牛育种体系

2009-11-13 13:06 访问量:570 [ 字号: ]
1、国家奶牛育种方案 
奶牛育种在新西兰已有近百年的历史。直到1996年,奶牛育种工作是由新西兰乳品局下属的育种部门负责。随着新西兰乳品局与乳品公司的合并,其育种公司逐步演化成今天的新西兰家畜改良公司,成为新西兰奶牛育种和信息管理的龙头企业,另外几家小型的私人育种公司也陆续产生。
为了适应新环境下的育种工作需要,新西兰成立了一个动物遗传评估中心(www.aeu.org.nz),来负责协调新西兰全国范围内的奶牛育种工作。这个中心的运行是由新西兰奶业任命的国家遗传评估委员会来监督的。中心的一项首要任务是制定和执行新西兰全国统一的育种目标,新西兰所有的奶牛育种公司都根据这个统一的目标进行良种培育。新西兰的国家奶牛育种目标是:培育能够最有效地把饲料转化成利润的奶牛。这一育种目标充分体现了新西兰奶业对高效率的追求,而不是一味地追求高产奶量。
新西兰的国家奶牛育种目标决定了育种指数中所包括的性状以及各性状的经济加权值。育种指数的制定和修改必须通过新西兰国际遗传评估委员会的批准。新西兰目前全国统一的育种指数是育种利润指数(Breeding Worth,缩写为BW),其单位是新西兰元,它是通过对7个性状的育种值进行经济加权后获得,每个性状的经济权重是根据该性状对农场利润的边际效应来分配的。BW衡量一头种畜所生的后代每年、每单位饲料(4.5吨干物质)所获得的经济效益。例如一头BW = 200元的公牛所生的后代要比一头BW = 0元的公牛所生的后代每年、每单位饲料多获得200元的纯利润。
另外,新西兰动物遗传评估中心还负责新西兰所有奶牛的遗传评估工作,包括每三个星期对全国奶牛的育种指数进行重新评估和发布新西兰现有种公牛的排行榜,按照规定只有育种指数的可信度大于75%的公牛才有资格上榜,还有上榜的种公牛都必须有资格参与公牛国际的遗传评估服务。新西兰的遗传评估系统所需的统计模型的建立和维护是由新西兰家畜改良公司研发部的科学家们负责。遗传评估模型的任何改变都必须经过国家遗传评估委员会的批准和世界著名专家的审核。新西兰的遗传评估系统使用的是测定日模型,目前正在研究如何把基因组信息整合到育种利润指数里。
新西兰是世界上最先把体重纳入育种指数的国家,而且在育种指数里取负加权值,再次显示了新西兰奶牛业对效率的追求。虽然体重和产奶量成正相关,但是维持额外体重所需的饲料价值必须低于多产的牛奶的价值才能获得更多的利润。再有,新西兰的育种目标特别注重对牛奶固体物质(脂肪和蛋白质)产量的选择,并且对产奶量在育种指数里进行负加权,来惩罚那些奶中固体物质含量低的牛。这是因为新西兰的大部分牛奶都被加工成产品出口,奶中的水分会增加运输和加工的费用。
另外,新西兰的遗传评估系统还评定每头母牛的生产利润指数 (PW,Production Worth), PW是用来衡量每头牛本身的产奶价值,其中包括了像杂交优势和永久环境效应等这些不能遗传给后代的因素。PW对牛群的淘汰具有很大的指导意义。除此之外,新西兰的遗传评估系统同时产生所有生产性状和16个非生产性状的育种值,农场主可以在育种指数为主的基础上,根据各自牛群的育种需要,来选择个别性状育种值较高的公牛。
2、种公牛繁育体系 
由于人工授精在奶牛繁育中的广泛使用,使得种公牛育种在牛群改良中的作用显得尤其重要。研究表明,95%以上的遗传进展都是直接或间接地从种公牛的选育和使用上获得。因为受到繁殖率的限制,母牛在遗传改良中的贡献主要体现在作为种公牛的母本上。即使在使用胚胎移植技术的情况下,商品牛群从母本那里获得的遗传进展也不足5%。因此,有效的种公牛育种方案决定了牛群改良的速度。
