破解世界难题 我国奶牛育种实现重要突破:山东农科院畜牧所联合奥克斯培育国内首例基因编辑短毛耐热荷斯坦牛

科技日报记者 王延斌 通讯员 陈建志

炎热天气通过“热应激”抑制奶牛采食、代谢与健康，导致产奶量下降20%—30%，是奶业发展的世界难题。8月26日，记者从山东省农科院畜牧兽医研究所（以下简称“畜牧所”）获悉，该所与合作伙伴培育出国内首例具有综合育种值的基因编辑短毛耐热荷斯坦牛，具有短毛抗热性状，减产有望控制在10%以内，为解决上述难题提供了中国答案。

“该研究突破了传统育种效率低、周期长的限制，建立了以关键功能基因为靶标的精准育种新路径，对于推动我国奶牛种业升级和新种质战略储备具有重要意义。”农业农村部畜禽生物组学重点实验室主任，畜牧所党委书记黄金明说。

基因编辑团队科研人员正在做实验
集多项优点于一身，中国顶尖奶牛诞生

荷斯坦牛是原产于荷兰北部的世界产奶量最高、存栏最广的专用乳牛品种，俗称“黑白花奶牛”，全球约80%—90%的奶牛为其后代。

记者眼前的这头荷斯坦牛母犊（即雌性小牛）大约一米高，体型健硕，黑白花色，与普通犊牛相比，该母犊的短毛特征明显。“这是我们追求的，也是基因编辑的结果。”在上述项目专家、畜牧所副研究员肖遥看来，该团队利用基因编辑技术对来自高育种值奶牛体细胞进行了定向改良，获得双等位基因编辑犊牛，仅用一个世代（荷斯坦牛的世代间隔一般为5年左右）便实现耐热性状导入，将短毛耐热荷斯坦牛GTPI提升至2980。

在中国荷斯坦牛育种体系中，奶牛综合育种值≥2800即属于前1%—2%的顶尖梯队。“2980”意味着其在产奶量、乳成分、体型及健康等性状上的遗传潜力处于国际先进水平，其后代预期将表现出显著高于平均水平的产奶性能与综合经济效益。畜牧所研究员高运东向记者表示：“我们生产的基因编辑奶牛的综合育种值为2980，达到了国际先进水平，同步实现了耐热性状的导入与遗传水平的提升。”

这是5月龄的国内首例具有综合育种值的基因编辑短毛耐热荷斯坦牛
“除了破解热应激导致减产瓶颈，我们还破解了多项关键难题。”黄金明表示，我们解决了育种周期长与性状冲突的问题，即突破了传统选育需多代回交才能导入单一性状的局限，仅用一代即完成耐热性状导入且不降低原有高产育种值，大幅缩短育种周期。此外，该团队克服了大动物基因编辑易出现嵌合体、编辑效率低及遗传不稳定的技术障碍，实现了目标基因纯合修饰与稳定遗传。

在黄金明看来，上述“国内首例”的出现，也是“科学家+企业家”携手破局的结果。

基因编辑小组成员杨春红正在将大量待筛选的基因编辑细胞放入培养箱中
科学家搭档企业家破解难题

高运东拥有双重身份，一方面，他是畜牧所研究员，是上述项目的主要研发者之一，另一方面，他是山东奥克斯畜牧种业有限公司（以下简称“奥克斯”）董事长。

该企业建有国家核心种公牛站、入选国家种业阵型补短板企业，牵头国家奶牛良种联合攻关项目，主持国家生物育种重大专项奶牛项目，是业界公认的奶牛育种行业的领军企业，从“国内首例”的出现提供着软、硬件支持。

早在2004年，畜牧所便牵头联合奥克斯启动了山东首个奶牛分子育种与基因组选择技术攻关项目；到了2019年，奥克斯牵头，联合畜牧兽医所等单位承接国家奶牛良种联合攻关计划，这是国内唯一由企业牵头的奶牛种业国家级攻关项目。

基因编辑团队科研人员正在做实验
26年来，双方承担的项目聚焦基因组选择育种、基因编辑育种、体外胚胎生产等技术研发，特色种质创制和核心种质选育，良种产业化扩繁等，所有科研成果均首先落地奥克斯育种基地，快速转化应用。

双方构建的奶牛活体采卵-体外胚胎生产整套产业化繁育技术体系，2016年启动攻关，2019年落地转化，该项目推动单枚胚胎成本由初期数万元降至1000元左右；国产采卵针替代进口，从进口的每支180元降至国产的30元……

“最重要的是，我们实现了种质资源自主可控。”谈到本次“国内首例”的意义，高运东表示，我们改变了依赖进口种质现状，创制出具有国际先进水平的自主耐热奶牛新种质，为种业安全提供核心储备。

（受访者供图）