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张勤教授

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中国荷斯坦牛基因组选择分子育种技术体系的建立与应用

Establishment and application of molecular breeding technology system for genome selection in Chinese Holstein

张勤;张沅;孙东晓;张胜利;丁向东

国家科技进步二等奖

动物科技学院

2016年

       通过育种实现群体遗传改良是提高奶业生产水平和效率的关键。我国奶业生产水平与发达国家有较大差距,根本原因是我国奶牛群体的遗传水平低,依靠传统的育种技术难以改变这种状况。以基因组选择为核心的分子育种技术提供了机遇,与传统育种技术相比,该技术可大幅提高群体遗传改良速率和生产效益。项目组系统开展了奶牛基因组选择分子育种技术研究,取得了一系列重要创新性研究成果,建立了完善的技术体系,并大规模产业化应用。主要技术创新点为:
       1. 创建了具有自主知识产权的中国荷斯坦牛基因组选择技术平台,提升了我国奶牛遗传评估的整体技术水平。构建了我国唯一的奶牛基因组选择参考群,该群体由6000头母牛和400头验证公牛组成,对每头牛测定了高密度SNP标记基因型和产奶、健康、体型、繁殖等34个性状的表型;研发了TA-BLUP、BayesTCπ等基因组育种值预测新方法以及利用低密度芯片进行基因组育种值预测的优化策略;开发了对海量基因组数据快速处理和基因组育种值计算平台。
       2.发掘了一批奶牛重要经济性状功能基因,为提高基因组选择准确性提供了重要基因信息。率先在我国奶牛群体中利用高密度SNP标记进行了产奶、健康、体型和繁殖性状的大规模全基因组关联分析,并利用多种组学技术发掘了71个与这些性状显著关联的候选基因,首次在国际上报道了PTK2、EEF1D、UGDH、GPIHBP1、PDE9A、HAL、SAA2等影响产奶性状的重要功能基因,并证实了DGAT1和GHR基因对中国荷斯坦牛产奶性状具有显著遗传效应。
       3.研发了奶牛遗传缺陷和亲子关系的分子鉴定技术,建立了我国荷斯坦种公牛遗传缺陷及亲子关系监控体系。研发了CVM、BLAD、DUMPS、CTLN、BS等5种奶牛主要遗传缺陷的基因诊断技术和利用微卫星或SNP标记进行亲子关系的鉴定技术,完善了奶牛分子育种技术,填补了国内空白。
       4.创建了中国荷斯坦牛基因组选择分子育种技术体系,成为我国荷斯坦青年公牛遗传评估的唯一方法。根据我国奶牛育种的实际情况,首次提出中国荷斯坦牛综合遗传评估的基因组性能指数(GCPI),研发了以基因组选择为核心的综合性分子育种方案,并在全国实施。
       应用推广及效益:基因组选择分子育种技术被农业部指定为我国荷斯坦青年公牛的遗传评估方法,自2012年起在全国所有种公牛站推广应用,取得了显著成效,表现在:①公牛选择准确性达到0.67-0.80,较常规选择技术提高了22%;②公牛世代间隔由常规育种的6.25年缩短到1.75年;③年遗传进展达到0.49遗传标准差,较常规选择技术提高一倍,每头母牛的年产奶量提高225千克;④经济效益显著,自成果应用以来,已获经济效益13.35亿元,预计未来5年还将产生经济效益96.12亿元。
       项目获2015年北京市科学技术奖一等奖,国家授权发明专利15项、软件著作权14项,发表学术论文89篇,其中SCI收录67篇,出版学术专著2部,制定国家标准1项。

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