荷兰畜禽遗传资源保护与利用现状研究
2023-12-26户林其
户林其,彭 华
(中国农业科学院农业信息研究所,北京 100081)
荷兰王国,简称“荷兰”,位于欧洲西北部。东邻德国,南接比利时,西、北濒北海,海岸线长1075km,24%的面积低于海平面,33.3%的面积仅高出海平面1m。荷兰从13 世纪开始围海造田,增加土地面积约6000km2,国土面积41528km2。荷兰由本土12 个省和海外领地组成,首都为阿姆斯特丹。截至2023 年11 月7 日,荷兰拥有人口数量为1793 万人[1],主要民族为荷兰族(76.8%),土耳其、摩洛哥、德意志、苏里南等为较大的少数族裔。荷兰属海洋性温带阔叶林气候,沿海地区平均气温夏季16℃,冬季3℃;内陆地区夏季17℃,冬季2℃;年平均降水量797mm[2]。荷兰是一个典型的人多地少、土地资源贫乏的欧洲小国,平坦的地势、充足的降水造就了荷兰畜牧业适宜的发展环境,降水与光照条件同时限制了农作物的种植生产,因此,荷兰因地制宜,选择大力发展畜牧业。
据荷兰统计局数据,2022 年,荷兰人均国内生产总值5.3 万欧元(折合人民币40.8 万元),同比增长4.5%,通货膨胀率为5.7%(2023 年6月)[2]。荷兰畜牧业大致分为普通型和集约型两种。普通型涉及养牛业、养羊业,遍布荷兰全国,占用土地较多;集约型涉及养猪业、养禽业,占用土地较少。荷兰生态畜牧业较为典型的生产模式是养-养结合型,例如养鸡和养猪相结合,以达到减少污染、保护生态环境的效果。现阶段农场规模不断扩张,因此在荷兰出现了大量的大型农场,进一步使得农场总数减少。同时,荷兰畜牧生产效率较高,是优质畜禽产品的出口国。荷兰有着悠久的动物育种历史,长期以来一直是全球畜禽遗传改良的重要参与者,其猪、牛、家禽和马的育种在国际上具有重要地位。
1 荷兰畜禽遗传资源保护利用现状
1.1 畜牧业现状
荷兰主要养殖的畜禽为牛、羊、马、鸡、猪等。牛、羊以放牧为主,猪、鸡为集约化养殖。根据荷兰国家统计局数据,截至2022 年12 月,牛存栏量为375.1 万头,绵羊、山羊存栏量分别为72.3 万、57 万头,家禽存栏量8840 万只,猪存栏量1120 万头。截至2022 年,猪存栏量每年减少1.6%,达到1130 万头,猪存栏量比2017 年减少了9%。2022 年,奶牛、山羊存栏量增长了1%,接近48.9 万头,这比2017 年的总量增长了30%。山羊养殖的规模已经扩大,奶山羊平均每个农场的养殖规模从2000 年的117 只增加到2020 年的837 只[3](图1)。荷兰奶牛养殖的主要品种包括荷斯坦弗里斯兰(黑白、红白)、弗里斯兰荷兰(黑皮)等;马主要养殖品种包括Fries Paard、KWPN rijpaard、Kaspisch paard、Welsh 和COB pony;猪主要养殖品种包括Topigs Z line(Large White)、Topigs L-lijn、Hypor Large White(line C);山羊主要养殖品种包括Melkgeit、Nederlandse Dwerggeit、Nederlandse Landgeit、Nederlandse witte geit;绵羊主要养殖品种包括Texelaar、Ouessant、Swifter。荷兰奶牛出口优势品种包括荷斯坦弗里斯兰(黑白、红白)、娟姗牛、Fleckvieh、Guzerá Leitero 等。
图1 奶山羊养殖规模变化
荷兰畜牧业在农业产值中的占比超过了70%,是经济体制中的主导性产业[4,5]。2022 年,荷兰的农产品出口估计值为1223 亿欧元(折合人民币9421.992 亿元),其中乳制品和鸡蛋出口额为11.9 亿欧元(折合人民币84.1806 亿元),肉类出口额11.0 亿欧元(折合人民币77.814 亿元)[6]。
1.2 畜禽遗传资源情况
荷兰畜禽品种差异较大,部分品种已在荷兰培育较长时间,其他一些品种为近年来培育或引进品种。荷兰政府较为重视本土/本地适应品种的保护和可持续利用[7]。
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荷兰遗传资源中心(CGN)使用FAO 划分的畜种濒危等级[8],濒危物种情况见表1。荷兰有许多本土/本地适应品种的状态为“危急”“濒危”或“脆弱”,但对于许多品种来说,选择性育种占主导地位,这将改变品种的特征,可能无法保证畜禽品种的可持续保护。
