育種技術的新寵——全基因組選擇,正在改良豬肉的肉質

2020-12-05 騰訊網

在遠古時代,人類生存的主要方式是狩獵與採摘,能否活下來,純粹依賴於大自然的饋贈。而在長期的農業實踐中,人們發現人為幹預可以提高圈養和播種的動植物食材的產量,所以形成了現代動植物品種的馴養和馴化技術,也就是育種。

何為育種?育種就是按照人類的意願,對已有動植物品種繁衍後代的方式進行人為幹預,讓其後代的產品向人類期望的方向進行改變。隨著生物技術的快速發展,全基因組選擇技術,在豬的育種工作中開展規模化的應用,成為人類最新發明的育種技術中的一款新利器。

什麼是全基因組選擇?

遺傳學認為,無論是人還是動物,其基因信息都隱藏在每個個體的DNA「密碼」之中,育種其實就是將個體優秀的「基因密碼」保留下來代代相傳,掌握了這串DNA的密碼,我們就掌握了豬的各種性能。在動物育種工作中,對肉質的測評有一套完整的評審步驟,如測定的數據包含肉色、大理石紋、PH值、系水力、肌肉脂肪含量、滴水損失等複雜的指標。

育種學家對即將上市的商品豬開展大量在線測定,得到其DNA晶片信息,再通過晶片追溯這些商品豬與其父母代的親緣關係,建立「晶片系譜」。通過「晶片系譜」,我們吃的商品豬與開展育種工作的種豬之間就建立起了聯繫。育種學家通過分析掌握育種群種豬的肉質,就可以判斷這些種豬的商品後代肉質如何,並決定是否把它們留下,是一種行之有效的嶄新途徑來選育更好吃的豬肉。

近年來,隨著生物技術和網際網路技術的飛速發展,豬全基因組選擇的頭均成本已經降低到200元以下,肉質測定也可以在屠宰場在線操作。目前,全基因組選擇技術已經在豬的育種工作中開展規模化的應用,不僅節省了選育成本,而且使豬的肉質有了質的提升。

為什麼要用全基因組選擇育種?

縱觀世界經濟社會的發展歷史可以發現,一個國家經濟越發達,其國民動物蛋白食品消費量就越大。因此,人均動物蛋白消費量大致反映了一個國家經濟社會的發展水平。以處於東亞文化圈的日本為例,戰後日本經濟社會高速發展,在過去50年裡,日本國民主食消費量減少了一半,而肉類消費卻增長了3倍多,奶類消費增長了5倍。

中國也正在經歷著同樣的發展變化。近30年我國人均主食消費量下降了40%,肉蛋奶的消費量則增加了2倍。儘管如此,目前我國人均動物蛋白消費量仍遠低於歐美主要發達國家。根據世界經濟社會發展經驗,我國動物蛋白食物的缺口很大,養殖業有著巨大的提升空間。另一方面,我國用8%的耕地養活了世界19%的人口,糧食壓力也始終存在。隨著我國經濟社會的進一步發展,人們對肉蛋奶的需求逐步增加,飼料用糧的壓力持續增加,人畜爭糧逐漸成為影響中國糧食安全的根本問題。只有口糧和飼料用糧雙管齊下,我國糧食安全才能得到真正的保障。

種是養殖業的源頭,地位堪比「工業晶片」,如果種不行,會導致養殖業效率低下。目前,在我國養殖業的部分領域,有的畜種高端核心種質仍然未擺脫依賴國外的不利境況。優良品種是通過育種途徑培育出來的,而育種則需要育種技術。與其他行業一樣,科技是產業發展最重要的推動力,育種技術是支撐我國生物種業發展的核心所在,也是「藏肉於技」中「技」的最為重要的組成部分。

全基因組選擇是最新一代的育種技術,育種效率遠遠超過傳統育種方法。所以,要培育具有自主智慧財產權的優良品種,在畜禽等生物種業領域趕超歐美育種強國,必須大力推進全基因組選擇技術的科學研究和產業應用。

全基因組選擇有哪些特點?

與傳統育種方法相比,全基因組選擇最突出的優勢是:「快、準、高」。

「快」是指生產性能提升更快。尤其對於世代間隔較長的畜禽,其新品種(系)的育成時間明顯縮短。

「準」是指所選群體中的優秀個體選得更準。因為這種技術利用了基因組信息,遺傳評估準確性更高,給待選個體的「好與壞」排隊排得更準。

「高」是指育種收益高。就是育種收益與育種投入比例,因為選得準、進展快、輔助減少生產性能測定成本等,全基因組選擇反而可以更多地降低育種成本,實際育種收益要遠高於傳統育種收益。

全基因組選擇實際是指利用全基因組信息開展育種的一類方法的統稱。因此,我國可以獨立自主研發更新、更有效率的全基因組選擇方法,從科學研究、產業應用兩方面著力,建立具有中國特色和優勢的全基因組選擇方法體系。從種的源頭提高我國養殖業的生產效率,保質保量保障國民食材安全;從畜禽產業的源頭髮力,把我國建設成為世界畜禽種業強國。

end

育農教育,為影響中國農業教育而生,擁有國際國內一流的農業高校、企業及人才資源,線上線下開設各類農業培訓課程,青少年可持續發展教育,致力於教育推動農業發展進程!

