基于基因组全序列“高效、精准”家猪育种新技术——“中芯一号”育种芯片
完成单位:江西农业大学

支撑项目(平台):江西农业大学省部共建猪遗传改良与养殖技术国家重点实验室

参与单位:江西省教育厅

所属学科:畜牧学

主要贡献者:黄路生,张志燕,杨斌,肖石军,刘剑锋,吴珍芳,赵书红,王立贤,杨公社,潘玉春,黄瑞华,李加琪,姜运良

成就简介:由江西农业大学牵头创制的“中芯一号”家猪育种基因芯片包括因果突变位点29个、紧密关联标记1642个,共51368个位点,自主设计育种芯片,并创新评估技术,在“华系”种猪育种实践中推广应用,这是打破国际技术壁垒的重要创新实践。

由江西农业大学主持创制的“中芯一号”家猪基因芯片,集先进性、兼容性、实用性、自主性于一体,涵盖七大类201个重要经济性状的29个因果突变位点及1642个紧密关联位点。芯片设计及制备达到国际领先水平,已在“华系”种猪的育种中推广应用,打破此前育种芯片由欧美设计制造的技术壁垒。

1、概述生猪产业是我国畜牧业及农业的主干产业和富民安邦的基础民生产业。我国猪肉产量和消费量占全球总量一半,因此,中国人的“放心猪肉”只能靠中国人自己解决。农以种为先,生猪种业是养猪产业转型升级和提质增效先锋队。中国拥有世界上33%的猪种资源,也引进了国际上所有种猪强国的商业猪种资源,培育了一批新品种、配套系,对稳定养猪业发展、满足城乡居民猪肉产品消费和增加农民收入方面做出了重要贡献。然而,我国是公认的养猪大国,却不是种猪强国,每头母猪的年生产效率只有欧美养猪发达国家的70%。改革开放以来,越来越多的国外育种公司以技术和种猪进入中国养猪产业,核心群种猪的长期依赖进口,由于基因和技术的国际保护收取了高额基因转让费,引种消耗外资的同时,带来的疾病也对我国养猪业我造成重大灾害,最近在辽宁沈阳发生的非洲猪瘟再次敲响了警钟。

2、芯片概况近年来,市场普遍使用的猪高密度基因分析芯片有美国Illumina公司2009年上市的60K芯片和Neogene公司2015年上市的GGP50K芯片。Illumina 60K芯片价格昂贵,主要在科研上应用。GGP50K芯片价格相对实惠,可兼顾科研和育种应用。两款芯片的专利位点均被屏蔽,并且在家猪染色体位置未知的位点数过高,很大程度限制了芯片的育种应用。“中芯一号”芯片位点在基因组内分布均匀,在染色体上的位置已知,专利位点也获得专利单位的国内种猪育种使用许可。

3、“中芯一号”特点(1)以重大科学创新为基础“中芯一号”芯片中包括了家猪影响脊椎数量、肉的品质、胴体长度、抗病能力、毛色等重要经济性状的国家发明专利因果基因位点13个,其中江西农业大学主持完成的“仔猪断奶前腹泻抗病基因育种技术的创建及应用”重大成果获2011年度国家技术发明二等奖。(2)以先进设计理念为支撑“中芯一号”根据标记位点效应大小,首次提出了因果基因位点、紧密关联位点、一般关联位点和基因组分布点的科学划分,芯片还包含了控制重组率的功能基因位点,该先进设计理念为提升基因组育种值准确性及开发新的选育模型和方法奠定了基础。(3)以国际领先技术为特征“中芯一号”芯片集成了江西农业大学和国际上已公布的猪重测序数据,构建了大样本、多品种、高准确度的基因组全序列单倍型数据库,利用该单倍型数据库能把每一个检测过“中芯一号”的个体高准确性地填充到基因组全序列上。重测序技术、单倍型构建及基因组填充技术均为当前国际学术科研领域领先技术。(4)以服务民族产业为目标“中芯一号”适用于西方商业品种和中国地方猪的基因组选育,针对我国种猪区域跨度大、种猪来源广、育种目标多样的特点,可做到一场一策,一品系一方案,为“华系”种猪培育提供技术支撑。

4、芯片的推广应用影响依托全国生猪全基因组选择育种平台,在全国20个主要生猪主产省的国家现代生猪产业技术体系综合试验站和国家核心育种企业进行了大规模的推广应用,“中芯一号”芯片的技术优势,正转化为种猪产品优势和“华系”种猪品牌优势。

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