[人民日报]我国肉牛育种获得重大突破 “华西牛”综合品质达到国际先进水平

作者:蒋建科 来源: 人民日报 2022-08-10 发布时间:2022-08-10
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9日,同时在昆明和北京举办的第二届畜禽种业科技创新峰会上,正式发布了一个重磅新闻:经国家畜禽遗传资源委员会审定,由中国农业科学院北京畜牧兽医研究所主导培育的“华西牛”获得了国家畜禽新品种证书,成为我国具有完全自主知识产权的专门化肉牛新品种。这是我国种业翻身仗的又一个重大成果!农业农村部于2021年12月1日发布第498号公告予以确认。该品种的育成打破了当前我国肉牛核心种源严重依赖进口的局面,提升了我国肉牛种业的国际竞争力,更标志着我国主导品种自主供种难、只能依赖国外的时代一去不复返了。

                                                                           

图1  华西牛新品种审定证书

这个很有冲击力的重大科技成果来之不易!俗话说“十年磨一剑”,许多著名科学家大都是用30年干好一件事。为了选育“华西牛”,我国科学家则整整花费了43年!令人惊叹!

(一)破解“役用”到“肉用”的难题

牛位于六畜之首,牛是农耕时代最重要的农耕动力,把劳动人民从繁重的耕作中解救出来,提高了粮食生产效力,推动了农业生产力的发展,推动了整个社会的进步。毫不夸张地说,牛养活了农耕时代的人类社会。牛不仅是农民家里最值钱的生产工具,也成为农民最爱惜、最善待的牲畜,甚至有人把牛视作神灵。

随着经济社会的快速发展,如今耕牛已经退出了农业生产第一线,但牛的肉用价值越来越得到重视。居民的牛肉消费量和肉牛业发展水平成为一个国家经济和农业生产的重要标志,因此,如何把牛从过去的“役用”转变为“肉用”,推动我国养牛业由传统养殖向现代肉牛产业的跨越,是摆在科学家面前的一道世界难题。

上世纪80年代,我国的肉牛生产水平低、肉牛良种覆盖面小、主导肉牛品种种源严重依赖进口……这不仅仅影响了我们的小餐桌,更影响着国家重大战略需求。虽然我国牛品种资源丰富,存栏量大,但产肉性能偏低,远远未能发挥出我国肉牛的品种和数量优势。其主要原因一是我国肉牛产业形成较晚,一直到上世纪80年代末才开始萌芽。二是我国本土黄牛长期的役用性能选择,导致国内牛品种肉用性能长期受到忽略,产肉性能偏低。三是建国后的自主培育品种多为乳用或乳肉兼用类型,虽然在一定程度上推动了我国牛肉产量提升,但其生产效率与大型的专门化肉牛品种仍有较大差距。四是目前已培育的几个专门化肉牛品种,不足以解决整个产业的供种问题。

                                                                           

图2  早期西门塔尔牛杂交牛群体照片

面对这些问题,2002年-2003年,中国农业科学院北京畜牧兽医研究所针对我国东北、云南、湖北、山西和新疆等养牛大省进行了调查。当时,从美国康奈尔大学博士后学成回国的李俊雅研究员带领其课题组经过调研、研究、实验,将“三高两广”(高屠宰率、高净肉率、高生长速度、适应性广、分布广)作为肉牛新品种的育种目标,立下了“破垄断局面,兴民族品牌,丰百姓餐桌”的理想。他们综合考虑到母牛存栏头数、改良记录情况及工作配合积极性等多方因素,最终确定内蒙古乌拉盖地区为“肉用西门塔尔牛”(2018年更名为“华西牛”)新品种培育基地。乌拉盖地区地处锡林郭勒盟东北边境乌珠穆沁大草原,位于乌拉盖河、斯尔吉河、乃林河流域,水草丰美,适于养牛,是内蒙古自治区乌珠穆沁马、牛、羊的主要产区之一,历史上有扎格斯太牛(鱼泡子黑牛),满都宝力格牛(满泉子狸牛)等地方牛种。乌拉盖地区总面积七百五十万亩,可利用的牧场六百五十八万亩,属草原地区,牧草以碱草为主,其次是针茅和菊科各类杂蒿等。土质以黑栗钙土、栗钙土和黑沙土为主。海拔833-1307米,无霜期90-120天,年降水量平均为320毫米(多集中在七、八月份),年最高气温38℃,最低气温-40℃。

