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北美种公牛选育与后裔测定方法简介

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发表于 2009-4-14 12:56:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
随着人工授精和胚胎移植等繁殖技术的广泛应用,奶牛遗传物质(冻精、胚胎、种牛)可以在全世界范围内广泛交换和流通,使现代奶牛育种工作成为一个全球性的、综合多学科的系统遗传育种工程。2006年10月,中国奶业协会育种专业委员会组织会组织中国农业大学、北京、上海、天津和美国的奶牛育种体系进行了考察,主要内容包括:奶牛生产性能测定(DHI)体系、奶牛良种登记和ID系统、种公牛选育和遗传评定系统等,实地考察了北美的8家主要种公牛站(ALTA-Canada、CIAQ、Gencore、 Foundation  Sires;Select Sires  Inc. 、CRI、 Accelerate  Genetics、  Alta-USA),以及美国动物遗传改良计划实验室(AIPL)和美国、加拿大荷斯坦协会等。下面就考察中对北美种公牛选育工作的主要内容进行简介,供国内同行参考。

    国外奶业发达国家的实践经验和科学规律已经证明,奶牛群体遗传改良的原动力是来自一代超过一代的遗传改良的遗传优秀种公牛,不管是在北美、欧洲,还是其他世界各国,由于人工授精技术能免最大程度地发挥优秀种公牛的群遗传改良的主要手段。选育和识别具有优良基因组合的优秀种公牛是奶牛育种工作的核心,种公牛对奶牛群体的遗传改良和生产水产提高起差至关重要的作用。

1有计划地选配培育后备种公牛

    为保证后备种公牛的遗传质量,根据育种目标进行有计划地选配培育后备公牛是非常重要的。在北美选留参加后裔测定的青年公牛中,有2/3以上的公牛是经过有计划的选配产生的,只有不到1/3的青年公牛是育种公司在一些奶牛育种场经过严格系谱审查后直接购买的。有计划地选配培育后备种公牛的重点是种子母牛(公牛母亲)的选择、在全球范围内最优秀的种公牛(公牛父亲)的选择和选配计划的确定,通常考虑以下几个方面:

1.1种子母牛的选择

在北美种子母牛的选择要根据全国奶牛生产性能记录(DHI)数据资料,通常选择遗传评定在全国前1%的母牛作为种子母牛,要求种子母牛系谱资料完全、家系血统优秀、产奶性能突出且稳定、奶牛综合指数高、体型外貌优秀、体质健康无疾病。近年来,随着平衡育种理念的深入,选择种子母牛时,除注重生产性能遗传潜力以外,还要注重乳器、蹄腿、体细胞、长寿能力、分娩能力和泌乳速度方面的遗传潜力,将生产性状、体型性状和功能性状相结合。

1.2公牛父亲的选择

公牛的父亲必须是育种公司培育的种用顶尖公牛,各方面的成绩表现优秀,在个别重要

育种性状上表现特别突出。在与种子母牛选配时,大多考虑同质选配以更好的巩固优良性状;选用优秀种公牛作为公牛你亲时,还要考虑公牛血缘关系的远近,注重保持公牛来源和遗传物质的多样性,可以在全世界范围内选用最优秀的种公牛资源,同时,育种目标要兼顾将来的市场发展需求和选育方向,以满足不同用途、不同地区的需要。目前,北美奶牛育种中也面临着由于选择强度的不断提高,使用的公牛血缘关系和遗传多样性越来越窄的问题,这在今后的育种工作中必须引起注意。

1.3后备种公牛的生长发育与健康

后备公牛的培育也是选育优秀种公牛的重要环节。选留的小公牛要进行良种登记,在12

个月龄前进行生长发育测定、生殖器官和睾丸发育评定、健康状况和传染性疾病检查、精液质量评定等各项检查,并进行初次选择,淘汰30%-40%,合格的小公牛才能进入青年公牛后裔测定程序。需要注意的是,小公牛的精液产量和质量对其是否选留很重要。

1.4参加后裔测定的种公牛数量

有一定数量的青年公牛参加后裔测定是提高种公牛选择强度和保证选育出足够数量的优秀公牛的关键,测定的公牛头数越多,则在其中发现优秀公牛的概率就越大.近年来世界奶业发达国家都保持了相当数量的后裔测定青年公牛规模和选择强度(见青1),留种率通常为5%-10%左右.

