我國既是養豬大國,也是豬肉消費大國,生豬飼養量和豬肉消費量均占世界總量的一半左右;生豬養殖業產值占畜牧業總產值的3/4,占農業總產值18%,與汽車工業產業相當,總產值約1.7萬億元。
然而,我國并不是生豬養殖強國,生豬養殖業面臨著飼料資源短缺、環境污染和種質資源利用不足等方面的挑戰,這嚴重制約了生豬養殖業的健康可持續發展。
隨著人民生活水平的逐步提高,城鎮化進程的不斷加快,我國豬肉產品需求呈剛性增長,畜牧業的發展還有很大的市場潛力。發展生豬產業,對保障市場供應、提高人民生活水平、增加農民收入、促進經濟社會穩定發展和助推鄉村振興方面具有重要意義。
加強動物營養基因組學研究 讓生豬都能吃好
隨著我國動物營養需要和飼料分析評價技術的發展和研究的不斷深入,我國飼料工業的發展實現了巨大跨越,不同飼料原料中營養素水平以及動物可利用性評價日益精確,建立了相對準確的飼料原料數據庫;不同動物及不同階段營養需要量評定的精確度也日益提高,建立了生豬不同階段營養需要的動態模型。隨著近紅外檢測技術與自動配料技術在飼料生產中的應用,以及飼料生產和生豬養殖過程自動化程度的不斷提高,我國實現了從飼料營養分析、飼料配置和生豬飼喂過程的精準控制,在較大程度上提高了飼料的消化利用率,降低了營養浪費,減少了養分排泄造成的環境污染。
然而,在生豬實際生產過程中,同一豬群中不同個體之間營養消化利用率及營養需求存在很大差異,這使得飼料營養的精確供給變得非常困難。飼料原料營養的精確評價及生產和飼喂過程中的精確控制并不能實現生豬營養的精準供給。闡明生豬營養消化利用的遺傳機制、建立營養穩定高效利用的生豬品系,是降低生豬個體之間營養利用和需求差異、實現生豬營養精準供給的有效途徑。
當前與生豬營養相關的育種主要以提高飼料轉化效率為選育方向,但是飼料轉化效率是一個反映飼料營養消化、吸收、代謝和沉積的系統指標,不能精確反映機體對營養物質的消化吸收和利用過程。在肉雞上的研究也表明,提高能量消化率選育比提高飼料轉化率選育能夠更好地提高營養物質的消化利用率,減少糞便排泄量。因此,挖掘與生豬營養物質消化、吸收和沉積相關的基因,對提高生豬營養利用、減少環境污染和實現生豬精準營養具有重要的意義。
湖南是我國生豬大省。近年來,湖南省建立了畜禽遺傳改良湖南省重點實驗室,建立了鑫廣安農牧、湖南佳和農牧、唐人神集團等國家生豬核心育種場,在湖南地方豬種資源的保護和利用方面建立了國家級寧鄉豬保種場、沙子嶺豬國家級畜禽遺傳資源保種場和桃源縣湘西黑豬國家級保種場。在有效保護豬基因資源的同時,該省開展了豬生長發育、繁殖性能、精液品質和毛色遺傳等性狀遺傳基礎方面的研究。在育種技術方面,湖南省育種單位將現代分子生物技術與常規育種技術相結合,進行了種豬質量監測、優異基因發掘、功能基因聚合和抗病基因標記輔助導入等研究。
具體而言,可在生豬營養和地方豬遺傳研究的基礎上,利用現代高通量分子生物學技術,挖掘與豬繁殖性能、豬營養消化、地方豬優勢特色性狀等相關的關鍵基因調控或位點,為基因編輯、體細胞核移植和分子設計育種等技術精準培育優良地方豬新品系和本土化外來豬品系提供重要的基因位點,以此提高飼料消化利用率,減少環境污染,改善生豬繁殖性能和豬肉品質。
用好生豬種質資源 提高生豬產業國際競爭力
