明的育种技术中的一款新利器。

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什么是全基因组选择?

 从国外到国内、从动物到植物、从科学研究到产业应用,全基因组选择的热度一直在上升,是生物种业领域当之无愧的新明星。全基因组选择的思想最早由Meuwissen教授等于2001年提出,在专业上可以这么来定义——“利用覆盖全基因组的高密度分子标记,结合表型记录或系谱记录对个体育种值进行估计,其假定这些标记中至少有一个标记与所有控制性状的突变处于连锁不平衡状态。”

全基因组选择可以简单地理解为最新、最准确的育种技术,涉及育种芯片、大数据、高性能计算等,是育种技术里新一代的“高、精、尖”技术。如果把育种技术带来的遗传改良速度与交通工具类比,则古代的“相畜”和传统育种技术相当于“马车”和“蒸汽机车”,而全基因组选择则是“高铁”的速度。全基因组选择作为最新的高精尖育种技术,能够从基因本质上区分优秀个体,涉及分子标记、基因、连锁不平衡、参考群、候选群等专业词汇,非专业人士确实不好理解,这里我们用大家都熟悉的亲子鉴定做类比来帮助大家了解什么是全基因组选择。

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纵观世界经济社会的发展历史可以发现,一个国家经济越发达,其国民动物蛋白食品消费量就越大。因此,人均动物蛋白消费量大致反映了一个国家经济社会的发展水平。以处于东亚文化圈的日本为例,战后日本经济社会高速发展,在过去50年里,日本国民主食消费量减少了一半,而肉类消费却增长了3倍多,奶类消费增长了5倍。

为什么要用基因组选择育种? 

中国也正在经历着同样的发展变化。近30年我国人均主食消费量下降了40%,肉蛋奶的消费量则增加了2倍。尽管如此,目前我国人均动物蛋白消费量仍远低于欧美主要发达国家。根据世界经济社会发展经验,我国动物蛋白食物的缺口很大,养殖业有着巨大的提升空间。另一方面,我国用8%的耕地养活了世界19%的人口,粮食压力也始终存在。随着我国经济社会的进一步发展,人们对肉蛋奶的需求逐步增加,饲料用粮的压力持续增加,人畜争粮逐渐成为影响中国粮食安全的根本问题。只有口粮和饲料用粮双管齐下,我国粮食安全才能得到真正的保障。

种是养殖业的源头,地位堪比“工业芯片”,如果种不行,会导致养殖业效率低下。优良品种是通过育种途径培育出来的,而育种则需要育种技术。与其他行业一样,科技是产业发展最重要的推动力,育种技术是支撑我国生物种业发展的核心所在,也是“藏肉于技”中“技”的最为重要的组成部分。全基因组选择是最新一代的育种技术,育种效率远远超过传统育种方法。所以,要培育具有自主知识产权的优良品种,在畜禽等生物种业领域赶超欧美育种强国,只有大力推进全基因组选择技术的科学研究和产业应用才有可能实现。

全基因组选择有哪些特点 

与传统育种方法相比,全基因组选择最突出的优势是:“快、准、高”。

“快”是指生产性能提升更快。尤其对于世代间隔较长的畜禽,其新品种(系)的育成时间明显缩短。

“准”是指所选群体中的优秀个体选得更准。因为这种技术利用了基因组信息,遗传评估准确性更高,给待选个体的“好与坏”排队排得更准。

“高”是指育种收益高。就是育种收益与育种投入比例,因为选得准、进展快、辅助减少生产性能测定成本等,全基因组选择反而可以更多地降低育种成本,实际育种收益要远高于传统育种收益。

基因组选择对我国畜禽种业未来发展有何影响? 

全基因组选择实际是指利用全基因组信息开展育种的一类方法的统称。因此,我国可以独立自主研发更新、更有效率的全基因组选择方法,从科学研究、产业应用两方面着力,建立具有中国特色和优势的全基因组选择方法体系。从种的源头提高我国养殖业的生产效率,保质保量保障国民食材安全;从畜禽产业的源头发力,把我国建设成为世界畜禽种业强国。

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