2种公牛的后裔测定体系

表1世界各国后裔测定的荷斯坦公牛数量

国家

后测公牛数量(头)

国家

后测公牛数量(头)

美国

1300—1500

丹麦

300—400

德国

900—1000

意大利

200—300

法国

600—700

澳大利亚

150—200

荷兰

400—450

英国

150—200

加拿大

400—450

新西兰

150—200

    如上所述,青年公牛主要是通过有计划的选配来产生的,有严格的育种目标和要求。但青年公牛的优良基因随机重组和交换产生的。对青牛公牛携带的优良基因和遗传潜力的识别和鉴定,需要通过后裔鉴定和遗传评估来发现。这个后裔测定过程通常要耗时5年左右时间,以等待其有80—100个随机取样的女儿产奶性能和体型外貌记录数据,经过后裔测定的公牛叫“验证公牛”(Proven Bull)。在考察中,美国育种专家谈到的一个理念是“种公牛的选择准确性比育种速度更重要”,这给我们留下深刻的印象,理论上说,便用年轻的种公牛、种子母牛进行繁殖会缩短世代间隔,进而有望增加遗传改良速度,但这样做的一个潜在风险是可能由于种公牛、种子母牛的育种值估计准确性降低而导致遗传改良速度,但这样的一个潜在风险是可能由于种公牛、种子母牛的育种值估计准确性降低而导致遗传进展停滞不前甚至倒退,所以后裔测定仍然是选择种公牛的最可靠方法。后裔测定在美国、加拿大等国家都已经开展数十年,后裔测定的效果取决于选留参加测定的青年公牛数量、获得准确完整数据的青年公牛的女儿数和分布、遗传评定准确性和选择强度。抓好种公牛后裔测定工作,就是找到了奶牛群体遗传改良的主要矛盾。

2.1青年公牛后裔测定的要占

①     后测公牛和与配母牛的配种组合应保证是完全随机的,与配母牛不能有挑选;

②     控制后测公牛冻精的分布,在不同生产水平和不同地区之间要平衡,尽量消除各种环境因素所造成的差异(牛场、产犊年份和季节);

③     后测公牛的所有健康女儿都应参加生产性能测定(DHI)和使用到遗传评定中;

④     每一测验公牛要有足够多的女儿数,且应分布在多个奶牛场中;

⑤     公牛女儿生产性能的准确可靠的测定和完善的记录体系(DHI)及科学的育种值估计方法;

⑥     参加后测的青年公牛在遗传评定以前,原则上不能作为种公牛大量使用。

2.2什么机制确保数据的完整性

     奶牛后裔测定体系中,保证后裔测定数据的准确性和完整性是圣关重要的。美国和加拿大在确保数据准确性方面主要采取了如下措施:

①     所有奶牛生产性能和体型鉴定成绩由荷斯坦协会和产奶记录(DHI)协会进行抽样核实;

②     奶牛的标识(耳标)由体型鉴定员在做体型鉴定是核实;为了保证测定公牛女儿记录的准确性,需要对测定公牛的女儿抽样进行DNA亲子鉴定,通常抽样比率为女儿数的20%,这对保证测定公牛数据的准确性很重要。

③     人工授精中心不得挑选女儿牛或群伴牛做体型鉴定,承担后裔测定任务的奶牛场必须对青年公牛所生的全部女儿个体进行体型鉴定;

④     体型鉴定员对青年公牛女儿进行鉴定之前不知道其系谱公牛号(或牛名),以保证鉴定员在体型评定时不带有任何主观影响。

2.3后裔测定体系中的奖励机制

北美各奶牛育种公司为了更有效地获得准确可靠的后测公牛的女儿数据,在组织实施后裔测定过程中,都采取相应的奖励机制鼓励奶牛场承担使用后测青年公牛的冷冻精液,主要奖励措施是:

