在養豬生產上,獲得飼料轉化率高、肉質好、產肉量高、生產周期短、繁殖力強且具有抗病性的種豬,始終是養豬生產者的目的。克隆技術結合成熟的胚胎生物技術,可以對具備上述優點的個體進行複製和擴群,為大量複製優秀種豬提供了可能,也為豬品種改良、資源保護等提供了新的途徑。
通過克隆技術獲得高品質種公豬,可以打破養豬發達國家對頂級種豬市場的壟斷,突破種豬引進的貿易壁壘,降低種豬選育成本和生豬養殖成本,提高商品豬生產性能和肉質品質,從而改善養豬生產鏈條,全面提高養豬效益。
說到這裡,大家應該都很好奇,豬克隆技術具體是怎麼樣的一種技術?它在國內外的發展和應用情況是怎麼樣的?接下來將由廣東溫氏種豬科技有限公司高級畜牧師石俊松博士為大家分享《豬克隆技術及克隆種豬應用推廣》。
「克隆」是大家既熟悉又陌生的詞彙,熟悉是因為很多人在影視作品中都聽過,陌生則可能對這個詞的含義不完全了解。其實大家可能都從事過克隆技術,比如種紅薯和甘蔗,或者種觀賞花卉的枝插或者葉插,即所謂無性繁殖就是克隆。這在植物上已經應用得比較全面,但因為動物的定向分化比較嚴重,所以比較難進行無性繁殖。
在動物繁殖學中對克隆的定義是:不經過精子和卵子的受精過程而直接產生的和供體遺傳物質完全相同的新個體。在哺乳動物中應用過的克隆技術有胚胎分割和細胞核移植技術(胚胎細胞核移植、體細胞核移植),目前研究和應用最廣泛的是體細胞核移植技術。
克隆豬生產流程
克隆技術的應用主要有四個方面:
1、 優秀個體克隆
常規育種,幾年才能培育一頭特級種豬,而採用克隆技術,一年可以產出上百頭特級種豬,這在養豬群體中應用最廣泛。
2、 種質資源保存
中國是個地方豬資源非常豐富的國家,各個地方的土豬都具有鮮明的特點,但在瘦肉型豬佔據主導地位的現代,許多地方豬開發利用有限,尤其是現在非瘟的形勢下,可能許多地方品種都岌岌可危。而通過克隆技術就可以將種質資源有效的保護起來。每頭豬都採一小塊耳皮,就可以得到幾十萬的細胞,兩三百頭的群體,一個液氮罐就能全部保存下來,但有需要的時候,就可以利用這些細胞把地方豬給克隆出來,這就大大降低了地方豬的資源保存的成本。2019年農業農村部種業司就發通知要採集地方豬的遺傳材料,包括體細胞、精液、組織樣等,且專門在南京組織了一次培訓,說明政府已認可了克隆這樣種質資源保護的方式,且應用到種質資源保存中。
3、 器官移植供體
據衛生部門統計,中國每年需要器官移植的人數大約在30萬,而每年找到配對器官進行移植的大約只有一萬多例,缺口非常大。因此科學家們在尋找其他來代替人的器官移植。而豬則是一個非常好的供體選擇,因為不僅豬的生理生化特徵和人很接近,器官的大小也非常合適,但不是說隨便找一頭豬的器官移植就可以。目前基本上需要克服兩個問題,一個是免疫排斥的問題,另一個是豬內源性逆轉錄病毒的問題。這兩個問題都可以通過基因編輯的技術對豬的細胞進行編輯,然後通過克隆技術將這種基因編輯豬克隆出來,這樣的豬才可能作為人的器官供體。現在這兩個問題都在進行研究並取得了一定進展,相近不久的將來,通過基因編輯和克隆技術獲得的豬器官,然後有效的解決器官移植的問題。
4、 轉基因/基因編輯動物生產
豬作為疾病動物模型是一個很好的選擇,因為其病理反應和人體十分接近,可以用於人醫上的疾病驗證、藥物驗證。還可以用於藥物生產,將克隆出的動物作為生物反應器,產生稀缺的藥物,目前最成功的產品有凝血因子、人神經生長因子等,這樣一來可以大大降低藥物成本,惠及廣大病患。
