历时十余载!国产奶牛育种芯片实现重要突破
科技日报记者 马爱平 荷斯坦牛是余载育种当前世界奶牛的主要品种。就在本月,国产我国荷斯坦牛基因组选择育种芯片正式发布,奶牛这是芯片目前我国奶牛育种领域唯一拥有自主知识产权的行业专用芯片,意味着国产奶牛育种芯片自主攻关实现重要突破。实现 作为单胎大型动物,重突选择出优秀种公牛是余载育种奶牛育种的核心工作。在奶牛基因组选择育种时代,国产覆盖全基因组的奶牛高密度单核苷酸多态位点(SNP)及高通量检测技术被称为育种芯片。 “育种芯片是芯片奶牛基因组选择育种的关键工具之一,也是实现奶牛育种的‘卡点’技术。奶牛的重突基因组选择育种技术和传统的育种技术相比,有较大的余载育种优势,能使种公牛培育周期由约6年缩短至约2年,国产可使育种效率大幅度提高。奶牛”9月17日,“十四五”国家重点研发计划项目首席科学家、中国农业大学教授孙东晓告诉科技日报记者。 孙东晓进一步解释,有了基因组选择技术之后,只要小牛一出生,就可以采集毛囊、血液或耳组织等,使用育种芯片进行基因组检测和基因组评估后,就可以准确预测其育种价值,大大提高种公牛的选育效率。 近年来,国际上已进入奶牛基因组选择育种时代。为此,我国加速构建和优化奶牛基因组选择育种技术平台。 2009年,中国农业大学奶牛育种团队开始探索我国奶牛基因组选择技术。2012年,成功构建了中国荷斯坦牛基因组选择技术平台并在全国范围内推广应用。2016年,“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”项目获国家科技进步二等奖。 平台建立,但是奶牛基因组检测依然需要依赖国外。为了突破国产奶牛育种芯片关键短板,2020年8月,北京奶牛中心与华智生物技术有限公司签订技术合作协议,联合中国农业大学,启动奶牛育种芯片自主设计开发攻关工作。 “奶牛育种芯片自主开发经历了一系列科学、严谨的设计、验证和反复论证。”孙东晓说。 联合攻关团队基于中国荷斯坦牛群体挖掘验证一大批效应显著的基因突变位点;将上述位点与遗传缺陷位点、亲子鉴定位点、其他多组学来源数据位点以及多款商业化芯片位点进行整合;利用大样本量检测实验,通过多轮体系优化与验证,于2021年4月完成了奶牛85K液相育种芯片自主开发。 2022年以来,联合攻关团队将奶牛85K液相育种芯片扩容升级为126K芯片。首批盲样检测结果表明,126K芯片位点平均检出率达99.5%,重复样品检测平均一致性达99.4%,性能良好,达到国际先进水平。 2023年7月,奶牛126K液相基因组育种芯片通过了专家论证,专家组一致认为:参照国际同类产品标准,该款芯片可用于奶牛基因组选择参考群体的构建及种牛评价。芯片检测平台技术成熟,自动化和自主化程度高,建议推广使用。 “这是我国荷斯坦牛育种领域唯一可应用于基因组选择参考群体构建和种牛评价的中高密度育种芯片。此款126K芯片的广泛应用,对于提高我国荷斯坦牛基因组选择的准确性和时效性,进一步完善奶牛种质自主评价体系具有重要意义。”孙东晓说。
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