广东种业振兴在路上系列报道⑧丨构建DNA指纹特征数据库,激发优势品种可持续发展的“芯”动能

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编者按:

种业是国家基础性、战略性核心产业,自国家实施种业振兴战略以来,广东认真贯彻落实党中央、国务院关于实施种业振兴行动的决策部署,不断强化种质资源收集、保护、鉴定和应用,持续推动科企育种联合攻关,大力支持商业化育种,培育出一批突破性品种。

长期以来,广东生猪、肉鸡、番鸭在育种方面处于全国领先地位,广东已然成为我国重要的畜禽产品主产区和主销区,并建立了全国第一个区域性畜禽种质资源库。近年来,在广东省农业农村厅的支持下,全省畜禽育种科研资源强势集结,由华南农业大学牵头,联合中山大学、广东省农业科学院、仲恺农业工程学院、广东海洋大学、韶关学院、佛山科学技术学院等省内6家优势科研院校力量,组成一支专注“编码”的专家队伍,各单位发挥所长,以科技赋能种质资源保护与利用工作。现阶段,生猪、家禽、水禽DNA指纹特征数据库已初步建成,具备了对广东地区主要畜禽品种开展血缘鉴定及保种效果动态评估等功能。

率先创建典范

完成粤东黑猪的血缘鉴定及抢救性保护

2020年,受非洲猪瘟疫情影响,全国地方猪种均面临前所未有的危机。破局刻不容缓,在广东省农业农村厅的领导下,华南农业大学蔡更元研究员团队率先开展了粤东黑猪的血缘鉴定及抢救性保护工作。据了解,该猪种是广东省唯一的全黑猪种,具有耐粗饲、温驯、繁殖力强、哺育率高、母猪使用年限长、杂交利用经济效益好等明显优势,具有较大的开发利用价值。接到任务以来,团队先后在2家公司进行了264头粤东黑猪(39头公猪、225头母猪)的样本采集,再结合已有资料对42个中西方猪种1060头个体开展了全面而细致的血缘分析,最终证实2家公司的黑猪均为粤东黑猪。与此同时,检测结果也反映出一些弊端,比如血缘混杂比例有所提升、近交程度有所加剧等,种种问题正在敲响警钟,蔡更元团队意识到粤东黑猪的提纯复壮迫在眉睫。随后,团队针对性地为粤东黑猪制定了相应的保种、提纯复壮方案,随着有关工作的推进,粤东黑猪种质资源得以保护,为广东其他畜禽品种的资源保护提供了典型范例。

广东在粤东黑猪种质资源研究上迈出了坚实的一步,并持续扩大研究和应用范围。基于DNA血缘分析报告,后续团队选取了一头粤东黑猪的体细胞,联合温氏集团,首次利用克隆技术完成了粤东黑猪的克隆,顺利产下6头健康状况良好的纯种粤东黑猪,实现了地方遗传资源的可恢复性突破,为我省乃至全国其他畜禽品种的保护工作提供了借鉴,对产业发展、社会发展带来良好的效益。

奏响时代强音

发布地方品种特异性基因芯片

群策群力,在广东省农业农村厅、7家科研院校、全省各保种场和育种场的通力合作下,DNA指纹特征库建设实现了重要突破。一是重点品种采样,完成了所有广东省地方品种畜禽保种场、商业品种育种场的样本采集工作,累计完成了45个品种5275份样本的测序工作,实现了全覆盖。二是数据合并分享,累计获得公共数据80.7T,专家共享数据33.4T,新测数据146.8T。三是血缘鉴定方法制定,创新了血缘纯度鉴定方法,初步开展了主要畜禽品种保种核心群体的动态评估工作;创新了畜禽品种分子鉴定方法,通过选取合适的品种特异性位点提高鉴定的准确性和可靠性;创新了多世代轮回杂交新策略,基于保种场核心群体遗传信息,针对性地制定了相对完善的提纯复壮工作计划。四是开发基因组序列信息管理和分析公共平台,基于广东省主要畜禽品种的DNA指纹特征数据库,研发和搭建具有多种智能分析工具和资源分类功能的华南地区地方畜禽遗传资源数据库以及基因组序列信息管理和分析公共平台。

当前,生猪、家禽、水禽DNA指纹特征数据库已初步建成,主要包含三个重要成果,一是初步完成了小耳花猪、大花白猪、蓝塘猪、清远麻鸡、杏花鸡、狮头鹅、马冈鹅等品种的分子鉴别标准,鉴别准确率均达90%以上。二是创制了6款华南地方品种特异性基因芯片,包括“粤豚一号”华南地方猪保种40K、“粤豚一号”粤系种猪育种10K、“广芯1号”肉鸡60K、“广芯2号”肉鸡60K、“粤源一号”10K鸡种质溯源芯片、“粤芯一号”清远麻鸡50K芯片,为广东地区畜禽遗传资源保护及开发利用奠定了基础。三是已完成全省生猪、家禽保种场核心保种群体的动态遗传评估,实现了遗传物质的动态监测。

放眼产业需求

挖掘、提升广东优质畜禽种质资源

据蔡更元介绍,早期的品种识别方法依赖于肉眼观测,根据诸如毛色、体型大小等表型特征判断,这种方法缺乏科学的品种鉴定理论依据,导致识别准确性低,缺点明显。为了提高种质资源保护效率,需要对群体遗传结构、品种特征、保种效果进行评估,因此迫切需要建立畜禽品种的DNA指纹特征库。

开展深度测序和基因芯片分型,结合公共数据库数据和专家已掌握的科研数据,构建广东省主要畜禽品种的DNA指纹特征数据库,可以挖掘出地方品种的优质特性及品种特异性分子标记,从而建立广东省主要畜禽的品种鉴定方法,有利于解决因地方品种混杂而导致种群均匀度不高等问题,也可为后续畜禽肉品市场净化奠定基础。通过DNA指纹特征数据库,对地方畜禽品种群体进行群体遗传结构分析,开发专用芯片,可以为后续保种育种及品种鉴定工作提供基础。

在首阶段建设周期内,团队成员分秒必争,利用短短两年时间深入全省多地,开展了包含8个生猪品种、12个家禽(含水禽、鸽)品种DNA指纹特征库的建设。“有关工作正在陆续推进,目的是以此为基础,逐步推出广东畜禽遗传资源的分子标准”。蔡更元表示,一方面,所获得的DNA指纹数据将以“冷存储”的形式永久备份于广东省畜禽种质资源库,保证主要畜禽品种DNA信息永不丢失;另一方面,数据库将为广东地区主要畜禽品种的保种场动态遗传评估、畜禽肉品市场净化提供技术支撑,同时着眼于产业需求,围绕种质资源最终服务于育种和生产实践这一主要目标,以保护促利用,构建现代化的种质资源管理服务共享平台。

来源:海洋与渔业杂志

记者:李易珊

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