陳 宏 ，黃永震，周 揚，黨永龍

（西北農(nóng)林科技大學動物科技學院，陜西省農(nóng)業(yè)分子生物學重點實驗室，陜西 楊凌712100）

我國牛種資源豐富，黃牛品種已有73個，其中地方品種53個，培育品種8個，引入品種12個，是世界上牛品種最多的國家。由于社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展、人民生活水平的不斷提高、市場的變化以及科學技術的不斷深入，中國肉牛的選育方向和育種技術都經(jīng)歷了一系列歷史性的變化。

1 選育方向的演變

由于社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，中國肉牛經(jīng)歷了“役用—以役用為主—役肉兼用—肉役兼用—肉用”的選育過程。20世紀50年代之前，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，中國黃牛從役用方向選育。50年代后，中國黃牛開始分區(qū)域選育，在農(nóng)區(qū)為滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的役用需要，加強了中國黃牛向“役用”選育的力度；在牧區(qū)，在原有品種選育的基礎上，開始引進乳用或肉用生產(chǎn)性能高的品種進行經(jīng)濟雜交或育種雜交，提高其乳用和肉用性能。到60年代，農(nóng)區(qū)改為以“役用為主”的選育方向，70年代以后，中國黃牛作為農(nóng)業(yè)的動力已退居次要地位，隨著中國良種黃牛委員會的成立，一些品種成立了選育協(xié)作組，先后制定了選育方案、體型外貌鑒定方法、良種登記和畜群檔案制度。在20世紀70年代中期，中國提出了“獨立的肉牛業(yè)”。為適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，直到80年代中期，選育方向為“役肉兼用”；從1986年開始，由于農(nóng)業(yè)機械化水平的提高，耕牛在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用相對下降，中國黃牛從“役用為主”轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭庖奂嬗谩钡倪x育方向。從80年代以后逐漸有計劃的起步黃牛的肉用選育。由于逐漸重視肉用選育，從而使中國主要黃牛品種的肉用性能不斷提高。進入90年代以來，耕牛每年在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上使用時間繼續(xù)下降，養(yǎng)耕牛的經(jīng)濟效益很低甚至賠本，加之肉牛市場的火爆，中國黃牛的肉用選育才真正獲得重視，特別是在2000年以后，中國黃牛已基本從生產(chǎn)資料變?yōu)樯钯Y料，中國肉牛已全面向肉用方向選育［1］。

2 肉牛遺傳育種技術演變

由于育種原理與技術研究的不斷發(fā)展與深化，育種技術也發(fā)生了相應的改變。早期肉牛選育多為本品種的純種選育，為了縮短世代間隔，加快肉牛遺傳進展，分子育種技術、全基因組選擇技術、克隆技術，轉(zhuǎn)基因技術正逐步與經(jīng)典的育種方法相結合，使表型選種逐漸向基因型精確選種方向變化。

2.1 純種選育

純種選育也稱本品種選育，這是一種基本的、經(jīng)典的常規(guī)育種方法，它是指在牛品種內(nèi)，通過選種、選配和培育，不斷提高牛群質(zhì)量及其生產(chǎn)性能的方法。國外許多肉牛品種和國內(nèi)眾多的地方黃牛品種，都是通過該方法培育而成的。多年來，在我國優(yōu)良地方黃牛品種秦川牛、南陽牛、晉南牛、魯西牛、延邊牛、復州牛、郟縣紅牛和渤海黑牛等品種內(nèi)一直實施著純種選育，在保持其基本特征的基礎上，不斷提高生產(chǎn)性能。對引進的已有肉牛品種仍需實行純種選育，以增加肉牛生產(chǎn)效益。肉牛業(yè)中，也仍需依賴于純種繁育而不斷提供種牛和雜交所用的父本和母本。