相關焦點

  • 分子育種與全基因組選擇育種
    1、什麼是分子育種?  所謂分子育種主要包含兩部分內容:一是分子標記輔助育種,二是基因工程或者叫轉基因。  其中,分子標記輔助育種是將生物技術與傳統育種技術相結合而形成的,在水稻、小麥、玉米、大豆、油菜等重要作物上,通過尋找與重要農藝性狀緊密連鎖的DNA分子標記,從基因型水平上實現對目標性狀的直接選擇,從而加快育種進程,提高育種效率,選育抗病、優質、高產的品種。
  • 中種集團宣布:將首次種植「全基因組育種晶片」新稻種
    中國證券網訊 4日,中國種子集團有限公司和武漢融眾集團在武漢籤約,宣布將在黑龍江省種植我國首次利用「全基因組育種晶片」技術培育的新型水稻品種--「中綠香多系」。  據新華社消息,中國科學院院士張啟發在籤約儀式上說,過去幾十年,新技術使得水稻產量大幅度提高,但農藥和化肥的大量使用導致環境汙染和食品安全問題突出。全基因組育種晶片的誕生和育種應用為培育新型水稻,實現「少打農藥,少施化肥,保證舌尖上的安全」提供了有效的高新技術手段。
  • 參透基因,育種走向「按圖索驥」
    馬峙英說,基因決定了農作物的產量、品質、是否抗病抗蟲等,通過對各類農作物進行基因組測序,可以更加精確地指導農業育種。 近年來,在農業基因組測序領域,已有多個物種研究取得突破性進展,這將育種技術帶入了前所未有的新高度,第三代育種時代已經到來。 根據作物性狀進行育種,如傳統雜交育種,為第一代育種技術。這種方法是根據性狀進行直接選擇。
  • 中國誕生全球首張水稻全基因組育種晶片
    中國中化集團公司下屬中國種子集團有限公司聯合華中農業大學、北京大學近日共同研製出全球首張水稻全基因組育種晶片,將大幅提高種子真實性檢測準確性,有助提高育種效率,杜絕假種子危害。中種公司生命科技中心喻輝輝博士表示,目前業內判斷水稻種子真實性通常採用國標推薦的24個SSR標記檢測結果,而新的水稻基因晶片能用分布於全基因組的約5000多個位點來判斷,可使品種真實性檢測結果更加準確可靠。同時,該基因晶片在育種材料背景分析方面的優勢,能準確判斷育種中間材料的背景並對其精確控制,從而幫助育種家根據需要快速選擇材料特性,顯著提升水稻育種效率。
  • 科學網—全基因組測序重現小麥「家世」
    10月26日,中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員魯非和焦雨鈴團隊合作,對共計414種有代表性的普通小麥和近緣麥類物種進行全基因組的重測序,並結合群體遺傳學分析重現了小麥演化歷史。該研究同時挖掘了小麥的基因組多態性,為跨物種轉移適應性成功以進行作物改良奠定了基礎並提供了新視角。相關成果在線發表於《自然—遺傳學》。
  • 「生物育種」名稱淺議|生物技術|基因工程_網易訂閱
    其中,轉基因作物育種巨大的經濟、社會效益和顯著的生態效益已充分顯現,其推廣應用速度之快更創造了近代農業科技發展的奇蹟,生物技術的擴大應用已是科學發展的必然。  2)生物技術種類劃分與發展階段  廣義而言,生物技術可細分為細胞工程、基因工程、生化工程、酶工程、發酵工程、蛋白質工程等不同類別。
  • 全基因組測序重現小麥「家世」—新聞—科學網
    「然而,小麥的研究和遺傳育種改良嚴重落後於水稻、玉米等其它主糧作物。」論文通訊作者之一焦雨鈴告訴《中國科學報》,原因在於小麥基因組異常龐大和複雜。一方面,小麥基因組的數量有17 Gb,是水稻基因組的40餘倍、玉米基因組的5倍多。另一方面,小麥的基因組包含三套高度相似的亞基因組,來自於三種原本獨立的麥類植物,這些複雜性嚴重製約了小麥遺傳和育種研究。
  • 茄科植物改良策略對草莓產量和品質改良的啟發
    早期的育種做法降低了它的遺傳多樣性,儘管後來通過與兩個野生親本種雜交擴大了遺傳多樣性(目的是改良其性狀及對環境氣候的適應性),但是漫長的馴化選擇依然讓草莓的遺傳基礎越來越薄弱,嚴重影響了現有草莓栽培品種的改良工作。同時,多倍體物種基因變異的識別和選擇的困難要遠遠大於二倍體物種。
  • 華南植物園全基因組測序揭示番石榴維生素C合成和果實軟化遺傳基礎
    桃金孃科是植物果實類型演化研究的重要模式,兼有肉質的漿果(如番石榴)和木質的蒴果(如桉樹),但它們的果實的肉質化和木質化分子機制尚不清楚。中科院華南植物園博士後馮晨、馮超博士等與廣東海洋大學合作,獲得了番石榴染色體級別的高質量全基因組序列,結合果實不同發育階段的轉錄組和生理性狀研究,鑑定了L-半乳糖途徑為番石榴維生素C的主要合成途徑;澱粉和細胞壁的降解共同促進番石榴果實的軟化
