肉牛制种体系和生产体系的新突破

肉牛制种体系和生产体系的新突破

1牛肉产业的发展现状在过去20年中，中国的牛产量迅速增长，在世界牛产量基本保持不变的基础上，中国的牛产量增加了约21倍。如表1所示,中国牛肉产量在2002年已经占全世界牛肉产量的11.83%。然而产肉量的增加并不代表中国的肉牛产业已经达到相应的发展水平。现代肉牛业的发展目标是牛肉生产的高效率、高效益、高产出和健康性。要达到这四个目标必须具有完整的肉牛营养体系、繁育体系、胴体分割体系和产业营销体系,而目前中国的肉牛产业还不具备这样的特点。2“4个”肉牛品种的多样性肉牛产业的主导因子是品种,饲料、营养、繁殖和饲养管理是辅助因子,但在某些特殊情况下某个因子也可起主要作用。根据国际粮农组织和发达国家对养殖业生产作出的科学评估,良种的贡献率是35%～65%,平均为45%。随着畜禽基因组计划的研究进程,这个比例还将大幅度地增加。品种即是遗传种质的具体体现形式。世界上存在约250个肉牛品种;在美国肉牛业有60个品种,主要品种20个;在加拿大约有34个肉牛品种,其中占主要地位的12个;在中国的生产历史中,中国黄牛的培育多以耕作为目的,没有专门的肉牛品种。建国以来曾经引进17个品种对中国黄牛的生产性能进行改良,但到目前为止如何最优化地利用我们已经拥有的遗传种质进行有效、高效的肉牛生产仍是现实存在的问题。在西方的圣经上曾有这样的话:Youshallkeepmystatutes;Youshallnotletyourcattlebreedwithadifferentkind(可译为:你们要保持好我创造的生物形态,不应该让你的牛与其他品种的牛相配)。但基于科学对遗传和育种学理论的理解,人们已经不再将圣经作为肉牛生产应遵守的唯一守则。发达国家的肉牛业都用杂交种来生产,纯种在肉牛总头数中不过占3%～5%。而今更引人注意的是新的合成系牛种的出现。2.1和印度种牛为主要抗性品种,主要有3/8自愿性和5/8安格斯牛血液在美国、澳大利亚、巴西等肉牛业发达国家近年来产生了由婆罗门牛派生出来的肉牛新品系,例如:Simbrah(辛婆罗,约含3/8婆罗门牛血液和5/8西门塔尔牛血液)Bramousin(伯拉木赞,约含3/8婆罗门牛血液和5/8利木赞牛血液)Brangus(伯兰格斯,约含3/8婆罗门牛血液和5/8安格斯牛血液)Braford(伯拉福特,约含3/8婆罗门牛血液和5/8海福特牛血液)这几个新合成系的特点之一就是都具有婆罗门牛的血液。被誉为肉牛业新大陆的原产于印度的婆罗门牛是世界著名的抗性品种有以下特点:*特殊的免疫特性*耐粗饲和恶劣环境*长寿且无难产*母性好*生长速度快*肉质稍差婆罗门牛的这些特点决定她在热带、亚热带的高温气候下具有良好的适应性和适中的生产性能。而合成系这样一种育种方法正是巧妙地同时吸收两个或两个品种的优良特性,克服传统意义上的纯种选育育种时间长、育种目标之间可能呈负相关、育种进展慢等种种缺点,比传统新品种形成需要70～90年缩短了一半以上。2.2生产性能测定在寒带和温带地区,不用婆罗门牛来制种,但是也是使用合成系的理论。例如在加拿大的肉牛育种业也存在另一种制种方式:以多种复杂血缘杂交形成新品种配套系。与其他畜种的配套系含义类似,这种合成系的不同系的适用范围不同,各品系的经济、遗传侧重点不同,例如在加拿大阿尔伯塔省由几个有志于肉牛业发展的农户用25年时间育成的Beefbooster,就向肉牛业提供了5个用于提高肉牛生产性能的品系。其中的母系1的理想与配品种为:海福特、西门塔尔、利木赞;母系2的理想与配品种为德国黄牛、安格斯和利木赞;母系3是专为青年母牛设计的品系,重点选育断奶重,减少青年母牛的难产问题;母系4的理想与配品种为安格斯、西门塔尔和海福特;最后还有一个终端父本系,该系的公牛体躯长,育种重点在于断奶后增重和有经济价值肉块比例。2003年春季Beefbooster犊牛在肉牛性能测定站的测定成绩显示:除母系3的生长速度较慢,为1.3kg/d外,其他品系的生长速度为1.5kg/d,详细的生产性能测定结果见表2。