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育種規劃與分群育種:威斯康辛州牧場育種線上論壇之育種規劃與分群

由 養牛派 發表于 農業2021-05-27

簡介案例分享根據牧場育種需要,對遺傳評估結果(系譜測定結果或基因組檢測結果)和奶牛生產表現、體型外貌資料進行權重的劃分,建立牧場指數,就可以得到每頭牛的綜合評分,並對奶牛進行排序,以便進行分群育種

系譜通常有幾種

2020年聖誕期間,美國威斯康辛州農業廳、美國種畜和遺傳出口協會攜手《養牛》編輯部,共同舉辦了一場威斯康辛州奶牛育種線上論壇。論壇中,我們不僅邀請到美國荷斯坦牛協會主席——Corey Geiger先生進行開場報告,更邀請到威斯康辛州享有盛名的5家育種企業進行專題報告。會後,《養牛》編輯部對其中三個精彩演講進行了梳理總結,幫助我們的觀眾更好地吸收和借鑑相關技術要點。

育種規劃與分群育種在牧場中的應用

報告題目

育種規劃與分群育種

演講嘉賓

潘鑫 北京向中生物技術有限公司(Genex-China)副總經理

育種規劃

奶牛是單胎動物,相對於其他的家禽、家畜,胎間距長,因此奶牛育種更漫長。在制定牧場育種規劃時,需在初期就設定好奶牛的育種目標。

結合牧場發展方向和需求,建立長遠的育種目標,以使牧場維持競爭力

;要結合牧場長遠目標建立牧場指數,對牧場育種程序進行全面把控。同時

制定短期目標,找出牧場最急需改良的缺陷,加大對此的育種改良

,根據牧場現狀及實際變化情況,對牧場指數進行微調和完善。

分群育種

分群育種,即將牧場奶牛分成多個群體,對不同群體採用不同的育種方案,使牧場牛群整體獲得更快的遺傳進展。如將奶牛從優到劣分群依次進行衝胚(活體採卵)、性控凍精、普通凍精、胚胎移植、肉牛凍精(乳肉兼用)的繁殖操作。該育種方法於2010年左右在美國興起,並在2015年推廣至國內牧場。

育種規劃與分群育種在牧場中的應用

分群育種可加快遺傳改良的速度

後代的遺傳品質取決於父親和母親,若粗略的計算後代遺傳品質=(父親+母親)/2。

假設有100頭待配青年牛,其平均終身效益指數(以下簡稱NM)=$400,若使用NM=$700的公牛普通凍精進行配種,預計後代遺傳品質=(700+400)/2=$550。

若進行分群育種,NM排名前55的牛(平均NM=$450)使用NM=$700的公牛性控凍精進行配種,後45頭使用肉牛凍精配種或後代出售不留養,則預計後代NM=(700+450)/2=$575。

相比傳統育種方法,分群育種的遺傳進展可加快17%。

分群育種可為牧場帶來更多的經濟價值

1. 肉犢牛市場價值更高:

當前我國牛肉市場穩定、肉牛及牛肉需求大,因此多數地區以更高價格收購肉犢牛,採取分群育種,讓遺傳品質較差的奶牛生產肉犢牛,可以增加牧場出售肉犢牛的經濟回報。

2. 減少飼養額外後備牛的成本:

母犢通常飼養至12月齡之後才可以進行售賣,產生效益,前期的飼養會佔用牧場大量資金。肉犢牛可及早售賣,減少生產成本。

3。 分群育種策略中,青年牛多使用性控凍精,不僅可以

減少青年牛產犢時的應激,且可以提高一胎和二胎的產量約450公斤。

牧場的育種策略

眾所周知,優質公牛+優質母牛=更高機率獲得優質後備牛,因此牧場在制定育種策略時,需要對優質公牛、優質母牛進行選擇。對優秀母牛使用優質性控凍精或胚胎移植為牧場生產更多優質後備牛,而普通母牛可配肉牛凍精生產肉牛,增加牧場經濟收益。

而在進行牧場育種策略的制定前,首先需要根據牧場淘汰率、擴群比例、受胎率、21天懷孕率、流產率、死產率、青年牛首次產犢月齡等資料,計算牧場需要生產的後備牛數量,以在維持牧場規模的情況下,確定使用多少母牛生產肉犢牛。