李俊雅说,“华西牛”培育工作起始于1978年,经过43年的杂交改良和持续选育,形成了当前体型外貌一致、生产性能突出、遗传性能稳定的专门化肉用牛新品种—“华西牛”。其培育过程经历了杂交探索阶段(1978-1993年)、种质创新阶段(1994-2003年)和选育提高(2004年-至今)三个阶段。

杂交探索阶段(1978-1993年):1978年在内蒙古科委项目支持下,利用当地蒙古牛和部分三河牛作母本,以兼用西门塔尔牛(来自德国和奥地利)、利木赞、夏洛来、短角牛、三河牛作父本,开展杂交组合筛选,期间针对个别组合选留杂种公牛进行复杂杂交,旨在培育适于高寒牧区草原放牧饲养的大型肉乳兼用型“乌拉盖肉牛新品种”。通过生产性能、适应性、体型等指标的综合评判,初步确定了(西×三)×(西×夏×蒙)组合,这一组合较符合“乌拉盖牛”理想型标准,并形成了一定规模的群体。

                                                                           

图3  华西牛早期培育资料

种质创新阶段(1994-2003年):随着上世纪90年代我国肉牛业的迅速发展,1993年乌拉盖牛群开始引入北美肉用西门塔尔牛冻精进行肉用性能提高,种群发展目标由原有的兼用牛调整为肉用方向。到2003年,经过两世代改良,乌拉盖牛群整体肉用性能稳步提升,形成了肉用西门塔尔牛占24/32血液,兼用西门塔尔牛占5/32血液,夏洛来牛、三河牛和蒙古牛各占1/32血液的“华西牛”早期群体。该群体体质结实,肉乳生产性能高,性成熟早,适应性强,耐粗饲、耐寒冷,是理想的肉牛新品种培育群体。

                                                                           

图4  华西牛新品种血缘组成

选育提高阶段(2004年-至今):2004年中国农业科学院北京畜牧兽医研究所开始在内蒙古乌拉盖组建“华西牛”育种核心群,在群内选择公牛开展横交固定,采用核心群、育种群和扩繁群三级繁育体系,将常规育种和基因组选择技术相结合,利用开放式育种核心群模式开展选育。培育过程中,坚持“联合育种,统一协调,全国一盘棋”的育种思路,群体生产性能大幅度提高,优秀种牛推广数量不断扩大。随着育种工作的深入,育种群规模不断扩大,先后有湖北荆门、内蒙古通辽、内蒙古赤峰、河南郑州、云南昆明、吉林长春、新疆等地区、场站加入“华西牛”育种体系,实施统一登记制度,开展全国范围的联合育种。

                                                                           

                                                                           

图5  华西牛与国外肉用西门塔尔牛的对比图

2020年,“华西牛”乌拉盖核心群达到26群,总数达3602头。到2022年,全国“华西牛”核心场户达41家,联合育种企业总数达60余家。主要集中在内蒙古自治区的锡林郭勒盟、兴安盟、通辽、赤峰,以及河南、湖北、吉林、云南、新疆等省(自治区)。目前,“华西牛”已开始第5世代的选育工作。

(二)“华西牛”综合品质达到国际先进水平

“华西牛”的育成能显著提高我国肉牛的生产性能和有效提升育种群供种能力,生产性能和综合品质达到国际先进水平,打破了肉牛业主导品种核心种源依靠进口的局面,是振兴民族种业的有效措施,为肉牛产业助推乡村振兴提供了强有力的保障,也为下一步参与种业国际市场竞争打下坚实的基础。

“华西牛”具有生长速度快,屠宰率、净肉率高,繁殖性能好,抗逆性强,适应面广,经济效益高等特点,既适应我国的牧区、农区以及北方农牧交错带,也适应南方草山草坡地区。在寒冷和高温高湿等环境下,都能表现出良好的生长发育性能。与国际同类型肉牛品种相比,“华西牛”的日增重、屠宰率、净肉率均达到国际先进水平。