从表2中我们应该体会到Beefbooster的育种理念和育种目标,品种只作为遗传种质的一个单位,复杂的杂交合成系是以生产性能为元素的,各系的育种目标也是针对生产性能的,例如:母系3的育种目标是减少难产,维持头胎母牛的健康同时兼顾生产性能,这一目标非常显著地体现在生产性能的测定成绩中,母系3的个体出生重小,仅为其他母系的70%左右,但断奶重为其它母系的80%,周岁重为其他母系的80%,达到了减少难产同时兼顾后期生长的目的。更加明显地而且与母系相反地终端父本不考虑难产问题,只注重生产性能,其出生重为母系平均的130%,断奶重和周岁重分别为母系平均的113%和109%。Beefbooster后裔生产性能也体现出现代肉牛业生产的特点:品系的专门化和产品的一致性。3基于牛育种理论的基础分析3.1专门化的产品和产品在现代的肉牛生产体系中育种体系的发展趋势为多种形式的并存。一方面传统的育种者依然热衷于纯繁体系的运转。肉牛纯繁体系中人们在常规育种手段的基础上不断引入和使用现代的分子育种手段,例如在2002年世界上第一个在肉牛育种中应用分子遗传标记手段识别肉牛的肉质和大理石花纹(由澳大利亚GeneticSolutionsPtyLimited专利生产的GeneStar(R)。专门化的产品和产品标识使这些纯种肉牛生产方式有它自己独特的、一定数量和范围内的专门化市场。例如在北美和澳洲Angus既是肉牛品种的名称也是这一品种的肉牛所生产的牛肉的品牌。另一方面崛起的是肉牛的杂交体系。多元杂交体系即对各品种间个体进行杂交和选育,充分利用选种选育、品种互补(加性遗传效应)和杂种优势(非加性遗传效应)的一种杂交育种方法。肉牛的杂交合成体系是对纯种肉牛资源的开发性利用。它的短时高效性正是源于它以传统意义上的选种选育为基础,同时充分利用品种间互补效应和纯种杂交后产生的杂种优势。由婆罗门牛衍生品系的特点不难看出,在高热气候条件下综合婆罗门牛的耐热性和抗逆性与其它肉用或肉乳兼用品种的高效生产性能在短时间内同时解决了生活力和生产力的问题,从而使肉牛生产在高热气候下有新的飞跃!众所周知,生活力性状是遗传力最低也是通过常规育种手段最难改进的性状,应用杂交合成系的办法在30～50年的时间里形成既适应各种生态条件又能用于肉牛生产的高效优质品种是常规育种方法所不能及的。对于所有具有生物学、经济意义的性形状来说,在品种间进行选择比在品种内部选择具有更高的效率。3.2采用多元混合系统的混合优势3.2.1表面活性剂的育种杂交合成体系的特性在充分利用合成品种之间的品种互补之外就是利用品种之间杂交产生的杂种优势。在杂交合成体系中,杂种优势是与选择带来的育种进展相辅相成的。如图1所示,假设自然存在的群体中个体之间是随机交配的,按遗传规律这样的随机交配不能随时间推移带来遗传进展,用虚的直线代表;如果在群体之间做简单的杂交,就某个性状来说能产生一个固定量的杂种优势,即随着时间的推移,这个杂种优势一直存在,但其大小不变,用实的直线代表。所有品种的育种历史早已从理论上和实践上证明选择能提高群体的生产性能,特别是对于遗传力为中、上水平的性状。在现代育种手段不断进步的前提下,个体能够得到越来越准确的遗传评估,选择能得到的育种进展也就越快、越高,随育种时间推移育种进展的趋势可以用图1的上升虚线来表示;而杂交合成体系是综合了简单杂交和群体选育技术,杂种优势与选择进展相叠加,通过杂交合成的选育,群体生产水平随育种时间上升的趋势可以用图中上升的直线来表示,其育种效率最高,性状的产量提高的幅度也最大。而最终,随育种时间的推移,杂交合成的育种体系与随机交配体系间在生产性能上的差距就越来越大。3.2.2对直接和母性杂种优势的影响杂种优势又分直接杂种优势和母性杂种优势。图2用百分数的方式示意了肉牛母牛平均年产犊牛断奶重性状在常规育种、直接杂种优势和母性杂种优势影响下的性状表现值之间的叠加关系,试验结果来自美国的安格斯、海福特和短角牛三品种肉牛双列杂交实验(TheFortRobinsonBeefCattleResearchStationandTheRomanL.HruskaU.S.MeatAnimalResearchCenter)。直接杂种优势较易获得,两个品种间的杂种后代即可表现在常规育种效果之上的杂种优势。