1. 優質公牛的選擇

優質的公牛凍精可以讓遺傳育種的速度加快。在選擇公牛時,

基因組檢測技術比進行後裔測定更推薦

,基因組檢測技術自2009年推出直至現在,隨著十幾年技術的應用,已非常成熟的且可靠性高。目前,美國目前越來越多牧場都在使用基因組檢測的公牛,從而導致育種公司培育後裔測定的公牛越來越少。因此如果繼續使用TPI前100的方式去選擇公牛的話,選到優秀公牛的機率就變得很低。同時,基因組技術可以加快牧場50%的遺傳進展。另一方面,在選擇優秀公牛時,是選擇

適合牧場育種方向的公牛

。TPI指數和NM指數是基於美國資料的育種指數,且為綜合性指數,因此具有普適應,但並不一定適合牧場的需求,因此需要建立一個牧場指數與NM指數進行對比,選擇適合特定牧場育種方向的公牛。

育種規劃與分群育種在牧場中的應用

美國牛奶的計價體系是以幹物質來計價的,因此在在美國終身效益指數(NM值)中,乳蛋白和乳脂佔的權重佔比達到44%,而產奶量的權重只佔到1%,這意味著提升後代產奶量多的牛不一定NM值會高。而我國是以牛奶產量進行計價的,在乳成分達標的前提下,產奶量越多,經濟回報越多。因此,使用NM值或TPI值(產奶量的權重<1%)並不完全適合我國牧場。建立牧場自己的選擇指數,可以選擇適合牧場育種方向的優秀牛隻,如產奶量高、健康、乳房結構好的牛。

同樣的公牛使用牧場指數、TPI、NM三個指標進行評估,其結果也不同,可能會造成牧場花費更高的價格購買了TPI和NM更高,但其牧場指數並不高的牛或凍精,不僅是對於資金上的浪費,也可能選擇並不適合牧場育種方向的。

育種規劃與分群育種在牧場中的應用

2. 優質母牛的選擇

成母牛可用於評估的方面和資料較多,更容易也更為準確。主要包括以下三方面的評估內容:

①透過基因組檢測、系譜資料評估其遺傳品質;②透過其生產效能、繁殖表現、健康狀況評估生產表現;③體型外貌評估。

但是對於青年牛來說,因其還未產犢產奶,身體發育還不夠成熟,資料較少,主要透過其遺傳品質,輔以母親表現進行評估。

3. 系譜VS基因組檢測

系譜記錄完整的情況下,系譜分析的可靠性約為40%,基因組檢測可靠性為70%。

基因組檢測需要額外投入300-400元/頭牛的成本。成母牛可透過體型外貌鑑定等實際表現,綜合系譜評估彌補系譜分析的不穩定性。但

後備牛在資金允許的情況下,建議使用基因組檢測,

不僅可積累資料,為未來打基礎,且基因組檢測的結果是終身的,可以隨時瞭解新的資料。

以真實某牧場為例,其選取了一些牛做基因組檢測和系譜測定。根據結果可以看到基因組檢測的實際的成績比系譜測定的成績要低很多,這多是由於系譜記錄不完整造成的。

育種規劃與分群育種在牧場中的應用

PS:橫座標為月齡,縱座標為NM指數,每一個點代表一頭牛。藍色為系譜評估的值,紅色為基因組檢測評估值

目前美國一些專家認為,奶牛已經不需要進行體型外貌鑑定了這是由於美國經過較長時間的選育和體型外貌的改良,評分中等及偏差的牛有更多的被淘汰風險,體型外貌性狀已基本達到中等偏上水平。以乳房結構為例,圖中顯示了乳房結構與美國荷斯坦牛淘汰風險的分析(橫座標是乳房性狀的評分,縱座標是相對淘汰風險),當乳房性狀的評分較低的時候,牛隻淘汰風險非常高的;儘管是中等水平,淘汰風險依舊很高;美國的奶牛經過體型改良,幾乎所有的牛乳房結構是處於中等偏上的水平。肢蹄性狀也是同樣的情況,因此部分美國專家認為奶牛已經不需要進行體型外貌鑑定了。

育種規劃與分群育種在牧場中的應用

但並不代表國內也不需要進行體型外貌的選育了,根據國內某牧場資料,全群奶牛體型外貌處於中等或者中等偏上水平。但針對每一項體型外貌,均有部分牛隻存在缺陷,25%的牛隻高矮不一,40%的牛乳房存在缺陷,仍需要進行體型外貌的鑑定與選育,並且至少需要2-3代的改良才可以改變體型上面的缺陷。

