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肉牛全基因组选择分子育种技术体系的建立与应用

文献类型： 获奖成果

作者：

作者机构：

获奖名称： 科研成果奖

获奖等级： 一等奖

第一完成单位： 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所

获奖时间： 2016

摘要： 　　通过育种实现肉牛群体遗传改良是提高肉牛业生产水平和效率的关键。肉牛产业是我国农业生产的重要组成部分，但生产水平低，效率低，效益差，产量远远不能满足国内市场需求，在我国肉牛育种技术体系极不完善的情况下依靠现有技术难以在短时期内改变这种状况。以全基因组选择为核心的分子育种技术提供了快速提高群体遗传进展的机遇，与传统育种技术相比，该项技术可迅速提高群体遗传改良速度和生产效率。于是，我们在建设参考群体的基础上开展了提高基因组育种值（GEBV）估计准确度方法、提升运算速度、低成本芯片研发、基因组关联分析新方法等系列研究，取得了一系列重要创新性研究成果，建立了完善的肉牛全基因组选择技术体系，并推广应用。主要研究内容和创新点为： 　　1、创建了肉牛全基因组选择选择技术平台。构建了我国唯一的肉牛基因组选择参考群，群体规模为2030头，西门塔尔1570头，和牛460头，并全部应用770K芯片判定基因型，每头牛测定的主要经济性状包括生长发育、育肥、屠宰、胴体、肉质、繁殖等6类共87个性状。研发了BayesFB和BayesFCπ等GEBV估计高准确度的新方法，以及提高应用Bayes方法的自适应多链并行全基因组估计技术，使运算速度提高了10倍以上。研制并开发了一款10K的生物小芯片用来替代770K高密度芯片进行遗传评估。 　　2、创造性的提出了全基因组关联分析的新方法，大大提高了发掘新基因的效率。研究了基于通路原理的全基因组关联分析新方法，有效的解决了基因内部SNP连锁对结果造成的影响，共找到两条（GABA、NAFLD）和活重及眼肌面积相关的通路。提出了以基因为单元的新基因检测方法，将基因上全部SNP 的遗传关联综合起来，形成了新的统计单位，有效解决了单SNP位点只能解释小部分的遗传变异的缺陷，共找到12个和骨重相关的基因、3个和pH值相关的基因。 　　3、发掘了大批与肉牛主要经济性状相关联的基因和标记。在研究关联分析理论和方法的基础上，发现了与各主要经济性状紧密相关的候选基因108个。与剪切力、肌内脂肪、大理石花纹等级显著相关的CAST、CXCR4、HTR2A、PDK4、SHB、LIPI、LYPD1、MAN2B1、SPON1、EXOC4、ST8SIA6、GBE1、BACE2、RNLS、VIM等基因，此外，还发现了影响日增重、宰前活重、胴体重、屠宰率、净肉率等五个性状的18个候选基因。29个影响脂肪酸性状（单个脂肪酸和组脂肪酸）的基因。与分割肉块紧密相关的17个候选基因，与肉色，剪切力等相关联的候选基因11个，和骨重相关的基因12个，和pH值相关的3个基因。首次报道NCAPG-LCORL基因座是控制肉牛日增重的主效基因、PLAG1为一因多效候选基因。 　　4、创建了肉牛全基因组选择分子育种技术体系，对国内肉用公牛开展基因组遗传评估。根据我国肉牛育种实际情况，首次提出肉用西门塔尔牛综合遗传评估的基因组肉牛选择指数（GCBI），并对全国大部分公牛站的肉用西门塔尔牛青年公牛实施基因组育种值的估计，开展基因组选择。 　　自2008年本项目研发以来，一直是采取边研究、边推广、边完善的策略。取得显著成效，表现在：公牛评估准确性达到0.41～0.74，平均为0.61，比应用前提高了16%；断奶重和宰前活重年遗传进展分别达到8.14千克和9.66千克（0.32，0.34个遗传标准差）。2013～2015累计进行了784头西门塔尔青年公牛的基因组育种值评估，使得395头公牛冻精按基因组评估结果推广销售，新增销售1.1亿元，新增利润8789万元，养牛企业新增产值8.7亿元。 　　

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