10年以来的基因组选育为加拿大奶农带来了切实的回报
生产力的增加和犊牛选育提高了农场效率和竞争力。
Ten Years of Genomic Selection Delivers Accelerated Improvements and Tangible Returns for Canadian Dairy Farmers
简介
Canadian Dairy Network（CDN）是加拿大奶牛的遗传评估中心，为加拿大所有奶牛品种提供基因组数据管理、分析和发布服务。CDN于1995年开始运营，自第一天起就由Brian Van Doormaal管理。他回忆起在他职业生涯的近15年中，基因组学对加拿大乳业的冲击“就像一场大爆炸”。从那时起，他监管了一个成功的基因组数据积累和利用项目，正是由于越来越多的乳业农场参与了畜群基因分型，该项目才能不断向前推动。
Brian Anderson是第五代奶农。他的家族企业在安大略省占地600英亩，拥有300头牲畜。作为Athlone Farms的育种业务负责人，他拥有使用遗传选育提高畜群质量的直接经验。他还是CDN遗传评估委员会的成员，该小组委员会能为组织提供有关当前的遗传和基因组评估活动的建议，并帮助奶农利用基因组信息获利。
“乳业是一个很难经营的行业，”Van Doormaal说。“每个农民都需要找到一点额外的优势来使他们的畜群盈利。”
2019年，CDN将庆祝在加拿大支持奶牛的基因组选育满10周年。iCommunity采访了Van Doormaal和Anderson，了解了CDN的成功、该组织奶牛基因组学数据库的持续增长及其对加拿大奶农的价值。
Brian Van Doormaal是Canadian Dairy Network的总经理，Brian Anderson是加拿大安大略省塔维斯托克的Athlone Farms乳业农场的共同所有人。
Q：CDN在加拿大乳业中扮演什么角色？
Brian Van Doormaal（BVD）：加拿大乳业大约有100万头奶牛和45万头犊牛，包含近11,000个畜群，约75%的畜群参与了我们的育种改善项目。我们的任务是对雄性和雌性动物个体进行遗传评估，并管理奶牛基因型数据库。
最早一批动物在2008年进行了基因分型。目前，约10%的新生犊牛已进行了基因分型，我们现在已经拥有加拿大235,000头牛的数据。我们与美国分享基因型数据库，因此CDN的奶牛DNA数据量很大。我们现在总共有超过300万个基因型的数据，包括了来自不同国家/地区的奶牛。
几年前，我们为寻求优化农场盈利能力的奶农推出了一项国家遗传选育指数Pro$。我们的目标是帮助农民最大限度地提高牛的生产寿命，同时降低成本。
Q：基因组检测在加拿大如何进行？
BVD：基因组检测由CDN成员中的行业合作伙伴提供，主要是Holstein Canada，另外还有一些人工授精（AI）中心。他们在农场层面介绍技术，并鼓励农民学习和了解基因检测的价值。
为获得DNA进行检测，他们通常会拔下犊牛的毛发或者使用组织样本。这些样本通常会被送到美国的实验室，该过程产生的基因型数据会发送到CDN。
"基因组学是我们配种策略的下一步，它能提高我们使用的工具的准确性。"
Q：对奶农来说，重要的遗传性状有哪些？
Brian Anderson（BA）：我们希望通过基因组学来改善功能性状，例如畜群寿命、体细胞计数和牛蹄健康。基因组学的准确性让我们更有信心培育出更好的奶牛。
BVD：我们现在可以用基因组学来选育饲料转化率或饲料效率，这是我们十年前从未想过的事。饲料的成本占了乳业农场总成本的很大一部分。如果每个动物都有更高的饲料转化率，农民就能获得更多利润。
经济学和法规正在改变对我们重要的性状。如果回到50年前，对我们来说唯一重要的性状就是高产奶量。但现在我们还关注长寿、生殖能力、抗病性以及任何影响与乳业农场法规要求相关的成本的性状。
Q：奶农如何利用基因组信息？
BA：我刚开始经营农场时，我们每个哺乳期的平均产奶量为4500 kg，而现在大约是10,500 kg。奶牛形态、价值和生产寿命都有了极大的提高。我们通过选择诸如牛蹄健康和抗病性等性状，极大改善了奶牛的健康。更好的抗病性降低了成本，减少了抗生素的使用。我们拥有非常高效的动物，但基因组学能帮助我们培育更高产的奶牛。未来产量有可能会再翻番。