我國生豬遺傳資源豐富,許多品種具有耐粗飼、肉質鮮美、風味佳、產仔性能高等特色經濟性狀。但是由于過去對生豬品種資源重要性的認識不足,導致單純追求產量和數量,忽視了獨特品種資源的重要性,使得地方品種的保護與開發利用投入不足、選育技術水平不高、生產性能低下,無法滿足市場需求,從而使許多畜禽品種數量逐漸減少。
發達國家對我國生豬種質資源卻非常重視,已率先研究和利用我國的優良品種。例如,美國、法國、日本等國先后從我國引進了梅山豬、楓涇豬和嘉興黑豬等太湖豬地方類群,并應用最先進的分子生物學技術,開展對太湖豬的遺傳特性與利用等方面的研究,其研究水平和進度已領先于我國。美國發現的高產仔數基因雌激素受體(ESR),瑞典發現的高瘦肉率基因類胰島素樣生長因子2(IGF2),都是利用我國梅山豬等地方品種作為研究素材做出的重大研究成果。法國引進太湖豬后,對其種質特性和雜交利用進行了廣泛而系統的研究,利用太湖豬的高繁殖性能,與其本國豬雜交后,使產仔數的遺傳改良提早了半個世紀。另外,國外還利用了我國優良地方豬種遺傳資源培育瘦肉型優質豬新品種(系),如法國利用太湖豬培育的NAIMA新母系,PIC公司培育的三個梅山豬合成系等,以滿足市場對瘦肉和肉質的雙重需求。
歐美發達國家憑借其在畜禽現代育種技術研究方面的巨大投入力度,正在通過ZL形成技術壁壘。如美國Genus 集團年研發投入約為3400萬美元(其中約600萬美元用于基礎研究,2800萬美元用于應用研究),開發的有效遺傳標記數量達15000多個,在遺傳標記方面已有180多項ZL,涉及的性狀有飼料利用率、疾病抵抗力、肉質、生產性能和繁殖性能。種業競爭正在形成國際巨頭公司的壟斷態勢,已在國家戰略安全層面上嚴重影響到我國畜禽種業安全。因此,充分利用我國地方豬種的優勢特性和遺傳資源,挖掘調控地方豬種優勢特性的關鍵基因,是提高我國生豬產業國際競爭力的有效途徑。
隨著現代分子生物技術和信息技術的迅速發展,動物分子遺傳學和動物基因組計劃的研究取得了大量的突破性進展。2009年,IIIumina公司推出豬60K SNP芯片,從此開展了生豬性狀的全基因組關聯(GWAS)分析,能更高效地挖掘調控生豬性狀的關鍵基因。同年,豬基因組圖譜完成,極大地促進了豬分子生物學和遺傳學的研究進展,使得從全基因組水平上研究生豬性狀的表型形成機制成為可能。豬體細胞核移植技術的日益成熟和基因編輯技術的發展,特別是CRISPR/Cas9技術的出現,極大地推動了生豬遺傳修飾育種的發展,為生豬“精準育種”提供了重要的技術保障。
未來的研究中,可以開展優質外來豬和我國地方豬資源的大群種質性能測定及遺傳特性研究,構建表型數據庫,在現有基礎上按照保種目標增加公豬血統數,以產業反哺保種,以開發促保種;通過采用基因芯片和高通量測序等分子生物學手段,利用全基因組關聯分析技術,挖掘母豬繁殖性能關鍵基因或位點,系統挖掘影響母豬產后發情、產仔數、產活仔數、哺乳性能相關關鍵位點或基因,并研究這些位點或基因的主要功能以及表達調控規律;挖掘地方豬耐粗飼(粗纖維消化率)關鍵位點或基因,系統挖道掘豬胃腸重量或長度、飼料營養消化率、腸道形態結構等關鍵位點或基因,并研究這些位點或基因的主要功能以及表達調控規律;挖掘和鑒別地方豬優異特色性狀關鍵調控位點或調控元件。
(作者系中國工程院院士、中國科學院亞熱帶農業生態研究所首席研究員,本報見習記者王昊昊整理。)