表1 荷兰地方畜禽品种濒危情况 单位:个
1.3 畜禽遗传资源保护方式
荷兰畜禽遗传资源保护的方式主要有原位保护和异位保护。荷兰稀有畜种基金会、CGN 和小农主要负责品种的原位保护。CGN 开发并改进了各种动物的精子、胚胎和卵母细胞的冷冻保存方法,以提高种质资源的利用率。由表2 可知,荷兰畜禽遗传资源保护以“原位保护”为主,异位保护主要以低温保护为主。
表2 荷兰畜禽品种不同保护方式覆盖程度
1.4 畜禽基因库建设
荷兰遗传资源中心(CGN)成立于1985 年7月17 日,起初,CGN 的目标是成为一个国家植物遗传资源基因库,其重点将放在粮食作物上。2003 年CGN 接管了成立于1994 年的农场动物基因库。2010 年CGN 确立了遗传资源中心的角色,其任务不仅包括植物遗传资源,还包括动物和森林遗传资源,并成为瓦格宁根大学的附属单位。CGN 畜禽基因库建立的目标有4 个,分别为:确保稀有品种和更常见品种的遗传多样性、利用遗传物质支持稀有品种育种计划、为动物疾病造成的品种损失等灾难提供保障、为研究遗传特征提供材料。起初,CGN 通过捐赠方式获得了20 多个家禽、7 个绵羊、15 个生猪等3 类畜禽的精液。
作为世界上五大家禽遗传育种和遗传资源出口企业之一,汉德克动物育种集团是荷兰的一家私营企业,旗下拥有4 个育种子公司:伊沙家禽育种公司(蛋鸡)、海波罗家禽育种公司(肉鸡)、海波尔种猪育种公司和海波利特火鸡育种公司,另外拥有一家国际家禽贸易公司,能够为客户提供各种优良的白壳和褐壳等蛋鸡品种,通过分布于四大洲的多个育种基地向世界市场提供祖代和父母代产品。全球最具创新力的猪遗传学公司Topigs Norsvin,也是欧洲最大的猪育种公司,总部位于荷兰,Topigs Norsvin 以其创新性的基因解决方案,应用于经济高效的生猪养殖而闻名,其基因改良重点关注两个方面:育种的可持续性和饲料利用效率,主要销售终端母猪和种公猪。
俄罗斯人工智能研究始于20世纪60年代,最初将人工智能划为控制论研究,70年代列入计算机科学,80年代归入信息技术领域。基于雄厚的基础研究和实践应用,俄罗斯人工智能取得了一定的成果。苏联科学家查德教授于历史上第一个提出模糊控制论概念;2014年俄罗斯研发的聊天机器人通过了图灵测试,成为全球第一个具有人类思考能力的人工智能设备;俄罗斯在喀山创新城首建了第一所专门从事机器人技术研究的大学。近年来,俄罗斯在机器人学、自然语言处理等领域有独到之处,在人工智能+超级计算机、人工智能+大数据、人工智能+可穿戴设备,以及用于军事和安防及航天领域的人工智能技术方面发展迅速。
表3 2023 年荷兰畜禽基因库每个畜种遗传物质的数量
1.5 种畜及遗传资源进出口
为了畜禽遗传资源保护和畜种的可持续健康发展,荷兰参与畜禽资源保护利用的机构主要包括大学、育种公司等,具体见表5。
表4 2017—2021 荷兰畜禽遗传物质出口情况
目前,CGN 管理着所有荷兰牛品种的精液,并通过对供体动物的特异性选择,保证了品种内尽可能多的遗传多样性。同时CGN 开发了一套计算程序,以计算每个品种和每个供体动物应该储存多少精子和/或多少胚胎,以确保在基因库中储存足够的遗传物质,以使该种群得以恢复,并建立了备份遗传物质的基因库,保存于乌特勒支大学兽医学院。荷兰畜禽基因库每个畜种的数量见表3。
2 畜禽遗传资源保护体系情况
2.1 保护主体
目前,荷兰关于遗传资源没有特定的国家法律。但荷兰作为欧盟成员国遵循欧盟的畜牧(包括动物育种)法规,以推动种畜及其遗传物质的自由贸易,兼顾育种计划的可持续性和遗传资源保存的需要。同时荷兰参与了《生物多样性公约》(CBD)、《名古屋议定书》 和FAO 的《动物遗传资源全球行动计划》。
2.2 法律法规制度