杂种优势的大小因性状而异,一般来讲,遗传距离越大的品种之间的杂种优势越大,例如:安格斯牛和婆罗门牛;遗传力越低的性状在品种杂交后产生的杂种优势越大,例如:妊娠率、犊牛成活率、断奶前增重和难产率等。受母性性状影响的性状也可以在三元及三元以上杂交体系中获得母性杂种优势。在肉牛生产中最容易理解的、可获得显著的母性杂种优势的性状是断奶重。在杂交合成系中使用具有优良母性的品种作为母系品种之一,杂种母系在整个杂交体系中就能实现直接和母性杂种优势的双重叠加,因为杂种母牛提供给她后代的母性性能含有杂交优势,她的杂交后代从母体子宫内环境、母体能提供的免疫力、生活力、母牛的哺乳和母性能力方面都得到更好的待遇,断奶重则是综合体现以上优势的性状之一。从图2可知,在海福特、安格斯和短角牛之间的所有可能的杂交组合中,如果将纯种牛的断奶重设为参照,杂种犊牛(父系和母系为不同品种的纯种)的断奶重能提高8.5%(约为13kg),既断奶重在这三个品种之间的杂种优势率为8.5%;如果出栏的个体的母亲是杂种牛(例如含50%海福特和50%安格斯血液的杂种母牛),她与其他品种(本例中的第三个品种-短角牛)的杂交后代的断奶重可比纯种状况下提高23.3%,其中14.8%来自母性杂交优势的贡献。直接杂种优势与母性杂种优势是两个概念,在计算中也是分别处理的。杂种优势的幅度因性状而异,而表现的杂种优势等于杂种优势的幅度与杂合度的乘积,因此图2显示的是肉牛断奶重出栏个体杂合度为100%时的直接杂种优势和出栏个体母亲的杂合度为100%时的母性杂种优势。杂合度只取决于其父母的血缘相似性,相似性越高(100%即为纯种繁育)杂合度越低(纯繁时为0%);相似性越低(两品种的一代杂交,相似性为0%)杂合度越高(两品种的一代杂交为100%)。可能出现母性杂种优势表现为100%而直接杂种优势表现为低于100%的情况。众所周知的二元杂交可实现100%的直接杂种优势,但不能提供母性杂种优势;三元杂交可实现100%的直接杂种优势和100%的母性杂种优势;二元回交可实现50%的直接杂种优势和100%的母性杂种优势;三元轮回杂交能最终保持86%的直接和母性杂种优势;轮回/终端父本杂交体系最终的商品代的直接和母性杂种优势各不相同,属于轮回杂交部分的有67%的直接和母性杂种优势,属于终端杂交部分的有100%的直接杂种优势和67%母性杂种优势;在血缘组成为3/8和5/8的两品种合成体系中可实现约47%的杂种优势。各品种母性特征不同,母性杂种优势的程度不同,目前在世界上公认的最佳母性品种是西门塔尔牛。3.3建立和完善的分析测试方法随着计算机以及其他技术的不断提高,在肉牛育种中不仅可以利用杂交合成体系提高育种效率,还可以应用越来越多新性状的测量和评估来提高育种的准确性。例如对每头牛每次采食做精确记录的个体饲喂系统使育种目标能针对肉牛采食行为、饲料转化率做直接选育,但目前只能对精料的采食量进行测定,对于肉牛仍需要进一步开发能测定个体采食粗料的测定体系。另外如利用超声波系统(例如美国CattleTrust(TM)Network拥有的计算机成象系统,CVS)能自动监测肉牛的232个性状,该系统能兼容世界上的牛肉等级评分系统,进行牛肉等级的自动评定,对牛肉的嫩度进行预测。通过电子系统检测的数据能很方便地与其他信息系统共享,实现育种数据的自动采集。在美国的部分肉牛公司已经能就提交样自动提供传统测定计划之上的有价值测定指标:眼肌面积,大理石花纹(%),背膘厚。测定结果的反馈如图3。针对我国现代肉牛生产阶段,应统一如下思想以达到肉牛生产水平在最短的时间内最快提高的目的:*忽略品种概念,以生产性能的最佳组合为唯一目标*忽略毛色,摒弃纯种的固定的颜色概念,因为颜色与生产性能没有遗传相关!*在生产中追求商品级肉牛的一致型身材,最终得到规格划一的产品!*在配套生产体系中一定纳入优秀母性品种,为杂交后代提供最佳的前期营养并获得遗传水平的最佳表达!4我国肉食资源开发中应注意的问题面对世界范围内肉牛育种科学概念的更新和中国巨大的肉牛发展潜力,我们应该清楚地看到在我国发展肉牛业的制种工作中的应注意的问题和需要重视的创新领域:4.1改良和级进时间的延长从60年代中国引进17个优良品种起,杂交改良和级进杂交就成为提高中国黄牛生产效率的主要方法和发展方向。