  新西兰的人工授精市场主要由新西兰家畜改良公司垄断,占有80%以上的市场。以下主要介绍新西兰家畜改良公司的种公牛育种方案。
新西兰家畜改良公司每年后裔测定300头种公牛。公司的育种专家根据育种目标的需要,在世界范围内选择最优秀的公牛作为下一代种公牛的父本,母本主要来自新西兰,有时也根据需要从国外进口部分胚胎。采用人工授精,产一头后裔测定公牛一般需要三头母牛。新西兰家畜改良公司的数据库里约有300万头现存母牛的生产纪录,每年只需要从中选择不到1 000头母牛作为下一代种公牛的母本,所以选择强度是非常高的。初步选出的母牛必须通过公司育种专家的严格审查和体型外貌鉴定后,才能最后作为母本使用。
新西兰家畜改良公司与拥有这些公牛母本的农场主签订合同,通过与高产公牛选择配种,来产生下一代小公牛。培育出来的小公牛在15月龄左右,被进行采精,用于后裔测定。世界上许多奶牛育种公司采用分散型的后裔测定方案。新西兰家畜改良公司采用集中型的后裔测定方案,后裔测定是在400多个合同农场上进行。合同要求参与后裔测定的农场主必须把牛群中90%以上的奶牛用于后裔测定。公司采用优化的配种方案,力争使每头公牛至少有80个女儿,并均匀分布在60个以上的牛群里。相同的环境、众多的女儿和均匀的分布可以降低后裔测定的偏差,从而增加了后裔测定的准确性。与分散型的后裔测定方法相比,利用专门的牛群从事后裔测定有利于测定方案的实施和数据的准确性。新西兰家畜改良公司不但对所有后裔测定所生的女儿进行生产性能测定,而且全部进行严格的体型外貌鉴定,并利用基因测定来进一步确定亲缘关系。另外,公司还特别注意收集有关后代生长发育、奇型和疾病的数据,来探测公牛可能存在的隐性有害基因。公司在这方面的努力已经得到了回报,由此发现了导致上皮发育缺陷的一个基因。
除了用于后裔测定授精外,没有通过后裔测定验证的公牛在新西兰很少用于商业人工授精。300头后测青年公牛一直要等到5岁后,它们的女儿完成第一胎产奶期后,才通过遗传评估来决定它们的选择使用。新西兰家畜改良公司每年从300头参加后裔测定的公牛中只选留10%~15%的公牛用于人工授精,其中只有15头顶尖公牛被大量使用。由于公司高效的育种方案,使得育成公牛的淘汰速度很快,大部分验证公牛在使用一到两年后,就被新一代更好的公牛取代。
3、生产性能测定 
大量﹑完整、而且准确的生产性能测定是奶牛育种的基础。新西兰有全国统一的DHI生产性能测定标准,对整个过程,包括仪器的精密度、奶样采集和分析方法以及数据的结构和收集,都做了详细地规定。所有从事奶牛性能测定服务的公司都必须达到这个标准才能营业。
新西兰约75%的奶牛都参加生产性能测定,在270天的泌乳期间测定3~4次,测定间隔约两个月,测定指标包括24小时产奶量、乳脂率、乳蛋白率和体细胞数。现有两家公司从事生产性能测定服务,90%以上的农场主都使用新西兰家畜改良公司的服务。在新西兰,奶牛生产性能测定是收费服务,农场主之所以愿意参加生产性能测定,是因为生产性能测定对提高牛群的遗传品质和淘汰有很大的帮助。
  新西兰家畜改良公司投入大量资金来提高从样品采集、分析到数据处理各个环节的效率,使整个过程只需3~4天就能把结果报告送达农场主手中。公司的奶样分析实验室是世界上最大的,每年分析900多万个牛奶样品,采用条形码标记和自动化技术,既提高了效率也提高了结果的准确性。
4、奶牛信息管理系统 
