家禽育种学科发展现状及趋势
在过去二十年中,全球家禽生产取得了长足进步,禽肉产量从2590万吨上升到7577万吨,世界禽肉消费量超过牛肉,成为仅次于猪肉(9851万吨,FAO 2003年数据)的第二大消费的肉类,鸡蛋生产量从2650万吨上升到5579万吨,无容置疑,世界家禽消费量今后还将继续维持上升趋势。根据FAO 2003年统计结果中国养鸡存栏量占到世界的24%,据估计目前全国养鸡(包括肉鸡、蛋鸡)出栏量为100亿只左右,其中黄羽肉鸡为22亿只,并且目前的趋势是白羽肉鸡市场不断萎缩,从南到北消费逐渐接受黄羽肉鸡,可以肯定的是黄羽肉鸡消费量还将不断扩大。所有这一切的形成都和家禽科学的飞速发展密不可分,本文就家禽科学育种方面的发展现状及趋势进行探讨。
一 家禽种质资源的保护、研究和开发利用
家禽遗传资源是家禽育种和生产的物质基础。据估计,现代养禽业取得的巨大成就40%应归功于家禽育种,而其中优异种质资源在育种中所起的作用超过了50%。
现代化养禽业追求专一化和高产化,通过专门化品系间的杂交配套,以有限的品种资源组成配套系大面积推广,而大量原始品种遭到抛弃,少数则畸形突变,与此同时由于强调某一性状而丧失另外一些重要性状,致使家禽资源的匮乏和消失更加严重。发达国家目前品种数量已为数不多,遗传基础很窄,仅依靠良好的生态和饲养管理条件进行选育以提高生产性能。发展中国家由于大量引进高产品种的冲击,使原有地方品种数量迅速减少,面临消亡灭迹的威胁。另一方面现代家禽生产对家禽品种的要求越来越高,新禽种不仅应高效、抗病,而且要求优质。但新禽种的培育,若没有新的基因型补充,是很难达到要求的。显然家禽遗传资源是国家的宝贵财富,是适应家禽业可持续发展的基本物质保障,是国家经济安全的重要保障,未来谁掌握了种质资源和相应的知识产权,谁就掌握了生物技术的制高点,就掌握了竞争的主动权,对人类基因的争夺已充分说明了这一点。
据估计,自1970年代以来全世界40%的家禽品种灭绝。我国的禽类遗传资源多样性复杂,有许多不同的生产力类型,对世界品种培育作出过巨大贡献,英国著名的奥品顿和澳洲的澳洲黑都引入了我国地方品种狼山鸡的血缘,洛克鸡、洛岛红等国外著名品种同样以我国九斤鸡作为育种素材等,可见我国禽种资源对世界家禽品种的发展作出了巨大贡献。但是我国家禽品种资源多样性同样也面临着危机,据调查,有11%的家禽品种处于危急状态。按照联合国粮农组织(FAO)的观点“利用是对地方遗传资源最好的保护”,显然,禽种资源的保存、种质特性的研究并加以开发利用,是解决当前养禽业中出现世界性遗传基因贫乏的最重要研究手段之一。
二 肉质研究和优质鸡的兴起
现代肉用鸡选育始于20世纪20~40年代。自那以后,肉鸡的选育工作取得了十分巨大的成就,肉鸡育种是现代遗传学理论在动物育种中成功应用的典范(楼梦良,2003)。目前国际上商品肉鸡生产的主要品种是以生长速度快和饲料报酬高为特点的快大型白羽肉鸡,在经过多年的选育提高和商业运作后带来的结果是:高生长速度下的肉仔鸡,由于肌肉水分含量相对较高,肌肉脂肪含量低而使风味品质下降。为此,优质肉鸡的育种与生产在一些国家悄然兴起,并已形成一定的规模,如法国培育出著名的优质肉鸡—拉贝红鸡(Label Rouge)已占市场的10%。在国内,随着经济的发展和生活水平的提高,人们对鸡肉的需求正由以满足数量为主向注重质量风味的方向转变,快大型白羽肉鸡的生产和消费渐趋饱和,而肉质鲜美适合华人烹饪习惯的优质黄羽肉鸡生产已由南向北呈明显上升趋势。因此,肉品质的改善和提高已经成为当前肉鸡育种的主导方向之一。
关于肉鸡品质的研究主要从肌肉组织学及组织化学、肌肉常量化学成分分析、常规肉品质性状的研究和肌肉风味化学物质研究等诸多方面,涉及遗传学、育种学、营养学、仪器分析、分子生物学、免疫学、卫生学等众多领域,肉质的研究是当前国内外研究的热点。
三 矮小基因的利用
鸡性连锁矮小基因(dwarf gene,dw)是已发现8种鸡矮小基因中的一种。研究表明由于位于Z染色体上的生长激素受体基因突变形成了鸡性连锁矮小基因,是已知的唯一对鸡健康无害,而对人类有利的隐性突变基因。携带dw基因的矮小型鸡具有基础代谢低,耗料少,饲养密度大及抗热应激性强等遗传优势,饲料利用率比正常鸡高,可节约饲料20~30%,占用房舍的面积比正常型减少40%,单位面积的饲养数和提供的禽产品数较多,因而利用dw基因对正常体型基因(Dw)为隐性,用矮小型鸡作配套系中的母本,与纯合型正常体型公鸡杂交,后代均表现为正常型,大大降低肉用仔鸡的制种成本,极大提高了肉用种鸡饲养效益。据报道,目前法国80%的肉鸡配套中含有dw基因,dw基因的利用使其商品苗的生产成本降低12%以上。
我国广东省农业科学院畜牧研究所、中国农业科学院畜牧研究所等单位已对dw基因进行了系统的研究与应用,并取得了明显的社会经济效益。
四 家禽抗病育种的研究