然而随改良和级进时间的延长,我们应该认识到,只杂交不选育、盲目级进已经让我们的制种体系停滞于一个瓶颈阶段。各种矛盾如只杂交不选育杂交效果不均一,由中国农村现有的饲养管理条件限制而出现的改良牛断奶后生产性能下降、级进个体生产性能不如低世代杂交个体等现象都阻碍中国现代肉牛业的高效、健康发展。4.2肉牛业发展中提升农民的素质杂交合成体系的育种理念并不复杂,但它与传统的育种、保种和生产的观念不同,更注重在现代的肉牛产业中效益、速度问题,如何教育农民理解生产性能第一的观念、推广杂交合成理念,让技术人员、行政管理人员理解它的特性将成为促进肉牛业快速进入发展的正确轨道的关键因素。4.3为多种优良无性系品种的制备,增强产品的生产性能重要的中国黄牛地方品种在以前、现在和将来都将是中国肉牛业的主宰。不论从数量上说还是着眼于中国黄牛的地方适应性,中国地方黄牛都是我们的宝贵资源。但长期以来,中国黄牛缺乏系统的育种计划,各品种内部生产性能不统一,这将阻碍杂交合成体系的顺利进行。应针对地方的地理和气候以及饲料资源的特征,为各地的重要品种制定育种目标,在提高本地黄牛生产性能的同时,为肉牛杂交合成体系提供优良母系品种。母系品种也可以考虑使用西门塔尔牛与本地牛的杂交种作基础,这样就离肉牛的杂交合成体系更近一步。4.4育种保种区群地方黄牛资源作为生物多样性的重要体现必须在利用的同时进行保护,这也是杂交合成体系的需要!在重要品种的产地划分育种保种区(群)是必要的。而各地方品种的育种目标就可以简化为保护地方品种的适应性特色和提高品种内个体的一致性。4.5通过自身的遗传资源和核心的遗传资源,实现利用协调工作网的建立中国黄牛的群体和中国西门塔尔牛群体不能或暂时不能提供现代肉牛业生产所需要的遗传种质,而从60年代以来中国从世界各地已经引进了大量的优秀基因,收集中国现有的、散在于全国各地的基因的信息将是建立种牛利用协调工作网的第一步!通过有偿协调和互通有无能最大限度地提高现有资源的利用率。4.6民法上的最佳品种中国的饮食文化、生产水平决定中国肉牛业的产业标准有别于世界上的其它国家。当然在中国加入WTO以后,在改善中国肉牛生产、防疫、加工条件的基础上,中国肉牛业面对世界市场的机遇是毫无疑问的。这就决定在中国的不同地区根据其侧重点形成不同的杂交配套体系是必然的,因此选择这种生产体系下的最佳父本品种也是明确的。中国引进纯种基因的历史很长,但引进合成系的概念还没有形成,利用他人已有成果的“拿来主义”在肉牛生产中是革新式的。4.7在组织学习方面,政府需要建立专门的肉水双抗体体改造机构,为肉发展的政府提供服务,引导企业生长在养牛大军内部进行信息交流是显而易见的,也是在全世界证明为最有效的提高产业水平的绝招!由传统意识以及生产能动性决定的,在中国靠自发组织育种、生产者协会还需要相当长的历史阶段,因此依靠政府的宣传、支持、带动和组织作用,促使专业协会的尽早开展能达到对现代肉牛业的生产的推动作用。只有所有的农民这一肉牛行业的大本营和主体,提高认识,积极参与,中国的肉牛业才有希望。5门塔尔牛的优良特性西门塔尔牛是世界上最普及的牛种,广泛适应全球各地的气候和饲料条件,是全球群体最大的牛种,总存栏已经超过4.1亿头。基于其优秀的产奶性能、生长性能和配套能力,西门塔尔牛是世界公认的“theworkingmother(辛勤工作的母亲)”!世界上已经有黑色西门塔尔牛了!正是由于西门塔尔牛的优良特性,应用西门塔尔牛研制合成系、新品种的非常广泛。黑色西门塔尔牛正是在美国历经40余年实现的安格斯与西门塔尔的完美结合!个体含有3/8西门塔尔牛和5/8安格斯牛的血液,无角。在澳大利亚更是拥有黑色西门塔尔牛和Simangus(西曼格斯),也是含安格斯和西门塔尔牛血液,具有无角、增重快、产奶量高、温顺、顺产、一色红/黑、生长快、适于肥育、肉质好、产肉量高的特点。2002年中国西门塔尔牛的正式命名说明了西门塔尔牛在中国推广、应用以及育种的成功。目前已经在中国形成了3万头的纯种群和600万头的杂种群体。