純種選育技術可采用多種方法，在上世紀50～70年代，除了根據(jù)表型采用個體選擇外，也采用了母女對比法和公牛指數(shù)法進行選種。到70年代以后，由于數(shù)量遺傳學的發(fā)展，三大群體遺傳參數(shù)的估計和應用，“最佳線性無偏估計”即BLUP法的提出，在中國黃牛上對肉用性能選擇也開始應用綜合指數(shù)法、BLUP選種法和后裔鑒定法。到90年代計算機技術的不斷開發(fā)及廣泛使用，使得以前不能或很難處理的模型、資料的處理成為可能，BLUP的使用范圍逐步擴大開來。同時，開始在品種內(nèi)進行品系選育，特別是以優(yōu)秀種公牛和種母牛為系祖，以培育專以乳為主、或以肉為主的專門化品系。在南陽牛中，1986年在國內(nèi)就首次開展了中國黃牛體長系和胸寬系的培育，加快了黃牛肉用性能的選育進程［1－2］。

后裔測定是評價種公牛最精確的方法之一，是通過種公牛女兒的生產(chǎn)性能評價公牛優(yōu)劣而進行選擇的一種方法，這種方法在國外應用的比較早，70年代以后，在我國首先在中國荷斯坦奶牛群中應用。在肉牛上，我國目前運用較普遍的肉用種公牛后裔測定是同期同齡比較法。根據(jù)被測公牛的后代與對照公牛同期同齡后代的初生重、斷奶重和18月齡體重等性狀相比較，計算同期比較值進行選種。后裔測定可分為試驗站后裔測定和適合農(nóng)村肉用種公牛的后裔測定。前者首先是對參加后裔測定試驗的入選公牛，選出交配計劃中公牛的斷奶后裔，將它們分配到各地的育種試驗站作測定，測定期統(tǒng)一，選擇指標是生長速度、周歲體重、飼料報酬、外貌評分、肉的大理石紋、眼肌面積、脂肪厚度等。選擇強度為10%～20%。后者是將全部參試犢牛戴耳號，測定生長發(fā)育數(shù)據(jù)，并在這些牛屠宰時，按統(tǒng)一標準收集胴體肉用性能資料，用以估計其雙親的育種值。

2.2 雜交改良與雜交育種

在上世紀50年代，我國牧區(qū)就引進國外優(yōu)良品種與當?shù)仄贩N進行雜交育種，經(jīng)過近30年的選育，先后培育了中國草原紅牛、三河牛、新疆褐牛、中國西門塔爾牛等品種。在農(nóng)區(qū)，中國黃牛在純種選育的同時，由于中國地方黃牛的特點，適應性強，肉質(zhì)良好。然而，歷史上以役用為主，我國黃牛作為規(guī)模化肉用生產(chǎn)的牛種，缺點也是明顯的，這主要表現(xiàn)在生長慢，后軀不發(fā)達，產(chǎn)肉少，育肥增重速度趕不上國外的專門化肉牛品種，加上沒有經(jīng)過系統(tǒng)的肉用性能選育，肉的品質(zhì)規(guī)格往往差異較大，優(yōu)質(zhì)高檔肉塊產(chǎn)量少，造成發(fā)展肉牛生產(chǎn)的規(guī)模效益比不上專門化的國外肉牛品種?？偨Y世界上肉牛品種利用的歷史，我國先后引進了10多個國外優(yōu)秀肉牛品種進行雜交改良，使雜種后代生產(chǎn)性能提高20%～30%，這對中國肉牛業(yè)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。當前在中國肉牛生產(chǎn)中影響面最大的當數(shù)西門塔爾牛，夏洛來、利木贊、安格斯等品種。進入90年代以后，雜交群體不斷擴大，一些地區(qū)在雜交群體的基礎上，大膽使用雜交公牛進行橫交固定和選育，2006年育成了中國第一個專門化的肉牛品種—夏南牛。2008年又相繼育成了延黃牛，采用級進雜交2010年育成了遼育白牛。這3個品種的育成基本上代表了我國當前的肉牛育種水平。