①     每头登记的后测公牛女儿奖励10—12美元;

②     第头完成完整产奶性能记录(DHI)的后测公牛女儿奖励50—75美元;

③     完成完整的后测公牛女儿记录,每头奖励地区测定业务员10美元;

④     对提供有用资料住处的后裔测定奶牛场,将来在使用验证公牛冷冻精液时给予优先和优惠。

这些奖励措施在后裔测定工作中是很有效的,有45%的牛场主表示,如果没有这些奖励,他们将停止参加官方的DHI产奶记录和承担后测任务。

2.4 后裔测定奶牛场的条件

在北美,承担后裔测定任务的奶牛场必须符合以下条件:首先,奶牛场必须参加奶牛生产性能测定(DHI)体系,有好的生产性能记录;其次,牛只参加全国品种登记,有好的生产性能记录;其次,牛只参加全国品种登记,使用统一的奶牛编号(ID)标识;第三,奶牛场具有一定的群体规模(﹥200头),能在短时间内使用完后测公牛的试配冷冻精液并作到随机交配;第四,奶牛场自己饲养后备母牛和青年牛,有生长发育和繁殖配种记录;第五,奶牛群开展体型鉴定工作,饲养管理稳定。

奶牛育种中心的后裔测定人员每年要至少走方一次后裔测定牛场,进行指导并检查是否存在问题。

2.5综合选择指数的调整

在现代奶牛育种中,除遗传评定模型和方法不断改进外,各国使用的综合选择指数也各不相同,并且根据奶牛育种目标不断进行调整。美国使用的选择指数是体型生产指数TPI(Type and Performance Index),2005年2月的最新TPI指数可归纳为:

TPI=50%产量+30%体型+13%健康+5%产犊+2%妊娠率

加拿大使用的选择指数是终生利润指数LPI(Lifetime Profit Index),这个指数诞生于1991年,已经过多次调整.目前最新的LPI指数为:

LPI=57[2.5(F-A)/SD+7.5(P-Avg)/SD]+38 [1FrC/SD+3FL/SD+4MS/SD+2(HL-Avg)/SD] *cfl]+5[(-6(SCS-Avg)/SD+3UD/SD+1(MSp-Avg)/SD) *cf2]

美国和加拿大通常每5年调整一次综合选择指数公式,发展趋势是新的综合选择指数公式,发展趋势是新的综合选择指数更加强调产奶性状、体型性状和繁殖性状及长寿性状之间的平衡育种理念。

3分子生物技术在种公牛选育中的应用

近年来分子生物技术的迅速进展,对奶牛遗传改良起到重要影响。在种公牛选育方面,分子生物技术主要用于二个方面:一是利用分子标记进行早期标记辅助选择(MAS),二是对公牛是否携带一些有害质量性状基因式隐性致死基因进行早期检测。

美国、加拿大和其他一些国家(如法国、荷兰、澳大利亚等),在分子水平上通过对候选基因和遗传标记基因的数量性状基因(QTL)图谱,来对后备青年公牛进行遗传标记辅助早期选择(MAS),可以有效减少参加后裔测定的青年公牛数量,提高种公牛的后裔测定选择效率。可用于青年公牛早期标记辅助选择的DHA遗传标记种类较多,包括本身具有生物学功能的基因(如生长激素基因)、遗传标记候选基因(Pit-1)目前,研究较多的是利用单核苷酸多态性(SNP's) 标记,美国Accelerate Genetics公司分析了6000多个SNP's标记与产奶性能的关系,加拿大亚达遗传公司 (Alta Genetics)对近1万个SNP's标记进行了分析。据有关专家预测,随着人类基因组图谱的完成,特别是当奶牛和主要家畜数量性状基因(QTL)图谱完成后,整个奶牛育种的体系将发生革命性改变,传统的种公牛后裔测定体系将与新的分子基因测定方法相结合,遗传评定的统计模型奖再次变化,分子信息将成为遗传变异的解释还很有限,仅3%~5%,这些标记基因还不足以取代目前行之有效的后裔测定体系。