荷兰畜禽遗传资源保种主体主要有4 类:一是荷兰政府,主要负责制定和实施畜禽遗传资源保护政策,并负责农场动物的识别和系统登记。二是协会,由国家政府根据欧盟动物技术法规正式认可的育种协会(育种组织(协会)根据欧盟(EU)2016/2012 条例第7 条第(1)款、第4 条第(3)款、第8 条第(3)款规定,提交育种计划给荷兰企业局审批,审批通过的育种组织(协会)可进行畜禽繁殖和利用。它们积极支持本土/ 本地适应品种的原位保护,负责畜禽的养殖、繁殖和利用,并致力于本地品种衍生的产品制定,在品种保护和发展、监测和促进可持续利用和原位保护等方面发挥着非常重要的作用。三是高校,主要负责畜禽遗传资源的科学研究、鉴定、评估和遗传材料的保存。四是动物园和私人农场,主要饲养稀有畜禽品种,以繁殖和利用为重点,同时达到教育和娱乐的目的。
红军在茂县收购粮食,每斗玉米(约40斤)付给银元四至五元。茂县苏维埃每天在县城附近地带为红军筹粮,有时候一天可筹集四五千斤。城西区苏维埃每天也可为红军筹粮约1000斤。
2.3 科研支撑力量
荷兰畜禽遗传资源丰富,是世界畜禽遗传资源重要出口国之一。2020 年,荷兰出口动物量最大的合作国家包括德国、比利时、法国、英国和中国。由表4 可知,2021 年马、牛和家禽等活的纯种繁殖动物出口额超过10 亿元,其中马属动物虽出口数量少,但其出口额较高。
除了本科院校外,高职、专科学校也已经关联到3D打印技术。2015年,教育部印发《普通高等学校高等职业教育(专科)专业目录(2015年)》,明确列举了航空产品3D打印、增材制造技术等专业方向,旨在促使学校大力开展3D打印职业教育课程建设。
表5 荷兰畜禽资源主要科研机构及其职责
2.4 政府规划项目
在动物遗传资源保护方面,荷兰定期评估品种间和品种内多样性的状况,开展有针对性的研究项目,为育种组织提供品种遗传多样性及其育种计划可持续性的相关信息。荷兰在确定和实施动物遗传资源保护时遵循以下战略原则:一是在动物种质资源保护方面采用“以用促保”策略;二是动物育种各相关主体共同参与动物遗传资源的保护和利用;三是明确长期保护动物遗传多样性的社会责任;四是在国家和国际层面推动可持续育种计划,通过育种实现畜牧业可持续发展;五是采用最新的基因组学和繁殖技术,以更好地表征动物遗传性状,提高动物遗传资源保护及育种的效率;六是通过能力建设、知识产权开发和交流以及公私合作来应对全球挑战[10]。因此,基于六项策略,荷兰开展了相关规划和科研项目,具体如下。
“原位国家计划”:荷兰通过此计划对国家动物遗传资源实施原位保护,“原位国家计划”是通过制定和实施以市场为导向的战略,促进与传统畜禽种有关的产品和(生态系统)的开发,挖掘传统畜禽品种和变种遗传表征,结合不同的功能、产品和服务,将动物遗传资源的生物文化价值转变为经济效益。
建立欧盟濒危动物品种参考中心(EURC-EAB):自2023 年1 月1 日起,瓦格宁根大学和研究中心的专家与法国、德国合作,就濒危农场动物品种的可持续育种计划以及欧盟育种法规的实施向欧盟委员会、国家政府和育种组织提供建议。EURC-EAB 旨在建立和协调保护濒危品种的方法,以及保护这些品种内的遗传多样性,这包括牛、猪、绵羊、山羊和马的繁殖,EURC-EAB 还将支持政府和育种组织实施和进一步发展欧洲育种法规(EU 2016/1012)[12]。
“IMAGE”项目:通过欧盟“地平线2020”研究资助计划,欧盟资助了“IMAGE”项目(动物遗传资源创新管理——批准号为677353),重点关注动物基因库。荷兰是IMAGE 项目的合作伙伴之一。IMAGE 解决了包括基因库管理、生殖生理学和低温保存、存储材料的基因组特征、数据管理以及在体内种群管理中存储材料的利用等问题,并通过新的表型方法改善牲畜的健康和福利,从而实现更好的动物管理和育种[11],进而更加重视并积极利用低温保存材料的机会,以保护畜禽品种免遭灭绝。可靠的冷冻保存方法和方案对于确保基因库材料的质量至关重要。CGN 开发并改进了各种动物的精子、胚胎和卵母细胞的冷冻保存方法。此外,还研究了冷冻材料的受精能力,以验证冷冻保存方法。
公-私合作伙伴计划“Breed4Food”:“Breed4 Food”是由瓦格宁根大学与研究中心(WUR)和四家国际动物育种公司(CRV,Hendrix Genetics,Topigs Norsvin 和Cobb Europe)建立的组织。“Breed4Food”负责基因组预测技术、基因知情育种、表型鉴定、伦理与社会、基因组育种计划优化等项目,以增强遗传改良,从而实现有利可图的畜牧业,为可持续发展做出贡献并应对社会挑战。
2.5 保护资金来源