2.3 分子育種技術

90年代以來，由于分子生物學和各種分子生物技術的發(fā)展，使人們有可能直接從遺傳物質(zhì)本身的基礎上揭示生物的性狀特征，它與基因產(chǎn)物的研究相比克服了年齡、性別、組織及各種內(nèi)外環(huán)境因素的影響，而且所提供的遺傳差異，即遺傳標記的種類又非常多，因此，分子育種越來越受到人們的重視。發(fā)達國家的動物育種已由傳統(tǒng)育種進入了分子育種水平。分子標記輔助選擇育種的概念最早是1990年Lande等提出的，MAS是指由于某些易識別的DNA標記與某一數(shù)量性狀基因座存在相關性或連鎖關系，故可將它們作為遺傳標記，對數(shù)量性狀進行間接選擇的一種選種方法?；诜肿訕擞浀臉擞涊o助選擇（marker－assisted selection，MAS）技術，在肉牛生長速度、產(chǎn)肉量等生產(chǎn)性狀上已經(jīng)取得了遺傳進展。積極尋找與經(jīng)濟性狀相關的關鍵基因，開展分子育種，為牛業(yè)提供高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效發(fā)展的理論基礎和高新科技，是發(fā)展養(yǎng)牛業(yè)，縮短與發(fā)達國家差距的必由之路［3－5］。

傳統(tǒng)的肉牛育種方法周期長，效率低，況且肉牛的許多經(jīng)濟性狀屬多基因控制的數(shù)量性狀，常規(guī)育種手段很難取得突破性的進展。MAS不僅彌補了傳統(tǒng)育種中選擇技術效率低的缺點，而且提高了準確性。使我們獲得高生長速度的同時，保持原來品種的優(yōu)良牛肉品質(zhì)。因而在肉牛的遺傳改良中具有廣闊的應用前景。

進入20世紀90年代中期以后，在我國逐漸開展了黃牛肉用性能的分子遺傳學研究。采用基因標記等現(xiàn)代分子育種新技術結合常規(guī)育種，以便能夠加快中國肉牛品種的培育和選育。從當前發(fā)展情況來看，中國肉牛分子育種的研究主要以分子標記為基礎進行標記輔助選擇。隨著牛QTL定位的深入發(fā)展，標記的數(shù)量愈來愈多，標記的信息也將愈來愈準確，MAS將成為黃牛品種改良的有效方法［6］。

自從中國肉牛開展了分子遺傳學研究以來，研究的內(nèi)容已涉及到的功能基因主要包括與中國黃牛生長發(fā)育性狀、屠宰性狀、肉品質(zhì)性狀、繁殖性狀、抗病性狀相關的基因［7］。研究的主要目的一是揭示生產(chǎn)性狀的分子遺傳標記，直接用于選種；二是揭示品種的分子群體遺傳學特征，闡明品種間的差異和遺傳關系，用于雜交效果的預測、遺傳資源的評價、保護和開發(fā)利用。目前中國黃牛這方面的工作主要集中在中國幾個優(yōu)良黃牛品種上，包括秦川牛、南陽牛、魯西牛、延邊牛、郟縣紅牛和培育品種中國西門塔爾牛、草原紅牛以及引進品種如利木贊、德國黃牛、紅安格斯牛的雜交系。

2.4 肉牛的全基因組選擇育種

通過DNA標記輔助選擇技術結合傳統(tǒng)的雜交選擇育種方法已經(jīng)在動物品種的改良中發(fā)揮積極作用，逐漸成為動物育種的趨勢和主流。但是MAS也有局限性，它依賴于QTL定位的準確性且僅能檢測一部分遺傳變異。由于多個物種DNA測序的完成和SNP芯片的出現(xiàn)，一種新的選擇方法“全基因組選擇育種”由Meuwissen等于2001年提出。全基因組選擇育種就是利用連鎖不平衡標記，先估計染色體片段的育種值，然后將這些育種值綜合分析得出整個基因組的育種值，利用育種值進行選擇育種。簡單來講，全基因組選擇就是依全基因組范圍內(nèi)的標記輔助選擇［8］。