高效的奶牛育种体系需要完善而准确的数据。新西兰设有全国统一的国家奶牛信息数据库,由新西兰家畜改良公司负责管理和运行。按照法律规定,新西兰所有奶牛的基本数据都必须存入此数据库。这个世界上最大的奶牛数据库,记录着从1984年以来近3 000万头奶牛的系谱和生产性能信息,新西兰几乎所有现存的奶牛在此数据库里都有完整而详细的记录。
  为了方便数据的收集和使用,新西兰家畜改良公司在这个巨大的数据库基础上,开发了自己的奶牛信息管理平台(MINDA),提供多种功能,用来管理牛群注册、生产性能测定、遗传评估、繁殖、疾病、非生产性状、基因信息和客户服务等方面的数据,并可根据用户的要求产生管理报告。其中,牛群注册除了记录农场和牛群的信息外,还能够记录每头牛的系谱、出生和转群信息,具有基本的动物追踪功能。实用的农场信息管理报告是新西兰95%以上的农场主都乐于使用MINDA的原因之一。
  MINDA系统的数据来源于多个渠道,包括农场主、生产性能测定服务公司、人工授精员和DNA及疾病测定实验室等。所有数据在进入MINDA系统之前都要经过严格地核对,以确保数据的准确性。为了方便MINDA数据的收集和使用,新西兰家畜改良公司开发了一系列便于在农场使用的电子通讯工具和软件,大大提高了农场信息管理的准确性和效率。例如,利用公司的MINDAPro程序,农场主可以通过互联网向MINDA直接输入和下载自己农场的数据,并根据需要产生报告。再如,公司为人工授精员开发的掌上电脑,不但可以在农场直接输入授精记录,而且还能优化公母牛的搭配,来降低近亲繁殖和避免遗传病。这些功能的实现是与新西兰奶牛数据库系统所提供的信息分不开的。从另一方面讲,从农场收集的信息又被用于奶牛育种,以此帮助提高了新西兰牛群改良的速度。
5、人工授精 
高品质的种公牛需要有效的人工授精体系才能最大限度地发挥其实际效益。新西兰的人工授精普及率很高,几乎所有的后备母牛都是利用验证公牛的精液通过人工授精产生的。受牧草生长的限制,新西兰的奶牛繁殖具有很强的季节性,95% 的奶牛都在春季产犊和配种。
新西兰拥有一个高效、廉价的人工授精服务体系,每次人工授精的费用大大低于其他奶业发达国家。在2007年度,共完成450万次人工授精,其中大约75%是由新西兰家畜改良公司雇佣的专业人工授精员完成的。每年春季,新西兰家畜改良公司雇佣大约1 000名人工授精技术员,负责为附近农场的奶牛授精,在繁忙季节的顶峰,每天要完成6万~10万次人工授精。
为了适应季节性配种和最大限度利用顶尖验证公牛的需要,新西兰家畜改良公司研发了独有的新鲜精液保存和使用技术,使得每次人工授精所需的精子数只有冻精产品的十分之一,用此技术生产的精液在常温下能够保存4天而不影响受胎率,从而大大提高了顶尖种公牛的利用率。利用鲜精技术,一头公牛在3个月的配种季节,可完成30万次人工授精。相比之下,利用冻精技术,一头公牛12个月只能生产10万管冻精。再有,由于鲜精可在常温下保存和使用,生产成本和运输费用大大低于冻精,授精时因为不需要冻精的解冻步骤,非常方便,深受授精技术员的欢迎。
总之,新西兰的奶牛育种,由于有全国统一的育种目标和组织管理,再加上新西兰家畜改良公司强大的技术支持,保证了新西兰牛群持续保持每年1%的遗传进展,在世界上名列前茅。这个数据从表面上看似乎不大,但是遗传改良的最大优点是通过育种所获得的进展是永久的,所取得的遗传进展不但可以逐年累加,而且在没有连续投资的情况下可以年复一年地受益。遗传改良每年为新西兰奶牛业带来2 500多万美元的纯利润。

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