“华西牛”躯体被毛多为红色(部分为黄色)或含少量白色花片,头部白色或带红黄眼圈,腹部有大片白色,肢蹄、尾稍均为白色。公牛颈部隆起发达,颈胸垂皮明显,体格骨架大,背腰平直,肋部方圆深广,背宽肉厚,肌肉发达,后臀丰满,体躯呈圆筒状。母牛体型结构匀称,乳房发育良好,母性好,性情温顺。

                                                                           

图6  华西牛种公牛、种母牛图

在河南、吉林农牧交错带饲养的“华西牛”改良牛以玉米秸、稻草等农作物秸秆为主要饲料来源。母牛和犊牛在自由采食秸秆的基础上,平均每日补饲1.5kg左右的玉米可以取得较好的繁殖和生长效果。抗逆性表现为耐寒耐高温高湿,在内蒙、云南、湖北等地区均生长发育良好。新品种耐寒能力尤其突出,在-30℃极低温环境下,8头牛强度育肥平均日增重仍能达到0.9 kg/d,最大日增重达到1.3 kg/d。在湖北饲养的“华西牛”及其改良牛,在环境温度30℃,空气湿度90%下,除呼吸频率加速外,未见大量流涎、伸舌等应激反应,采食量未见明显下降。

“华西牛”推广期间,在内蒙、吉林、河南、湖北、云南及新疆等地共推广种公牛599头,推广冻精约762万剂,累计改良各地母牛305.2万余头,屠宰改良后代约250万头。

据现有数据分析结果显示,改良后母牛繁殖成活率平均提升了约1.5个百分点,犊牛死亡率平均下降约1个百分点,仅此一项累计新增活牛头数约4.57余万头,按断奶犊牛平均1万元/头出售价格计算,新增产值约4.57亿元。经“华西牛”改良后的蒙古牛育肥犊牛出栏重平均提升34 kg,按照每公斤32元计算,养殖户平均每头牛可增产1100元左右,生产效益共计提升约27.5亿元。

“华西牛”培育过程中十分注重品牌建设,通过种公牛拍卖会、网络拍卖等形式,积极打造推广“华西牛”品牌,提高品牌价值塑造。在中试推广期,同月龄“华西牛”较西门塔尔牛要多售出600-800元,品牌溢价累计新增产值约20亿元。中试测算表明,2016至2019年“华西牛”推广期间,累计新增收益52.07亿元,增产增效明显。

(三)育种核心技术从“跟跑”到“并跑”

“华西牛”的培育之路上李俊雅团队遇上的第一个巨大难题,就是由于肉牛世代间隔长、繁殖效率低,且生产模式复杂、育种数据收集难度大,导致肉牛育种遗传进展缓慢。

为此,李俊雅团队建立了我国第一个“华西牛”基因组选择参考群,率先将基因组选择技术应用到肉牛育种工作实践中,大幅提升了育种效率,最终实现了肉牛育种核心技术的“跟跑”到“并跑”。

从2007年参考群组建至今,团队测定了生长发育、育肥、屠宰、胴体、肉质、繁殖等共6类87个重要经济性状,目前参考群体规模已达3920头,创建了肉牛全基因组选择分子育种技术体系,达到了国际先进水平,引领了我国肉牛育种方向。

同时,考虑到对重要经济性状进行遗传评估的770K高密度基因芯片成本较高,团队针对华西牛选育方向和育种目标,研发了一款专门化110K全基因组育种芯片,具有功能相关性、有效性、全面性和性价比高等优点,既降低了基因分型费用,扩大了基因组技术的应用范围,又兼顾了主要经济性状基因组育种值评估准确度不低于60%的要求。

育种初步成功后,李俊雅的团队又迎来了新的推广难题,就是“华西牛”的育种群规模较小,严重制约了育种效率和育种进展。怎么样才能在短期内迅速扩大育种群体规模呢?团队经过集思广益,最终创新性地把解决方案定为联合育种。

从2003年起,团队与合作意愿强、群体稳定、育种基础好的15户养殖户建立了合作。2018年,成立了有22户成员的乌拉盖管理区博昊良种肉牛繁育专业合作社(含2家企业),负责“华西牛”基础母牛群和核心牛群的管理,落实选配计划,协助牵头单位完成核心群选择和性能测定等具体工作,到2022年,纳入全国“华西牛”核心场户41家,联合育种企业总数达60余家,形成了“全国一盘棋”华西牛联合育种模式。“华西牛”育种团队不断将先进育种经验推广至全国。

