奶牛品种改良有了“国产芯片”

       2018年10月，从山东奥克斯畜牧种业公司传出的一则消息引起国内畜牧人的关注：该公司首批通过胚胎工程技术培养的“试管奶牛”顺利诞生，标志着公司拥有了集奶牛活体采卵、性别控制、体外受精、胚胎发育及胚胎移植等先进技术于一体的体外胚胎生产（OPU-IVP）技术体系，其中胚胎移植成功受胎率达到42%，达到国际先进水平。

       2019年4月20日，山东省农业科学院奶牛中心、东营神州澳亚现代牧场有限公司与山东奥克斯畜牧种业有限公司联合召开了奶牛体外胚胎产业化技术成果发布会，正式发布了该重磅成果。中国农业大学研究员戴蕴平介绍，科研院所、种业企业和生产企业，瞄准行业发展关键瓶颈，开展联合攻关，释放出“1+1+1>3”的巨大能量，取得了重大突破。该技术是继人工授精、超数排卵后又一次奶牛繁育技术革命，标志着我国奶牛繁育技术进入了“5G时代”、奶牛品种改良有了“国产芯片”。

       研发背景：我国奶牛产业长期面临“缺芯之痛”

       “长期以来，我们不仅优质种公牛和母牛要依靠进口，冻精和胚胎也多数要从国外引进。由于进口价格远远高出其国内售价，导致我国奶业在成本上就面临先天不足，在国际上缺乏竞争力。”中地牧业集团副总经理宋乃社说。

       据不完全统计，我国进口冻精的年销售量约在400万剂以上，已占据冻精市场的半壁江山且市场份额逐渐扩大。在种质培育方面，国内的种公牛大部分是通过胚胎或活体引进的，自主培育的种公牛不足20%。此外，频繁引种也带来了疫病风险。

       农业农村部种业管理司副巡视员孙好勤介绍，自2008年以来，我国就瞄准突破奶牛产业“缺芯之痛”，启动实施了奶牛群体遗传改良计划，推进了生产性能测定、良种补贴、优质种公牛培育技术与组织示范、现代种业提升工程等项目工程，建立健全了中国荷斯坦牛品种登记、奶牛生产性能测定、种牛遗传评估和冷冻精液推广等四大体系，初步形成了全基因组选择精准化、普及化，生产性能测定标准化、规范化，种公牛后裔测定企业化、联合化，遗传评估统一化、权威化的奶牛育种格局。2018年，我国奶牛平均单产达到7.4吨，比2008年提高了54%，进入10吨俱乐部的主体超过45家。据测算，参测奶牛每头每年增加1吨奶产量，增加经济收入4000元。

       “成绩来之不易，但存在的问题也不容忽视。”孙好勤说，“我国奶牛核心种源自给率还较低，对外依存度依然较高。国内存栏乳用种公牛主要来源于活体引进和进口胚胎，优质冻精也以进口为主。从深层次分析，主要还是育种机制发展滞后，缺乏持续有效的育种组织体系，联合育种推进缓慢，育种企业上下游联合与模向联合的育种机制不健全，育种素材交流难，资源共享难，基础工作不扎实。”

       机制创新：产学研联合攻关释放“1+1+1>3”能量

       从优质种公牛身上采集精液，从优质母牛身上采集卵母细胞，之后进行体外受精；体外培养得到的胚胎冷冻保存，或者直接移植到适合的母牛体内，其生出的小牛就具备了优良基因，这就是“试管奶牛”技术，也是奶牛产业具备竞争力的基础核心技术。

       在我国，“试管奶牛”技术要走向产业化，需克服五大核心技术问题，即培育优质的种质资源、奶牛活体采卵技术、体外胚胎生产及保存技术、性控技术和全基因组选择技术。

       在此背景下，坚持“问题导向、强强联合、优势互补、合力攻关”就成为了一条现实路径。2013年，山东奥克斯畜牧种业有限公司、东营神州澳亚现代牧场有限公司与山东省农业科学院奶牛研究中心正式签订战略合作协议，构建奶牛优秀种质自主创新平台。山东省农科院奶牛中心负责前端研究，新技术研发、后裔测定评估、特色种质选育；奥克斯负责应用研究，OPU-IVP、种公牛培育、优良种质推广；澳亚牧场负责落地实践，种子母牛群建设及优质种质快速扩繁。

       “三者通力协作，迅速引发化学反应，产生了‘1+1+1>3’的效果。”山东奥克斯畜牧种业有限公司董事长高运东说，“依靠科研院所，联合建立的核心研发团队，包括博士11人，硕士26人，国家奶牛产业体系岗位科学家2人，山东省泰山产业领军人才1人。依靠生产企业，团队开展科研试验和生产实践就有了广阔试验田，科研团队出成果，技术人员有干劲，生产企业有效益，一举多得。”

       团队自组建以来，已获得11项省部级奖励、22项发明专利，国家863计划、国家自然科学基金、山东省农业良种工程、山东省科技攻关计划等大项目不断；获得山东省科技进步一等奖1项、二等奖1项，中华农业科技奖一等奖1项。

       意义重大：为提升我国奶业竞争力注入“核心力量”

       澳亚牧场首席运营官杨库欣喜地告诉记者：“澳亚现有7个奶牛场，目前平均单产均在12吨以上，其中第七牧场连续50多天平均日单产超过45公斤。下一步将与奥克斯、奶牛中心在种质改良方面进一步深入合作，特别是体外胚胎技术的广泛应用。”

       高运东介绍，通过产学研深度合作，团队取得了一系列重大突破：率先建立了现代奶牛育种技术体系，累计培育优秀后备公牛532头，培育出全国排名、第二的种公牛，部分种质水平遗传品质达到国际水平；创建了国际的种子母牛群300头，开启了我国优秀奶牛种质自主培育的新里程。在国内率先开展奶牛体外胚胎生产技术研究与应用，集成全基因组选择、活体采卵——体外受精等奶牛繁育高新技术，形成奶牛商业化育种产业链条。

       2018年，团队在东营神州澳亚牧场通过体外胚胎技术成功培育出17头后备公牛和优秀母牛；2019年在现代牧业（商河）有限公司进行产业化探索，生产体外性控胚胎1312枚，移植胚胎688枚，受胎率达到42%，该项技术国内领先，达到国际先进水平。

       “当前，国际奶业发达国家奶牛年平均单产12吨以上，而我国的平均水平仅在7.4吨左右。应用‘试管奶牛’技术，选择高产优质奶牛作为供体，采集卵母细胞，用优秀公牛精液进行体外受精，生产体外胚胎，再通过低产母牛‘借腹生子’，所产后代可一次性大幅提升产奶能力，其生产水平可达到供体母牛的水平。”高运东说。

       山东省农科院奶牛中心副主任黄金明介绍：“具备了‘试管奶牛’技术的产业化推广能力，不仅可大幅降低国内养殖企业生产成本，迅速提高产奶量，提升我国奶业竞争力，还可相对减少饲养奶牛对饲料资源和环境污染的压力，经济效益、生态效益和社会效益都十分显著。”