  • 魯非/焦雨鈴團隊合作通過全基因組測序重現小麥「家世」
    中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員魯非和焦雨鈴團隊合作通過對共計414種有代表性的普通小麥和近緣麥類物種進行全基因組的重測序,並結合群體遺傳學分析「重現」了小麥的演化歷史。該研究同時挖掘了小麥的基因組多態性,為跨物種轉移適應性成功以進行作物改良奠定基礎並提供新視角。
  • 福建農林大學等破譯四倍體栽培種花生全基因組—新聞—科學網
    該項研究在全世界範圍內首次破譯了四倍體栽培種花生的全基因組,標誌著我國在栽培種花生基因組、花生染色體起源、花生及豆科主要類群核型演化、花生基因組結構變異、花生物種起源與分子育種研究方面處於國際領先水平。 因異源四倍體栽培種花生基因組大、結構複雜,研究難度大;花生的基礎生物學研究、重要基因精細定位與功能鑑定、花生分子遺傳育種和生物技術研究落後,長期影響了產業發展。
  • PBJ| 華南植物園全基因組測序揭示番石榴維生素C合成和果實軟化遺傳基礎
    Biotechnology Journal上發表了一篇題為A chromosome‐level genome assembly provides insights into ascorbic acid accumulation and fruit softening in guava (Psidium guajava) 的研究論文,通過全基因組測序揭示番石榴維生素
  • 康普森生物首辦植物基因組產業轉化論壇
    2016年4月8日,由北京康普森生物技術有限公司主辦,美國Illumina、Affymetrix和Agena公司贊助的首屆全國植物基因組產業轉化高峰論壇在北京順利召開。
  • 首個橡膠植物全基因組精細圖發布 將搭建分子育種關鍵技術平臺
    中國青年網北京11月26日電(記者 李晗)11月26日,《杜仲全基因組精細圖》重大成果在京發布。這個全基因組精細圖的繪製完成,意味著杜仲作為天然橡膠和木本藥用植物的模式植物,將搭建分子遺傳學和分子育種研究的關鍵技術平臺。
  • 作物基因組學研究進展
    大麥結構基因組學研究是大麥功能基因組學和遺傳育種研究取得突破性成果的重要前提。但是大麥基因組非常龐大,結構複雜並富含轉座因子,因此全基因組測序工作難度很大。李承道和張國平等人,綜合運用包括BAC測序、Hi⁃C及BioNano等多種最先進的測序和組裝技術,組裝完成了一個目前最為完整的包含479Gb的大麥Morex高質量參考基因組序列,其中94.8%的組裝序列被定位到大麥的各染色體上。
  • 安諾優達攜手中科院遺傳所召開基因組學前沿技術應用研討會
    來源:時刻頭條2020年12月5日,在中國科學院遺傳與發育生物學研究所肖軍研究員的大力促成及鼎力支持下,由中國科學院遺傳與發育生物學研究所和安諾優達生命科學研究院聯合籌辦的基因組學前沿技術應用研討會在北京圓滿落幕。
  • ...西甜瓜分子遺傳育種團隊在國際知名期刊Plant Biotechnology...
    該研究是承擔國家自然基金和國家西甜瓜產業技術體系崗位專家等項目,於2015-2017年在我校向陽基地及西甜瓜分子育種實驗室完成,該研究為甜瓜進化和關鍵農藝性狀改良提供了基因組學理論基礎,為進一步開展甜瓜品質育種提供重要基因資源與數據參考。
  • 芝麻大規模全基因組關聯分析完成
    由中國農科院油料所張秀榮研究員領銜的芝麻與特色油料遺傳育種創新團隊,與中科院國家基因研究中心等單位合作,在國際上率先完成了芝麻高密度單倍型圖譜構建、主要農藝性狀大規模全基因組關聯分析
  • 農業掀起「基因」浪潮,基因編輯和轉基因技術商業化提速
    廣義基因工程技術中的基因編輯和轉基因技術在農業領域的應用備受關注。說到基因編輯,其近年來的發展可謂是叱吒風雲,在醫學領域大放異彩不說,又屢次角逐諾獎。當走在科技前沿的基因編輯遇上正在追趕科技的農業,它們之間所發生的奇妙化學反應將為農業帶來全新的發展機會。
  • Nature | 迄今最為全面的小麥基因組圖譜,揭示小麥現代育種進程中...
    該研究選取了全球小麥育種進程中具有代表性的16個品種進行全基因組測序,提供了迄今為止最為全面的小麥基因組圖譜,使從事小麥研究的科學家和育種家們快速鑑定與小麥產量性狀、抗病蟲害及其他重要農藝性狀相關的基因,從而為提高小麥的產量及病蟲害抗性等多方面的研究提供了極大的幫助。