"农民不需要等上5–6年，在公牛“被后代证明”后才……"
基因组学是我们配种策略的下一步，它能提高我们使用的工具的准确性。在我开始从事乳业之前，我父亲去过AI中心，他带回来了最好的公牛精液。四十年前，我们开始使用矫正配种，我们尝试选择具有与我们的畜群互补特征的公牛。这一策略已经发展了多年，利用基因组学的准确性，我们现在可以鉴定具有能帮助我们畜群的基因的公牛。
基因组检测是鉴定和集中优良动物的好方法。我们利用基因组学来鉴定哪些动物可以使用更昂贵的精液。基因分型的成本现在更低了。相比于培育一只动物，在两年后再发现它并不符合要求，进行基因组学检测要便宜得多。我们已经对年龄较大的畜群进行了很好的检测，现在，我们正在对年龄较小的动物进行基因组检测。
BVD：基因组检测能确认亲缘关系，估计动物的遗传潜力。在许多农场，如果某一天出生的小牛太多，会很难正确识别其亲缘关系，也有可能发生了多次授精而导致无法识别公畜。每一头在加拿大进行了基因分型的牛都可以自动进行公畜或母畜的亲缘关系验证。农民也可以利用该信息来确定这只动物的实际价值。利用这一信息，他们可以更好地决定是出售、培育还是投资这头牛。
培育犊牛的成本极为重要，特别是与对新生犊牛进行基因分型的成本相比。除了帮助农民鉴定哪些牛值得投资，基因组检测也能鉴定哪些犊牛携带了不理想的基因。让这头牛与不是携带者的牛交配，可以避免对下一代的影响。
农场上有公牛出生时，AI公司可以对该公牛进行基因分型并清楚地了解它继承了双亲的哪些DNA。我们可以检测出具有相同双亲的牛，区分继承较差基因的牛和继承较好基因的牛。农民不需要等上5–6年，在公牛“被后代证明”后才大量使用它的精液。
"每个农民都需要找到一点额外的优势来使他们的畜群盈利。"
Q：具有大型基因组数据库的重要性是什么？
BVD：加拿大奶农最初通过对生出高性能母牛的公牛的基因分型，认识到了基因组学的威力。经后代证明的公牛参考群体越大，从基因组学获得的结果的准确性越高。过去十年中，我们发现将母牛纳入参考群体后可以获得更高的准确性。基因组学在公牛和母牛中使用得越广泛，整个行业受益越多。
加拿大94%的牛是荷斯坦牛，该品系具有最大的基因组选育参考群体。因此，我们的荷斯坦牛的遗传组成信息的可靠性为70%，其双亲信息的可靠性为35%–40%。对于参考群体较小的品系，其信息的可靠性没有这么强。进行更多的基因组检测可以扩大了参考群体，提高回报。
Q：要广泛应用奶牛基因组学还有哪些障碍？
BVD：AI所有的公牛都经过了基因组学选育。因此，不管农民是否知道，他们都在根据基因组选择的结果做出育种决策。过去10年中，我们已经证明了所有性状都能进行选择。了解对母牛进行基因分型的好处是一个仍然存在的障碍。
一些农场的标准操作程序是对每头犊牛进行基因分型。其他农场也正在尝试鉴定一小部分犊牛作为测试，以优化他们基因分型投资的回报。在CDN，我们正在与Holstein Canada合作，共同开发软件工具来帮助农民对如何采用基因分型技术做出最佳决策。
BA：当我第一次了解到基因组学时，我觉得它可能是有价值的。在两代之后，不难看出，预测性育种价值（EBV）要准确得多。有时候，只需自己看一眼就能明白。
"基因组选育为我们带来的其中一个最大的机会是分离正面性状和负面性状之间存在的传统联系。"
Q：奶牛基因组学的未来是什么？
BVD：过去几十年中，我们记录了产量、身体形态以及体细胞计数（作为乳腺炎抗性指标）等标准性状。在基因组选育进入加拿大之后，我们不断的投资相关研究。我们现在可以证明，基因组选育对于我们此前从未考虑过的性状有潜在的益处。其中一些性状与动物本身有关——抗病性、长寿、运动能力和残疾。但还有一些其他的重要性状，它们与消费者购买的乳制品关系更为密切，例如酪蛋白成分、乳糖、脂肪酸和胆固醇的含量。我们已经证明，其中某些产品性状具有遗传性。人们有机会利用基因组选育来关注乳制品的营养特性。
基因组选育为我们带来的其中一个最大的机会是分离正面性状和负面性状之间存在的传统联系。例如，高产的动物通常在生育方面的困难更大。如果能够确定那些携带高产基因和良好生育力基因的动物，我们就可以将更多的此类动物引入我们的种群。
BA：展望未来，我们还将关注甲烷的产生和农场的碳排放量。基因组学将帮助我们鉴定从饲料中产生较少甲烷的牛。我们可以期待在未来筛选出更高效的动物和更高的产奶量这两种性状。