日前，兰州大学“华羊芯”湖羊高性能基因组育种芯片在“2023羊业发展高级研讨会”上发布。“华羊芯”研制项目组历时10余年，将湖羊从南方引入北方，完成了湖羊的风土驯化和品种育种工作，建立了适用于我国绵羊育种、具有完全自主知识产权的基因组育种技术体系。
“湖羊北养”须解决系列问题
随着国家草原生态保护力度的加大，舍饲养羊的比重日益增加。“湖羊繁殖力高、生存适应性强，非常适合大规模舍饲。”项目组负责人、兰州大学教授王维民介绍，湖羊一般两年可生3胎，每胎平均生2至3只，是当前我国舍饲养羊的首选品种，也是目前市场占有率最高的绵羊品种。突出的优势让项目组决定把湖羊引入西北。
经过两年的适应性观察，项目组发现，湖羊的生长速度、繁殖率、生理生化等各项指标都证明其适合在西北地区大规模舍饲。“引进来只是第一步。后续我们还要保持品种的性能优势，甚至通过持续选育，让湖羊比在原产地的性能更好。”王维民说，项目组意识到要通过育种芯片的开发，进一步实现基因的选优去劣，选出好种羊、产出好羊羔，才能在“湖羊北养”的过程中掌握主动性。
2014年，项目组的育种研究步入正轨。
科学选育要有准确的测定数据作支撑。因此，首先要开展性能测定、遗传评估。前期，项目组就建立起了万级规模的具有精准表型记录和基因组遗传变异信息的基因组选择参考群。
要提升湖羊育种的准确性和效率，还必须在技术层面实现突破。从表型组测定技术到分子标记辅助选择技术，再到基因组选择技术，项目组在育种技术方面的研究不断迭代更新。其中，基因组选择技术是当前国际上科学育种的核心技术。该技术能够实现早选、准选，可以极大提升育种效率。育种芯片正是利用基因组选择技术开展育种工作的关键工具之一。
打造更具性价比的中国“芯”
目前，国内外的羊基因育种芯片有固相芯片和液相芯片两种，均是基于碱基互补杂交特性，以羊的基因位点设计探针来检测羊的基因组信息。“固相芯片以载玻片为载体放置羊的基因位点，就像把棋子放置在棋盘上。液相芯片则是以混合溶液为载体，把羊的基因位点放置在液体中。”项目组成员、兰州大学畜牧学专业博士张煜坤介绍。
固相芯片的生产制造技术一直被国外垄断，价格高昂。有了庞大的数据库，为什么不能制造中国人自己的育种芯片?项目组决定转换思路，着手制造中国人自己的湖羊育种液相芯片。
根据对上万只湖羊基因组数据的系统分析，项目组逐步破译了湖羊的基因组遗传密码，解析出优质基因与特定性状的调控关系及其遗传规律。科研人员从羊的血液、毛、组织等样品中提取DNA，然后放入液相芯片体系。这些DNA样品中的目标区域与探针相结合后，就可以进行基因序列检测，确定重要遗传位点的基因型信息。
实际上，项目组解锁的并不仅仅在于育种芯片本身，而是与芯片配套的遗传评估技术。遗传评估是指用不同信息来源的资料，对个体的遗传价值所进行的评价。即羊只如被选为种羊，便要评价它对后代的遗传贡献值。“我们不仅要利用育种芯片选出具有优异基因的羊，还要评估它的基因表现如何，能不能稳定遗传给后代。这些才是我们要为用户提供的核心信息。”王维民说。
如何降低成本也是育种芯片研发过程中不可忽视的问题。目前，国外进口的固相芯片市场价格单价在300元左右，而项目组研发的“华羊芯”液相芯片的价格仅为国外固相芯片的一半左右。除了价格亲民，这款育种芯片的准确性也很突出。在盲测阶段，团队收集了验证羊场中羊只的血液，并通过该育种芯片进行了测定及遗传评估，根据结果选出了最好的种羊。“我们盲测选出的种羊，和场里实际育种表现最好的羊是一致的。”王维民还透露，现在这款“华羊芯”育种芯片的市场订单量已达69000张。
为湖羊种业振兴贡献更多力量
种业是国家的基础性产业。为了推动联合育种，项目组扎根西北，建立起联合育种体系和以市场为导向、企业为主体、产学研用紧密融合的育种模式，将科技成果转化为经济效益。项目组联合了数十家科研单位和50余家种业企业，形成了产学研用紧密结合的选育扩繁利用体系，累计推广湖羊种羊65万只，扩繁湖羊180万只。现在项目组已将湖羊推广到甘肃、新疆等北方8省区的500余家企业和合作社。
截至目前，项目组与合作单位已经利用研发的育种芯片培育出“天华肉羊”新品种，正在培育“奥白肉羊”“金武肉羊”新品种，同时还选育了4个湖羊新品系，努力为种业振兴贡献更多力量。与此同时，“华羊芯”也需要在持续的技术迭代中升级。性状的遗传受到环境、饲养管理等多方面因素的影响，是一个不断动态优化的过程，要在不断重复的测选工作中保留优质基因，淘汰劣质基因。
为了保证优质基因能够持续稳定进入繁殖体系，项目组计划将“华羊芯”每年更新一版，不断提高其性能和市场认可度。“我们的下一个目标是实现湖羊基因组选择参考群5年内突破10万只。我们的数据库越庞大，就意味着基因育种的准确度、精确度越高。”王维民说。
(责任编辑：韩梦晨)
