湖羊种业有了“中国芯”

本文转自：中国科学报

■本报见习记者 叶满山 通讯员 孔子俊

手抓羊肉、黄焖羊肉是西北饮食中常见的美味佳肴，但西北绵羊普遍繁殖力相对较低，很难满足规模化饲养的需求。湖羊是太湖流域地方绵羊品种，因繁殖性能突出和所产羔皮花纹美观而著称。然而，因远离原产区且生态条件差异较大，湖羊在2012年以前未曾成功踏足西北并在此繁衍生息。

2023年6月，兰州大学“华羊芯”湖羊高性能基因组育种芯片完成全面测试并开始量产，并于近日在天津召开的“2023羊业发展高级研讨会”上公开发布。这预示着，一个由兰州大学反刍动物研究所科研团队牵头开展的湖羊选育扩繁和高效利用关键技术项目，实现了我国在绵羊基因组育种领域比肩国际同行的重大突破。

“湖羊北养”是一场接力跑

近年来，随着国家对草原生态保护力度的加大，放牧养羊的空间不断被压缩，舍饲养羊的比重日益增大。基于此，兰州大学反刍动物研究所开始了对舍饲羊品种的筛选。

为了找到更加适合舍饲的绵羊品种，该所的科研团队对不同绵羊品种在西北地区的适应性开展了长期、多维度的系统观测，最终将目标对准太湖流域的高繁殖力品种——湖羊，并联合甘肃农业大学、武威市畜牧兽医科学研究院、民勤县畜牧兽医工作站等相关技术力量，组建湖羊选育扩繁和高效利用关键技术项目组。

“湖羊的优势显而易见，不仅繁殖力强，且生存适应性强，非常适合大规模舍饲。”团队负责人、兰州大学反刍动物研究所教授王维民介绍，湖羊繁殖力尤其突出，一般两年可生3胎，每胎约2至3只，最多可达6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。

但湖羊长期舍饲于南方，能否将湖羊成功引种至气候差异较大的甘肃，仍要打上问号。

2012年，团队带着质疑声知难而上，开始积累原始数据。通过两年适应性观察，他们发现湖羊的呼吸脉搏、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，用实实在在的结果打消了各方的质疑。

“引进来是第一步，关键在于保持品种的性能优势，甚至通过持续选育的湖羊要比原产地的性能更好。”王维民说，但湖羊“闯北”并不是一件容易事。

找到了湖羊在西北地区舍饲的生长和繁殖规律后，2014年，育种研究才步入正轨。

“羊只性能测定是测定待选羊只具有重要经济价值的性状表型值，这是一切育种工作的基础。”王维民解释说，这项工作不仅投资大、周期长，还要在枯燥的称重、屠宰、数据记录中循环往复。

打造肉羊种业的“中国芯”

经过长期的跟踪观察，团队积累了大量关于湖羊表型特征和基因测序的相关数据，研发出羊重要经济性状的表型组测定新技术——图像识别技术。结合该技术，团队降低了羊只性能测定工作难度，测量准确性大大提升。

“一开始我们没有性能测试站，处于‘借鸡下蛋’阶段，一年只能测200只。后来有了自己的性能测定站，从最早的一年测652只到现在接近1000只了。”王维民表示，他们离5年内实现两万只的目标更近了一步。目前，团队已建立起万级规模、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。

基因组选择技术是当前国际上科学育种的“高、精、尖”核心技术。通过基因组选择技术能够实现早选、准选，同时对于限性性状、测定成本高或难度大的性状具有非常大的优势，能够大大提高育种效率。

“我们有了庞大的数据库，为什么不能制造中国人自己的育种芯片？”于是，团队转换思路，开始设计液相芯片。

根据对上万只湖羊的基因组数据的系统分析，团队逐步破译了湖羊的基因组遗传密码，分析出优质基因与特定性状的调控关系及其遗传规律，然后把设计好的基因探针溶解到小液滴里，每一根探针都能捕获一个基因，通过与羊的血液、羊毛、组织等样品中的遗传物质相融就可以进行基因检测。

与手机芯片不同，育种芯片是一种检测工具，其背后的技术逻辑是通过探针检测目标基因。王维民说：“就像雷达一样，把检测物体放进去，就能自动找出有什么基因。”

目前，国外进口的固相芯片市场价格在300元左右，团队研发的液相芯片价格仅为国外固相芯片1/2左右。这款育种芯片不仅价格亲民，在进入市场前的测验中，其准确性也非常喜人。王维民透露，现在这款芯片市场订单量已达6.9万张。

实际上，团队解锁的奥秘并不在于芯片本身，而是与芯片配套的遗传评估技术。遗传评估是用不同信息来源的资料对个体的遗传价值进行评价。一旦羊只被选为种羊，便要评价它对后代的遗传贡献值。

“中国盘装中国羊肉”

兰州大学和甘肃农业大学联合成立了全国湖羊联合育种组，开创国内肉羊联合育种的先河，通过种羊的跨场、跨地区乃至全国性的联合遗传评估，促成种羊的跨场选择使用，实现优秀遗传资源共享。

为了推动联合育种，兰州大学反刍动物研究所还联合数十家科研单位和50多家种业企业，形成“产学研用”紧密结合的选育扩繁利用体系。迄今已累计推广湖羊种羊65万只、扩繁湖羊180万只。

育种和产业有效衔接后，高繁、快长、节粮、低脂的湖羊成为脱贫攻坚、乡村振兴进程中致富增收的“羊引擎”，百万农户因此受益。

种业是国家基础性产业，但是仍然有很多关键技术被“卡脖子”。截至目前，兰州大学反刍动物研究所与合作单位已经培育出天华肉羊新品种，目前正在培育“奥白肉羊”“金武肉羊”新品种、选育4个湖羊新品系，为种业振兴贡献更多兰大力量。

“做育种工作要耐得住寂寞，很有可能经过三代人才出成果。”谈到未来，王维民表示，团队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。“我们希望尽可能为我国绵羊种业科技自立自强赋能，让中国盘装更多的中国羊肉。”