对种公牛是否携带某些隐性有害基因(如CVM、BLAD)的分子检测技术已经广泛应用于种公牛的选择,利用小公牛的血液(或毛囊、精液)在实验室中测定,就可以知道种公牛是否携带某种隐性有害基因,大大降低种公牛扩散隐性有害基因的可能性。目前,在北美荷斯坦牛中主要测定的隐性有害基因有:

BK:犬状公牛症(Bull Dog);

BL:牛白血球粘连缺陷症(Bovine-Leukocyte-Adhesion-Deficiency,BLAD),正常基因表示为:TL(Tested free of BLAD);

CV:脊椎畸形综合症(Complex Vertebral Malformation,CVM),正常基因表示为:TV(Testedfree of CVM);

DF:侏儒症(Dwarfism);

DP  尿苷磷酸合成酶缺陷症(Deficiency of Uridine Monophosphate Synthase,DUMPS); 正常基因表示为:TD Testedfree of DUMPS);

HL:无毛症(Hairless);

IS:皮肤缺陷症(Imperfect Skin);

MF:骡蹄症(Mule-Foot),正常基因表示为: TM(Tested free of Mule-Foot);

RC:隐性红毛色基因携带者(Red-hair Color), 正常基因表示为:TR(Tested free of Red-hair Color)。

4对我国后裔测定奶牛场的几点建议

近些年来,我国在开展奶牛后裔测定中,最大的问题是收集数据非常困难,每头后测公牛能够得到完整测定数据的女儿数很少,严重影响后裔测定的效果和各单位参加后测工作的积极性。通过这次考察,我们认为要解决好这一问题,一是要扩大开展生产性能测定(DHI)的奶牛数量和范围,短期内由目前的10万头DHI测定奶牛发展到40~50万头以上;二是选择符合条件的奶牛场确定为承担后裔测定奶牛场,将来在申请项目支持、政策资金和经费补贴、冻精使用等方面给予优先支持。建议由中国奶业协会组织认定承担后裔测定资格场,后测场的基本条件应从以下几方面考虑:

4.1奶牛场布局合理,全群饲养荷斯坦奶牛头数在300头以上,其中成乳牛应占55%以上,奶牛个体应符合中国荷斯坦牛品种登记条件。奶牛场自行饲养后备母牛和青年母牛。

4.2奶牛场应建立完整的奶牛系谱档案,使用统一牛事情标识,使种源得以识别和追溯。奶牛场有固定的配种员、资料员(档案等)等技术人员和联络人。

4.3具有科学合理的饲养管理规范、饲养工艺,有充足的饲料供应。奶牛场必须采用机械榨奶,并有科学合理的挤奶操作规程。

4.4奶牛场具有完善的奶牛生产性能记录,最好有DHI测定。记录数据应包括个体牛的胎次产奶量、乳脂率、乳蛋白率、体细胞数等记录;按要求进行奶牛体型评定,并做好记录,有条件时进行第三方监测。

4.5有完整的奶牛配种繁殖记录、繁殖计划和各项指标的记录统计。有牛群健康计划和奶牛健康记录,如病历、治疗记录、发病记录等,有疾病应急预案。

4.6奶牛场愿意承担全国青年公牛联合后裔测定工作并履行义务。

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发表于 2009-5-15 14:08:46 | 显示全部楼层
资料很详尽。学习一下。

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发表于 2009-5-27 18:21:49 | 显示全部楼层
这么好的帖子不学习一下!有点浪费青春时间
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发表于 2009-6-15 15:14:08 | 显示全部楼层
好象参观了两个亚达的公牛站,一个加拿大的,一个美国的。
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发表于 2010-4-18 15:29:39 | 显示全部楼层
楼主有没有后备种公牛培育的资料?饲料配方、饲养管理、阶段划分等等,能否给发一些后备公牛培育的资料,谢谢!
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 楼主| 发表于 2010-5-11 18:50:33 | 显示全部楼层
什么亚达的公牛站?不会你只知道亚达公牛站吧。国际有五大育种公司呢,目前最大的是美国的CRI(国际资源育种公司)
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