還有提高飼料利用率的轉基因豬,央視報導的抗藍耳病豬等轉基因豬的生產研究都取得了很好的結果,對於養豬業的環保問題、抗病型問題都能通過基因編輯的方式得到有效的緩解。
國外克隆技術的發展
在國外,克隆技術最早是英國在1997年的克隆羊,此後各國克隆技術不斷發展,克隆出各種各樣的動物,包括家畜和野生動物等。雖然有很多成果,但提高克隆效率方面還沒有實質性進展,克隆效率還停留在很低的水平,導致克隆動物的成本依然較高。
國內克隆技術的發展
中國其實在克隆方面的起步很早,1963年就獲得了克隆魚,比多利羊都早了33年,此後文化大革命等因素影響,整個科研工作都處於停滯狀態。多利羊出生之後,中國也相繼克隆出來羊、牛、豬,但發展較為緩慢。直到2006年國務院制定了國家中長期科技發展規劃綱要,把生物技術列入重大前沿技術重點發展,也是有望彎道超車歐美的一項技術。自此生物技術在我國有了一個快速發展。2017年中國克隆了世界首例體細胞克隆猴,是靈長類動物克隆的一個突破,獲得國際科技界的認可,是中國克隆技術的一個標誌性事件。
克隆技術的發展趨勢是從科研院所走向專門化公司。以美國為例,動物繁殖技術(如體外受精、胚胎分割和動物克隆)等產業化運作最為成功,而且呈現業務分工、技術專一為主要特點;而國內仍然以科學研究為主。
在石俊松博士的分享結束後,有許多網友提出了自己關於種豬克隆這方面的疑惑,石博士在養豬技術雲培訓線上回復了網友的問題,下面是互動問答匯集:
Q1:請您介紹一下代精公豬,另外克隆母豬是否可行。
答:我不是很明白所指的代精公豬指的那一類型的,其實克隆豬也是代精公豬的一種。還有一種是象代孕母豬一樣,使用優秀公豬的精原幹細胞移植到較差公豬的睪丸內,使較差公豬產生優秀公豬的精液,這也是代精公豬的一種。克隆母豬是完全可以了,而且早期我們也克隆過母豬,克隆母豬的發情、妊娠、分娩都是正常的,和普通豬一樣。只是克隆母豬的價值沒有那麼大,使用期限有限,影響範圍小,在克隆成本達到一個比較低的程度下,可以大規模地生產克隆母豬。
Q2:石老師,通過克隆技術生產出來的種豬,它的繁殖性能這些會不會受到影響呢?
答:克隆種豬的繁殖性能完全沒有影響,甚至克隆公豬的精液量還比較大,因為我們克隆的本身就是優秀的公豬,供體自身的繁殖性能也是很優良的。評估繁殖性能,一是克隆豬的精液質量,二是配種後與配母豬的產仔情況,我們檢測了1785份克隆豬的精液,和同期公豬站的普通豬對比,精液量顯著高於普通豬,克隆豬配種了一千多窩,和同期分娩的普通豬相比,分娩率相同,而總仔、活仔健仔等指標顯著高於普通豬,因此從精液和與配母豬分娩情況來看,克隆豬的繁殖性能是完全沒有問題的。
Q3:石老師,克隆種豬應用有沒有問題?存在哪些問題?
答:應用是沒有問題,克隆技術在溫氏已推廣應用。存在的問題主要還是克隆效率沒有實質性的突破,算是一個世界難題吧,導致現在克隆豬的成本還較高。
Q4:石老師,請問做克隆種豬的成本有多高?中小型的種豬企業有沒有可能涉足呢?
答:現在每頭克隆豬的成本是一萬多,我覺得中小型種豬企業用克隆豬沒有問題,如果從頭建立這項技術的話,還是比較難的,投入比較大。簡單來講,建個克隆實驗室,包括設備購買和實驗室的建造成本,都需要幾百萬元,成本還是太大,中小企業還是挺難涉足的。
Q5:石老師,現在克隆種豬有沒有具體的成功案例呢?
答:溫氏已經在應用了,而且我在剛才的培訓中也講到了,在應用過程中的評估效果,克隆豬的後代配套生產的肉豬,每頭豬多收益17元,這個效益還是很明顯的。另外國家種業司在地方豬保護中,也把克隆作為種質資源保存的一種有效的手段。