同时,为做好“华西牛”后裔测定工作,探索具有中国特色的肉牛自主育种体系,2015年成立了我国首个肉用牛联合后裔测定联盟,开创了我国肉用种公牛联合后裔测定先河;2018年牧医所指导组织河南省鼎元种牛育种有限公司、内蒙古奥科斯牧业有限公司、通辽科尔沁肉牛种业有限公司等24家育种单位,成立了“肉用西门塔尔牛育种联合会(北京联育肉牛育种科技有限公司)”,围绕肉牛品种登记、生产性能测定、联合后裔测定、分子育种技术和遗传评估等工作,建立了肉牛生产性能测定平台、肉牛育种大数据平台、分子育种技术研究平台、遗传评估平台和优质种牛推介平台,切实服务全国肉牛育种工作。

“华西牛”的培育过程中,在李俊雅研究团队的带动下,逐步形成了以中国农业科学院北京畜牧兽医研究所和国家肉牛遗传评估中心为研发中心,全国种公牛站、育种核心群、扩繁群积极参与的“华西牛”联合育种体系,实现了研企紧密结合,种牛遗传评估和遗传交换等成果能够及时转化应用的发展新格局,并在联合育种的推动下,逐渐健全完善了“繁育场+养殖场(企业)+规模养殖户”一体化、高效繁育的育种体系。

同时,“华西牛”培育过程中十分注重品牌建设,通过种公牛拍卖会、网络拍卖等形式,积极打造推广“华西牛”品牌,提高品牌价值塑造。2018和2019年连续两年,主办了全国种公牛拍卖会,累计拍卖种公牛119头,总拍卖额达1109.7万元,单头拍卖价格最高达到24万元。通过品牌建设极大增强了国内肉牛繁育企业、育种合作社和农牧民参与肉牛育种的积极性,极大推动了优质肉牛业的发展进程。

肉牛育种是一个极其漫长且艰苦的过程,仅在选育提高阶段“华西牛”就经历了4个世代的选择,而每个世代需要3-5年时间,在这一期间又要不断进行测定和选育,才将最优秀的生产性能固定下来。从40年前选定了研究方向,到20年前走出实验室,常驻草原深处的乌拉盖基地,这个团队对自己的选择从来不悔,这个团队面对荆棘也只有一个选择,那就是向前攻坚。

在乌拉盖基地的20年间,李俊雅研究员及其团队是乌拉盖牧民的朋友,是老师,也是学生。“最开始的时候,他们是来向我们学的,”一位60多岁的老牧民一想起20年前研究团队初来的情形,依旧历历在目,“学怎么选牛,怎么养牛,后来,又教我们怎么选牛,怎么养牛。”研究团队在了解了乌拉盖的环境后,就从当地牧户生产问题实际出发,从表型测定和系谱记录等基础工作入手,应用分子育种等先进的育种手段,专攻肉牛生长速度慢、繁殖效率低、表型数据收集难度大、持续周期长等一系列育种薄弱环节,最终育成“三高两广”的专门化肉牛新品种。

在乌拉盖,李俊雅团队不仅培育出了优质的“华西牛”,更锻炼出了一支吃苦耐劳,能打胜仗,敢打硬仗的专门化育种人才队伍,他们秉承老一辈育种人攻坚克难、笃定不悔的科学精神,如今也依旧坚守在乌拉盖,依旧把“华西牛”培育工作作为毕生所向,持续攻艰克难,勇攀技术高峰。

“华西牛”品种验收通过后,预计到2025年,“华西牛”每年可提供进站采精公牛400头左右,我国肉牛自主供种率提升到70%。到2027年,每年提供优秀种公牛将达到500头以上,自主供种率将达到80%,实现核心种源自主可控。

随着“华西牛”的选育工作不断进行,其生长速度快、产肉多的优点将会进一步提升,为肉牛种源国产化提供重要的种质保证,满足肉牛种业内循环需求。同时,在市场商业育种模式的不断推动下,按照当前遗传进展推算,“华西牛”再经过5-10年选育提升,其生长速度、产肉性能和屠宰性能等主要肉用指标将媲美美国、澳洲等发达国家优秀肉用西门塔尔牛群体。“华西牛”优秀个体冻精可以对外出口,直接参与国际市场竞争。


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