现代育种技术在中小型奶牛场的应用与探讨

徐 华，车瑞香，邢宝奎，温书典，苏晓美，李锴良，董建伟

（廊坊市农业农村局 065000）

奶牛育种工作是一项综合性极强的应用系统工程，需要牧场对奶牛群体生产和育种背景进行数据收集和分析，科学制定适宜的育种目标，制订育种方案并使其最优化的实施过程。优良种质资源是现代奶业生产的重要基础和前提，做好奶牛品种遗传改良和种质资源创新利用，是关系到我国奶业现代化发展进程和可持续发展的首要工作[1]。由于许多奶牛场育种知识基础薄弱，加上奶牛改良工作专业化程度高、周期长、见效慢，导致广大中小型奶牛场群体选育工作进展较慢。随着现代分子生物技术的迅猛发展和普及应用，将传统育种手段与现代分子生物技术相结合的方法逐步走进奶牛育种生产实践，快速提高了奶牛改良进程，为广大中小型奶牛场提高群体生产性能提供了新途径。

1 中小型奶牛场育种规划和应用现状

1.1 奶牛场选种选配计划的制定和执行有待规范

选种选配计划是奶牛场根据育种目标制定的牛群长远培育、发展规划，一般分为群体选配和个体选配两种。奶牛场育种基本上多由冻精销售企业技术人员根据牧场牛群培育现状，制定相应的群体选配，也有企业为牧场提供个体选配计划的，但选配计划能否在生产中有效执行值得考证。很多中小型奶牛场从冻精销售企业自行选购公牛冻精，片面看重公牛的总性能指数（TPI）和体型性状育种柱形图。另外，在制定选配方案后实际执行中，配种员基本不看选配方案，有发情牛就从液氮罐随机抽取冻精配种，对选种选配计划执行不到位。

1.2 繁殖技术人员的育种知识匮乏

奶牛场育种技术力量比较薄弱，几乎没有育种员，只有配种员，而且配种员中极少有懂育种知识的，比如公牛冻精编号规则、选种原则、选配方法、体型线性鉴定规程、DHI数据分析和利用等内容，这些知识对于牧场制定改良规划是至关重要的，然而这却是绝大多数牧场最大的短板，基本上全部交由冻精销售公司来完成。

1.3 奶牛育种数据记录错误或缺失

很多牧场在登记牛群基本资料时，配种员或数据员记录的公牛编号不全或错误，系谱信息（出生日期、胎次、父亲编号、母亲编号、外祖父编号等）记录不完整或缺失，都是直接导致出现近交衰退等问题的重要原因，对科学、高效地开展选种选配工作也造成了极大困难。

1.4 企业负责人重繁殖轻育种的思想比较普遍

现在很多牧场负责人都意识到，繁殖工作是保证奶牛正常产犊泌乳、维持牧场高产水平、发挥经济效益的重要基础和保障，只要繁殖和TMR工作抓实，泌乳天数控制在150～170d，单产和日产奶水平就会维持在高位。而育种工作见效缓慢、无法立竿见影，很多老板并未意识到种质水平是牧场生产发展的根基，尤其是在广大中小型奶牛场，这种重繁殖轻育种的问题普遍存在。

1.5 DHI测定牛群比例仍然偏低

我国DHI测定牛群数据规模和质量仍有较大提升空间。2018年参测比例为17.18%（泌乳牛总数为720万头，参测数为123.7万头），远低于德国（100%）、以色列（100%）、荷兰（84.5%）、加拿大（65.8%）和美国（50%）等奶业发达国家[2]。同时，由于牧场生产数据管理流程不规范，系谱档案记录不完整等问题，加上部分牧场负责人对DHI重要性认识不足，参测积极性不高。由于奶牛缺少一定规模的DHI数据作为选种选配的依据，直接制约了奶牛育种工作有效开展。

2 适合中小型奶牛场应用的育种技术

如何保证奶牛种源自主培育，提高奶牛生产性能，唯一途径就是不断加强我国奶牛育种数据基础，加大育种理念宣传力度，充分发挥传统育种手段和现代分子生物育种技术优势，有机融合落地，快速提升奶牛自主创新育种进程。

2.1 奶牛体型外貌线性鉴定技术

线性鉴定方法是将奶牛体型外貌特点，按生物学特性的变异范围，对每个性状进行评分量化处理的方法。线性鉴定评分是奶牛系谱的重要内容，直接反映出奶牛生产水平、使用年限、有无遗传缺陷，是制订选种选配计划的重要依据，为后代遗传改良提供目标方向，做到平衡育种，实现奶牛。

