四川是全国的养猪大省,但时至今日,“生产成本高、猪肉品质差”,却一直是该省生猪产业亟待解决的问题。近日,四川农业大学围绕“产肉性状遗传和营养调控基础”开展了深入研究,构建了猪基因组数据库资源,揭示了调控猪肉产量和品质的规律,取得了重大突破。
产肉性能与猪种基因大有关联
我国是最早驯化野生猪的国家和地区之一。“目前,我国食用广泛的猪肉可以分成两大类,一类是西方商业化的品种,还有一类就是我国的地方品种。”四川农业大学动物科技学院副教授金龙解释,每种猪的毛色不一样,产肉的性能也不一样。“针对包含国内外品种在内的10个代表性猪种,我们对基因组信息进行了描绘,相当于解密了猪的基因组。”
“这个数据库叫做Ensembl数据库,是生命研究科学领域全球公认度较高的数据库。在解析了10个代表性猪种的基因组信息之后,相关基因组数据也被收录进该数据库中。”金龙说,其所绘制的世界范围内产肉性能存在差异的10个代表性猪种基因组信息,已成为全球使用频次较高的猪基因组数据库资源。“Ensembl数据库中,共收录了全球科学家上传的13个猪种的基因组信息,而我们解析的基因组是其中的10个。”
想要培育具有中国自主知识产权的新品种,必须要针对猪的重要经济性状(比如产肉量、肉品质等)从基因的角度进行科学研究。金龙直言:“只有弄清楚这些基础,才能把新品种培育出来。”
用时十年找到优良猪种“密码”
在研究成果中,金龙所在团队系统解析了影响不同猪种产肉性能差异的关键基因组变异;明确了43个重要候选基因影响产肉表型的分子机制,并从三维基因组和DNA甲基化等多个层面解析了其调控机理,为产肉性状遗传改良和营养调控提供了丰富的新靶点。
此外,该研究还明确了营养对64个产肉基因的调控作用,揭示了营养与基因互作调控猪肉产量和品质的规律,发现了营养调控的阶段效应,明确了母子一体化营养的重要性。
金龙举例说,对猪种产肉的调控,除了要明确基因组遗传信息以外,还有一个重要的因素就是营养调控。“吃得好坏,吃什么种类,怎么吃,提供怎样的营养,实际上都会影响猪的产肉情况。”
猪生长得是否健康,一般取决于饲料、饲养条件以及防病治病情况。在64个产肉的基因受营养调控规律明确之后,研究团队还发现了在猪饲养过程中母子一体化营养的重要性。金龙说,母子一体化营养,指从母猪受孕后,就需要营养干预了,否则小猪出生后可能长不好。“根据产肉基因作用的规律,能明确如何制定营养方案,充分发挥遗传潜力,让小猪长得更好。”
相关研究成果的落地,川农大畜牧学科用了10年时间。相关研究成果获得授权发明专利2件,5篇代表性论文分别发表于《Nature Genetics》等高水平期刊。
致力实现国产高品质猪肉“自由”
掌握了良种猪的基因密码后,培育新的品种是团队即将开展的工作。
改革开放之后,我国引进了大批国外优秀猪种,由于外种猪瘦肉率高、长得快的优点迎合了国内的市场需求,外种猪被大量繁殖,压榨了原本属于本土猪的生存空间,直接导致了10个左右本土猪品种的灭绝以及二三十个本土猪品种的濒临灭绝。
数据统计,作为世界生猪生产与猪肉消费第一大国,2022年,中国生猪出栏量近7亿头。生猪产业关系着国计民生,更与国民的营养与健康息息相关。
“我们接下来要做的事情其实很明确,在了解这些基因如何对产肉性状进行影响之后,就可以将其应用于培育新的品种了。”金龙进一步解释道,厘清了表型形成背后的基因理论基础,在培育新的品种时,就能清晰地知道目标,需要改变哪些基因。
对于该研究结果,专家组评价认为,构建了全球使用频次最高的猪基因组数据库资源,为我国生猪种业创新提供了重要理论支撑,为生猪“良种+良法”高效生产奠定了理论基础,推动了畜牧学基础研究和学科发展,整体达到国际领先水平。该成果的转化应用,将有力促进四川省生猪产业提质增效、高质量发展。
“最终培育出能长得快,产肉性能高且肉品质好,拥有自主知识产权的猪品种,是畜牧行业特别是猪育种从业者追求的目标。”金龙说。