荷兰在畜禽遗传资源保护上的资金来源主要有政府拨款和公益捐款2 种方式。政府拨款主要包括提供资金支持CGN 和稀有农场动物品种基金会的原位保护和异位保护。同时饲养稀有品种的养殖户可以获得政府补贴,补贴是对畜禽产品较低产量的补偿,从而使饲养这些动物更具吸引力,以促进稀有畜禽品种的保护。
3 启示建议
3.1 基因库建设
畜禽基因库是一项服务于种业振兴国家战略的重大科技基础设施,对畜禽遗传资源进行存储、基因数据读取、信息开放共享,可以挖掘基因资源潜能,对于支撑种业科学研究与畜禽产业创新起到关键作用。2021 年中国已确定并建立了8 个国家级畜禽遗传资源基因库,国内大部分省份畜禽种质资源基因库建设近年才启动,但目前成规模的较少。荷兰高度重视畜禽遗传基因库建设,并将早期建立的基因库合并到CGN,同时建立备份基因库,防患于未然,并对进入基因库的遗传材料的数量、品种特征和遗传变异进行分析,为恢复种群和畜禽育种计划提供保障。
一个品种在荷兰繁衍至少40 年以上,并且达到六个世代,就被认定是荷兰品种。荷兰有140 多个畜禽品种,集中在12 个畜禽上。据FAO数据显示,荷兰畜禽品种:驴2 个,水牛1 个,牛43 个,鸡46 个,鸭6 个,山羊16 个,鹅1个,马38 个,猪21 个,鸽19 个,兔54 个,绵羊83 个。
建议地方基因库将收集到的不同畜种遗传材料分批入国家基因库超低温冷冻保存,做到应保尽保。同时8 个国家基因库也应建立对应的备份遗传资源库,对收集的遗传材料进行表型鉴定,使用基因分析技术来分析品种的遗传多样性,以确定品种的遗传特征以及品种的总遗传变异。
从上式可看出,在问题集中,如果越多的特征项与记录词集的特征项匹配,即与记录集中匹配的特征项个数在问题集特征项总数中占的比例越大,PC就越大。正向匹配度是从问题集的角度看待匹配度,如果在记录词集中的特征项与问题词集中的特征项匹配得越多,那么此记录词集也就越接近于问题词集的主题,从问题词集的角度看,此记录就和问题越相关。
3.2 加强科企结合,建立高效育种联盟
育种计划的成功不仅取决于实施最合适的育种目标,还需考虑消费者和社会需求,而有效实现这一目标重要的是在限制近亲繁殖率和控制育种计划成本的同时实现遗传增益。瓦格宁根大学与研究中心与国内4 家国际知名商业育种企业(CRV,Hendrix Genetics,Topigs Norsvin 和Cobb Europe)组成联盟(“Breed4Food”),Breed4Food使4 家育种公司能够实施明显优于竞争对手的育种计划,针对育种领域前沿技术开展探索以推动畜禽种业发展,加快畜禽的遗传改良速度,实现高效育种。
目前,中国产学研用深度融合的商业化联合育种机制和组织体系不健全,技术、资源、人才向企业流动不畅,育种持续性和育种价值无法保障。建议畜禽种业企业要主动与高校科研院所成立相应育种联盟,培育市场化运作的风险共担、收益共享、多元协同的联合育种实体,并实施相应育种计划,深入开展育种联合攻关,全面提升育种创新水平,推动畜禽种业可持续健康发展。
电化学问题离不开电子的行为,说它是电化学理论的灵魂并不过分,电子的行为表现为定向和定量两个方面。定向方面列表如下:而定量方面可对原电池及电解池的相关问题进行全面的计算。
3.3 推动保护主体多元化
荷兰高度重视遗传资源的保护,政府、科研机构、协会和小农都积极参与。荷兰稀有农场动物品种基金会主要负责农场动物基因库遗传材料的收集和管理,并向国家主管部门提供有关稀有品种确切的位置信息。皇家协会 “Het Friesch Paarden-Studboek”(KFPS Royal Friesian)主要负责弗里斯兰马登记注册,其还开展了一项育种计划,以保护弗里斯兰马。小农饲养稀有畜种可以获得一定的政府补贴,以提高小农保护稀有畜种的积极性。
目前,我国畜禽资源保护主要落在政府层面,协会组织等社会力量参与较少。建议针对我国畜禽育种协会力量较弱的状况,应大力发展不同品种育种协会或联合会,发挥协会在地方品种宣传、种质资源保护、推广等方面作用,让社会各界充分认识品种资源保护的重要性。在开展原位保护过程中,政府应支持建设私人农场、观光农场,将稀有畜禽品种交由农户饲养,他们对于该品种的饲养可能更加擅长,保种的成本也较低,并负责稀有畜种的养殖、繁殖和利用,同时政府应给予一定的补贴。