2.2 奶牛DHI测定技术

DHI是奶牛群改良的英文缩写，又叫奶牛生产性能测定，是一套集成了奶样检测、仪器维护、质量控制、数据处理与分析等要素于一体的完整技术体系[2]。DHI与奶牛育种密切相关，通过测试每头泌乳牛的生产性能，使牧场管理建立在数据化、科学化的管理之上，大量有效数据资料的记录、统计和分析，使得牧场生产管理细化、高效，有助于建立科学、规范、有效的育种方案，确保持续性提高奶牛群遗传品质。

2.3 基因组选择技术

基因组选择（Genomic Selection，GS）方法是利用基因芯片技术实现规模化的SNP（单核苷酸多态性）标记多态检测。据相关研究，通过SNP信息估计GEBV的准确性已经达到70%以上[3]。依托基因组选择技术，可以实现初生公牛和母牛的早期选择，节约待定青年公牛和选留母牛的养殖成本，显著缩短了奶牛育种世代间隔，加快遗传进展，使牧场作为育种主体的地位得到前所未有的提升。

2.4 奶牛OPU-IVF-ET技术

奶牛OPU-IVF-ET技术是奶牛活体采卵、体外受精和胚胎移植技术的简称。利用优秀种公牛冻精进行配种选育只是提高奶牛育种效率的一种途径，只有将高产公牛的性控精液与高产母牛进行最佳组合开展繁育，才能科学、高效、快速提高奶牛后代群体的遗传水平和生产性能。因此，培育高产母牛育种核心群与培育种公牛同等重要。

2.4.1 活体采卵（OPU）

该技术主要是通过超声波仪器或内窥镜引导对供体母牛卵巢上的卵泡进行穿刺抽取卵泡液获得卵母细胞的技术。通过OPU技术，不但可获得母源明确的卵母细胞，还能提高卵母细胞的收集效率，每头供体牛每次可获得10～50枚卵母细胞，每年最多可生产50头小牛，数量多且稳定，可大大提高繁殖效率，是现有繁殖技术中效率最高的。

2.4.2 体外受精（IVF）

该技术是指在体外创造合适的条件，让公牛精子穿透卵子并使其受精、分裂发育成胚胎的过程。近年来，牛体外受精技术越来越受到重视，大大加快了优秀供体母牛的扩繁和育种进程，显著缩短了奶牛时代间隔。

2.4.3 胚胎移植（ET）

胚胎移植是指将一头良种母牛配种后的早期胚胎取出或用其体外培养的胚胎，移植到另外一头或数头同种的、生理状况相同或相似的母牛生殖道的适当部位，使之继续发育成新个体的过程。胚胎移植技术可以将优良奶牛品种的繁殖潜力充分的发挥，可加快种群的改良速度，扩大优良种群的数量。

在美国，OPU-IVF-ET技术已经广泛应用到高产奶牛核心群的快速扩繁生产中，显著提高了群体育种速度和奶牛生产性能。自1988年第一次利用该技术成功回收奶牛卵母细胞到现在，在新西兰、加拿大、美国等奶业发达国家，已经将该技术应用于高产奶牛核心群的扩繁。另外，在实际生产中有很多特优高产奶牛个体由于围产期管理不到位、产后不孕、饲料营养跟不上、挤奶操作流程不规范、意外磕碰等外力突发事件等因素，极易造成被动淘汰的结果，对于这类即将淘汰的特级优秀奶牛个体，可以通过OPU-IVF-ET技术将其优秀生产基因进行最大化保留，确保其后代在群体中合理延续下去。

3 中小型奶牛场综合育种应用方案简介

3.1 优秀种子母牛的选择

筛选本场生产性能优异、长寿性好、抗病性强的奶牛个体，是所有奶牛场都应加强关注的一项重要繁育工作。

3.1.1 奶牛场通过外貌鉴定评分，对候选母牛成绩进行综合排名，重点关注排名在前40%的群体。根据评分情况统计、找出牛群存在的主要缺陷性状，确保候选母牛群体外貌无明显遗传缺陷。

3.1.2 依据DHI测定报告数据，对参测奶牛生产成绩进行综合分析，按照期望的产奶性状进行排序，重点关注305d产奶量在10t以上的优秀个体。结合外貌鉴定评分，选择两者排名均在前40%的个体组成牧场核心群，进行重点培育。

3.1.3 根据牧场实际情况，对核心群牛只进行毛囊组织或血样采集，也可对DHI成绩突出和外貌评分优异的重点关注牛群采样进行基因组检测，根据基因组检测结果，按照关注性状或综合评估育种得分对候选母牛进行排序，优选其中5%～10%的个体作为特优群体，将来作为胚胎移植供体牛或活体采卵母牛，使用优秀性控冻精进行重点扩繁，从而快速提高优秀个体后代数量。

