育種技術(shù)的新寵——全基因組選擇

2020-12-10 13:58:19|來自:朱猛進劉小磊|作者:中國農(nóng)網(wǎng)|查看:647

　　我們都是遠古人類的后代，遠古人類生存的主要方式是狩獵與采摘，能否活下來，純粹依賴于大自然的饋贈。我們的祖先在狩獵時俘獲了野獸的幼崽，由于肉太少，舍不得吃，先圈養(yǎng)起來，等養(yǎng)大了再吃;在采摘時發(fā)現(xiàn)了植物的種子，在家附近進行播種，不用跋山涉水就能采摘到植物食材。在長期的實踐中，人們發(fā)現(xiàn)人為干預(yù)可以提高圈養(yǎng)和播種的動植物食材的產(chǎn)量，這個過程構(gòu)成了現(xiàn)代動植物品種的馴養(yǎng)和馴化歷史，也就是最古老樸素的育種。何為育種?育種就是按照人類的意愿，對已有動植物品種繁衍后代的方式進行人為干預(yù)，讓其后代的產(chǎn)品向人類期望的方向進行改變。干預(yù)動植物物種繁衍后代的操作技術(shù)就是所謂的育種技術(shù)。今天我們談到的全基因組選擇，就是人類最新發(fā)明的育種技術(shù)中的一款新利器。

　　什么是全基因組選擇?

　　從國外到國內(nèi)、從動物到植物、從科學(xué)研究到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，全基因組選擇的熱度一直在上升，是生物種業(yè)領(lǐng)域當(dāng)之無愧的新明星。全基因組選擇的思想最早由Meuwissen教授等于2001年提出，在專業(yè)上可以這么來定義——“利用覆蓋全基因組的高密度分子標記，結(jié)合表型記錄或系譜記錄對個體育種值進行估計，其假定這些標記中至少有一個標記與所有控制性狀的突變處于連鎖不平衡狀態(tài)。”

　　全基因組選擇可以簡單地理解為最新、最準確的育種技術(shù)，涉及育種芯片、大數(shù)據(jù)、高性能計算等，是育種技術(shù)里新一代的“高、精、尖”技術(shù)。如果把育種技術(shù)帶來的遺傳改良速度與交通工具類比，則古代的“相畜”和傳統(tǒng)育種技術(shù)相當(dāng)于“馬車”和“蒸汽機車”，而全基因組選擇則是“高鐵”的速度。全基因組選擇作為最新的高精尖育種技術(shù)，能夠從基因本質(zhì)上區(qū)分優(yōu)秀個體，涉及分子標記、基因、連鎖不平衡、參考群、候選群等專業(yè)詞匯，非專業(yè)人士確實不好理解，這里我們用大家都熟悉的親子鑒定做類比來幫助大家了解什么是全基因組選擇。

　　為什么要用全基因組選擇育種?

　　縱觀世界經(jīng)濟社會的發(fā)展歷史可以發(fā)現(xiàn)，一個國家經(jīng)濟越發(fā)達，其國民動物蛋白食品消費量就越大。因此，人均動物蛋白消費量大致反映了一個國家經(jīng)濟社會的發(fā)展水平。以處于東亞文化圈的日本為例，戰(zhàn)后日本經(jīng)濟社會高速發(fā)展，在過去50年里，日本國民主食消費量減少了一半，而肉類消費卻增長了3倍多，奶類消費增長了5倍。

　　中國也正在經(jīng)歷著同樣的發(fā)展變化。近30年我國人均主食消費量下降了40%，肉蛋奶的消費量則增加了2倍。盡管如此，目前我國人均動物蛋白消費量仍遠低于歐美主要發(fā)達國家。根據(jù)世界經(jīng)濟社會發(fā)展經(jīng)驗，我國動物蛋白食物的缺口很大，養(yǎng)殖業(yè)有著巨大的提升空間。另一方面，我國用8%的耕地養(yǎng)活了世界19%的人口，糧食壓力也始終存在。隨著我國經(jīng)濟社會的進一步發(fā)展，人們對肉蛋奶的需求逐步增加，飼料用糧的壓力持續(xù)增加，人畜爭糧逐漸成為影響中國糧食安全的根本問題。只有口糧和飼料用糧雙管齊下，我國糧食安全才能得到真正的保障。

　　種是養(yǎng)殖業(yè)的源頭，地位堪比“工業(yè)芯片”，如果種不行，會導(dǎo)致養(yǎng)殖業(yè)效率低下。目前，在我國養(yǎng)殖業(yè)的部分領(lǐng)域，有的畜種高端核心種質(zhì)仍然未擺脫依賴國外的不利境況。雖然我國糧食安全在產(chǎn)業(yè)鏈中下游取得了舉世矚目的偉大成就，但還沒從種的源頭上得到徹底解決。正因如此，習(xí)總書記在2013年就作出重要指示：“要下決心把民族種業(yè)搞上去，抓緊培育具有自主知識產(chǎn)權(quán)的優(yōu)良品種，從源頭上保障國家糧食安全”。優(yōu)良品種是通過育種途徑培育出來的，而育種則需要育種技術(shù)。與其他行業(yè)一樣，科技是產(chǎn)業(yè)發(fā)展最重要的推動力，育種技術(shù)是支撐我國生物種業(yè)發(fā)展的核心所在，也是“藏肉于技”中“技”的最為重要的組成部分。全基因組選擇是最新一代的育種技術(shù)，育種效率遠遠超過傳統(tǒng)育種方法。所以，要培育具有自主知識產(chǎn)權(quán)的優(yōu)良品種，在畜禽等生物種業(yè)領(lǐng)域趕超歐美育種強國，只有大力推進全基因組選擇技術(shù)的科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用才有可能實現(xiàn)。

　　全基因組選擇有哪些特點?

　　與傳統(tǒng)育種方法相比，全基因組選擇最突出的優(yōu)勢是：“快、準、高”。

　　“快”是指生產(chǎn)性能提升更快。尤其對于世代間隔較長的畜禽，其新品種(系)的育成時間明顯縮短。

　　“準”是指所選群體中的優(yōu)秀個體選得更準。因為這種技術(shù)利用了基因組信息，遺傳評估準確性更高，給待選個體的“好與壞”排隊排得更準。

　　“高”是指育種收益高。就是育種收益與育種投入比例，因為選得準、進展快、輔助減少生產(chǎn)性能測定成本等，全基因組選擇反而可以更多地降低育種成本，實際育種收益要遠高于傳統(tǒng)育種收益。

　　全基因組選擇對我國畜禽種業(yè)未來發(fā)展有何影響?

　　全基因組選擇實際是指利用全基因組信息開展育種的一類方法的統(tǒng)稱。因此，我國可以獨立自主研發(fā)更新、更有效率的全基因組選擇方法，從科學(xué)研究、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用兩方面著力，建立具有中國特色和優(yōu)勢的全基因組選擇方法體系。從種的源頭提高我國養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)效率，保質(zhì)保量保障國民食材安全;從畜禽產(chǎn)業(yè)的源頭發(fā)力，把我國建設(shè)成為世界畜禽種業(yè)強國。