案例分享

根據牧場育種需要,對遺傳評估結果(系譜測定結果或基因組檢測結果)和奶牛生產表現、體型外貌資料進行權重的劃分,建立牧場指數,就可以得到每頭牛的綜合評分,並對奶牛進行排序,以便進行分群育種。

在進行分群之前需要考慮兩個因素:

①結合淘汰率、擴群速度、後備牛飼養水平等確定牧場需要的後備牛數量;②根據繁殖效率和牛群健康情況計算牧場實際生產的後備牛的數量。

以擁有5089頭泌乳牛,2653頭適配青年牛的牧場為例:其牧場淘汰率為30%,擴群比例為10%,則每年需要出生的後備牛數量為2260頭。

常規育種方案:

所有牛都採用常規凍精配種,每年能夠生產後備牛的數量是2529頭,可以滿足牧場淘汰和擴群的需要。下一代出生後後備牛的效益指數是$471。

分群育種策略A:

該牧場青年牛的前50%全部配一次性控凍精,成母牛的後25%配肉牛凍精。則每年能夠生產2345頭的後備牛,同樣能夠滿足每年擴群和淘汰需要。下一代出生後備牛的效益指數是$486,較之前提升了$15。

分群育種策略B:

青年牛全部配兩次性控,成母牛的後50%配肉牛凍精。的每年能夠生產後備牛的數量是2367頭,同樣可以滿足擴群和淘汰的需要。出生後備牛的效益指數是$496,比傳統策略提升$25,比分群育種策略A提升$10。由此可見,

分群育種可以加快牧場遺傳進展的速度。

在經濟效益方面,分群育種策略雖然在性控凍精上的花費較高,但是所生產出的肉犢牛的效益也更高。且分群育種策略B可以獲得更多的肉犢牛的售賣回報。且分群育種可以加快牧場遺傳進展,提升牧場的產奶量,可以帶來更多的額外奶量收益。

育種規劃與分群育種在牧場中的應用

分群育種流程

無論是美國還在中國,使用分群育種的牧場的育種進展均比傳統育種方式更快。2012年時,下圖的美國牧場將育種策略改為分群育種,可以看到實際育種值(藍色線)遠超傳統育種策略預測值(灰色線)。

育種規劃與分群育種在牧場中的應用

同樣,我國國內牧場在使用分群育種策略後,在牧場指數、產奶量育種值、生產壽命以及乳房結構所獲得的遺傳進展也遠超預期。

育種規劃與分群育種在牧場中的應用

虛線為預期值,紅線為實際遺傳進展

除此之外,如果想要進一步加快遺傳進展,讓最頂尖的母牛發揮出更大的價值,生產更多的後代,可採用胚胎技術。

採用胚胎技術進行超數排卵,將優秀的母牛作為供體提供卵子,可在短時間內上產更多優秀後代,充分發揮頂尖母牛的遺傳優勢。

目前,體外胚胎技術已經趨於成熟,具有很多的優點:①成本遠低於體內胚胎技術;②節省凍精使用量,一支凍精可以讓10頭牛的卵子受精;③活體取卵可以提高供體母牛的效率,供體牛每個月可取卵2次,每次可生產4-5枚胚胎,可連續取3-4個月,不影響母牛的生產;④牛群僅需5%的核心群供應胚胎,其餘牛隻作為受體牛,從而加快遺傳進展。

儘管胚胎技術能夠快速改良牛群遺傳品質,但目前也存在一些難點。最重要的一點是國內缺乏頂尖母牛,且數量很少,生產胚胎得不償失。此外國內體外胚胎冷凍技術還不夠成熟,以及還存在著疫病防控問題。

育種建議

綜上,潘總經理給出了牧場的育種建議:

(1)育種是長期工作,要根據牧場的發展方向制定育種規劃;

(2)大量使用基因組檢測的公牛,建議80%以上;

(3)制定適合牧場的指數,使用牧場指數挑選公牛;

(4)開展後備牛基因組鑑定;

(5)嘗試分群育種的思路,加大性控凍精的使用量,使優秀的奶牛產下更多的後備牛,進一步加快牧場的遺傳進展。

Tags:育種牧場基因組公牛NM