无容置疑,鸡的疫病是危害养鸡业发展的第一天敌,使患病鸡只死亡、肉蛋产量下降、产品低劣,防治费用增加,并造成惊人的损失。例如,即使采用成功的免疫方案,世界家禽业每年因马立克造成的损失约1亿美元(Purchase,1985)。今年年初亚洲地区爆发的“禽流感”事件令家禽业损失惨重,消费者更是谈鸡色变。目前,防治疾病的传统方法是改善饲养管理、免疫接种、隔离病鸡、药物治疗等措施,并且取得了相当大的成绩,但并非对所有疫病都有效,时常有疫苗免疫失败、药物治疗效果差的报道。所以,从长远角度看采用遗传学方法从遗传上提高对疾病的抗性,是从根本上控制疫病的有效手段。虽然对鸡进行抗病性鉴定与选育是一项复杂的课题,但在英美等发达国家,已逐渐将育种目标转向适应性、抗病性、繁殖力上,并培育出了一些畜禽抗病品系,用于科学研究和商品生产。
五 加性效应和非加性效应的利用
近年来,国际上一些大的家禽育种公司,先后推出了许多著名的蛋、肉鸡配套系,蛋用鸡种如罗曼、依莎、迪卡,肉用鸡种如AA、艾维茵等,这些鸡种在蛋用和肉用性能等方面发挥了巨大潜力,其结果使得蛋用鸡年产蛋从200多个上升到目前的330个左右,而肉用鸡从50年代的84天达1.8公斤,上升到目前的42天达2.2公斤以上,取得了明显的社会经济效益。
长期鸡育种的实践证明,以人工选择来充分利用性状的加性遗传效应;通过品系杂交利用非加性效应,充分发挥基因的显性(包括超显性)效应和上位效应等非加性遗传效应,是使现代鸡种生产性能持续提高的主要手段,通过杂交生产商品鸡已成为现代家禽育种的基本特征。
六 绿色禽类产品研究是家禽科学发展趋势之一
随着经济发展和人民生活水平提高,以及最近数年来连续暴发的疯牛病、禽流感及比利时“二恶英”等事件,同时畜牧业发展带来的环境污染问题等,使人们对绿色禽肉和禽蛋的需求日益迫切。
关于绿色禽类产品研究已成为家禽科学的一大发展方向之一。研究人员纷纷从各个角度进行研究,育种家们从遗传角度不断提高肉质;营养学家主要集中在理想氨基酸模式,抗生素替代品包括益生素、寡糖、纤维素酶及植酸酶等,以减少氮、磷污染和禽类产品药物残留等问题;禽病学家从规范兽医防疫体系角度等;同时各学科又相互交叉进行研究,如家禽废弃物的处理,并且研究方法和手段越来越先进。
七 BLUP模型的应用—家禽育种值估计的新机遇
当遇到多个性状需同时选择时,常用方法有指数选择法(Index selection)、交互反复选择法(RRS)以及独立淘汰法等。随着计算机技术的进步,由Henderson(1972)提出的最佳线性无偏预测(best linear unbiased prediction,BLUP)估计育种值成为可能。BLUP法充分利用所有有益的信息资料,消除固定环境及遗传效应产生的偏差,包括畜群、批次、世代、饲养条件等(Bampton,1992),减少真值与统计值的差异,增加真值与统计值的相关,对鸡的育种值进行准确计算,从而准确进行选种。BLUP模型已由公畜模型、动物模型、多性状跨国模型发展到了第四代的测定日模型,同时,它和QTL定位的结合是下一代BLUP模型的必然产物。BLUP法被认为是目前最好的多性状选择法,在肉牛、奶牛及猪的育种中取得了巨大成功。BLUP模型在今后一个阶段将是人们用于准确计算鸡育种值的一种有效的方法。
八 分子育种将是未来家禽育种的重要方法
最近几十年在数量遗传学理论指导下,家禽育种实践取得了相当大的成就。然而上世纪80年代以来,由于经历了相对长期的选择,家禽遗传进展递增率已下降,采用现行的育种措施很难取得突破性进展,同时带来了诸如肉质和抗病力下降等许多负面影响,这就迫使家禽育种家们去寻找一种具有突破性的育种方法。分子生物学的蓬勃发展为寻找动物育种新方法的工作带来了新机遇。
据西方发达国家政府和联合国粮农组织(FAO)预测,21世纪全球畜牧业的90%畜禽品种都将通过分子育种提供。展望未来,以基因组分析(genome analysis)和转基因动物技术(transgenic animal technique)为依托的育种方法在分子水平改变家禽的基因型,将在家禽育种改良中发挥越来越大的作用。基因组分析是指对基因结构和功能的分析,同时利用基因的连锁重组特性对基因组中控制家禽重要经济性状座位(economic traits loci,ETL)进行精细定位,以便利用这些信息对畜禽品种进行改良。其中最具前途的便是利用与数量性状位点(quantitative traits loci,QTL)紧密连锁的DNA标记,实施标记辅助选择,从而在DNA水平上对目标性状进行基因型选择,大幅提高家禽遗传改良速度和效率。转基因技术主要在改良畜禽生产性能、提高畜禽抗病力以及利用畜禽生产非常规畜牧产品(如人类药用蛋白)等方面显示出广阔应用前景(鲁绍雄等,2000)。
21世纪家禽育种目标必须根据未来的市场及消费的不同需求不断调整,商业性家禽育种已变得复杂化和多样化。但是就学科而言,家禽育种仍将是遗传学理论、生物技术、计算机技术、系统工程和育种学家实践经验的一个集合(吴常信,1997)。(作者: 舒鼎铭 杨纯芬 瞿浩)
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