3.2 制定选种选配方案

3.2.1 群体选配

根据牛群的产奶性状成绩（DHI或挤奶机管理系统提供的数据）和体型线性鉴定评分数据，进行统计分析后，确定特优群（10%）、核心群（40%）、改良群（30%）、一般群（20%），并对牛群需要改良的生产性状和外貌性状进行评估，然后针对不同的牛群和改良目标选择适宜的公牛冻精进行选配。其中，特优群、核心群选用性控冻精和后测冻精，改良群选择合适的优秀常规冻精，一般群选择乳肉兼用牛或肉牛冻精。同时，对选购的冻精，要根据近交计算结果，得出每支冻精的禁配母牛编号，提供给配种员特别关注，这是群体选配中特别容易忽视的关键问题。

3.2.2 个体选配

个体选配对每头母牛尤其是特优群、核心群个体至关重要，既要考虑牧场长远育种目标，合理确定选育权重，又要针对个体生产性状和外貌性状的缺陷，避免近亲繁殖，进行有目的改良和提高。在选择交配组合时，必须认真分析种公牛系谱信息、性状育种值、体型线性柱形图及后代体型改良效果，然后结合本场育种目标，选择最适宜的配种组合。选配计划制定好后，牧场要建立配套的考核检查机制，不定期对繁殖人员执行育种计划情况进行检查，确保选配计划严格执行到位。

3.3 快速扩繁优秀种子母牛后代数量

对于牧场特优群种子母牛，建议充分利用生产性能测定成绩和体型线性鉴定成绩，借助OPU-IVF-ET现代生物技术，对优秀种子母牛进行活体采卵，选用最好的性控冻精进行体外受精获得优秀胚胎，再利用本场内改良群和一般群牛只进行胚胎移植，对优秀个体进行快速扩繁，逐步淘汰场内中低产牛只。也可采用利用特优群种子母牛生产体内胚胎的技术体系，在中低产牛群进行胚胎移植扩繁优秀后代。

4 讨论

4.1 加强和规范奶牛场生产数据的源头管理

随着信息化、智能化奶业新时代的到来，奶牛生产数据资源的采集、记录、统计、分析和应用能力不断提升，逐步为育种等实际工作提供了巨大的数据支撑。但是牧场要想做好育种工作，获得长远、高效、稳定发展，必须坚决摒弃不重视育种和数据管理的落后理念，积极开展体型外貌鉴定、生产性能测定等，不断扩大DHI参测牛群数量，重视和完善奶牛繁殖、健康、长寿等性状数据的收集，切实把以上数据信息管理工作做到系统、完善、规范、细致入微，保证记录数据的及时性、准确性、完整性，为实现奶牛平衡育种、种质自主创新奠定扎实基础。

4.2 培育壮大奶牛育种一线技术服务队伍力量

奶牛育种工作要求从业人员必须具备较强的专业水平和丰富的实操经验，还要具备熟练的大数据统计分析和处理能力，能够结合奶牛场实际现状，确定改良方向，制定群体选种选配计划。但是目前奶牛场育种专业技术人才短缺，难以保证育种工作准确、高效进行。同时，由于我国奶牛存栏量比较大，分布范围广，加上全国奶牛体型外貌鉴定认证员数量少，目前尚未做到大中小型奶牛场的全部覆盖，在一定程度上制约了体型外貌鉴定工作的普及开展。因此，各级政府主管部门和奶业协会应针对生产中育种技术力量匮乏、普及度不高的问题，联合科研院校和育种公司，加大对奶牛场生产一线技术力量的培育力度，扩大官方体型外貌鉴定员认证数量，定期进行区域型育种技术培训，统一体型鉴定标准，加快解决现代育种技术落地最后一公里问题。

4.3 加大奶牛生物技术育种政策扶持力度

目前在我国，奶牛全基因组检测、活体采卵、体外胚胎生产等先进繁育技术尚处于基础研究向商业化应用的过渡阶段，产学研结合度还有待进一步提高，自主创新和集成创新能力不足，进而导致育种理念和手段落后、育种周期长以及育种主要依赖经验的现状[4]。因此，政府应加大基因组检测、OPUIVF-ET等现代生物育种技术扶持力度，出台相关财政补贴办法，鼓励生物技术公司、相关科研院校加快技术转化和落地速度，进一步提高体外胚胎生产效率，降低OPU-IVF-ET技术应用成本，奶牛场加大新技术研发和应用投入，发挥先进科技在生产中的创新驱动作用，显著加快奶牛种质自主培育进程。