全基因組選擇育種較MAS具有無可比擬的優(yōu)勢。全基因組選擇能夠?qū)λ械倪z傳變異和效應進行檢測和估計，而MAS僅能對部分遺傳變異進行檢測，這樣容易過高估計其遺傳效應；并且全基因組選擇育種還允許育種者提前獲得具有優(yōu)越染色體片段的種畜。因此，在不降低育種值估計準確性的前提下，全基因組選擇可縮短世間隔，加快遺傳改良的速度提高其效率，降低測定的成本［9］。

自全基因組選擇概念提出之后，已成為遺傳育種領域的研究熱點，許多畜牧業(yè)發(fā)達國家先后展開了對全基因組選擇的研究及應用。新西蘭、美國和澳大利亞應用全基因組選擇方法，對于剛出生公犢?；蚪M育種值的準確性可達到75%。在2010年，實施全基因組選擇的國家包括奧地利、波蘭和澳大利亞。目前，全基因組選擇育種已經(jīng)廣泛應用到奶牛育種中，肉牛育種也開始嘗試應用全基因組選擇育種，但有效地應用全基因組選擇育種還具有很大的挑戰(zhàn)性。隨著SNP檢測技術的完善及成本的降低，使得全基因組選擇方法的應用成為了可能，成為繼BLUP和標記輔助選擇方法之后新的育種方法［9－10］。

2.5 克隆技術與肉牛育種

克隆一般分為胚胎克隆和體細胞克隆。1987年，牛的胚胎克隆獲得成功，10年后，1997年世界首例體細胞克隆綿羊多莉誕生，隨后體細胞克隆各種動物相繼出現(xiàn)，時至今日全世界已有數(shù)千頭體細胞克隆牛誕生。在國內(nèi)，這方面的研究也取得了豐碩的成果。2001年3月，中科院動物研究所主持的“家畜的無性繁殖（克?。表椖吭谏綎|省曹縣五里墩村悄然拉開序幕，對130頭母牛實施了克隆胚胎移殖，結果有12頭受體牛“懷孕”，數(shù)量之多，居世界之最，2002年1～2月，我國第一批克隆牛相繼在五里墩村誕生，它標志著我國成年體細胞克隆牛實現(xiàn)了零的突破。隨后，2003年中國農(nóng)業(yè)大學獲得了10頭體細胞克隆牛，2005年廣西大學良種牛南方繁殖中心有體細胞克隆水牛的降生，2006年內(nèi)蒙古大學獲得了體細胞克隆牛和轉(zhuǎn)基因克隆牛；2008～2010年間，內(nèi)蒙古大學課題組選擇了世界頂級的肉牛良種日本和牛種公牛的耳緣細胞為供體細胞，再把這些細胞通過體細胞克隆技術構建成克隆胚胎，有5頭克隆犢牛降生；2010年7月，內(nèi)蒙古大學大動物研究中心與內(nèi)蒙古科維爾有限公司聯(lián)手育出轉(zhuǎn)基因克隆肉牛。這種牛因剔除了肌肉生長抑制素基因（Myostatin），從而與其他牛相比產(chǎn)肉量更多，肉質(zhì)優(yōu)良［11－12］。

目前，國內(nèi)的肉牛尤其是優(yōu)質(zhì)肉牛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展相對落后，高檔牛肉基本依賴進口，其主要原因是我們還沒有形成自己的優(yōu)質(zhì)肉牛品種。規(guī)模化的優(yōu)秀種公牛的克隆成功，為進行肉牛的快速擴繁提供了優(yōu)秀的遺傳資源，為現(xiàn)存優(yōu)秀肉牛的快速擴繁提供了技術支持，為我國肉牛的快速育種和轉(zhuǎn)基因動物育種奠定了理論與技術基礎。

2.6 肉牛轉(zhuǎn)基因育種技術

1983年小白鼠轉(zhuǎn)基因成功以后，隨后各種轉(zhuǎn)基因動物相繼出現(xiàn)。1990年，美國Genzyme Transgene公司通過原核顯微注射法獲得了世界上第1頭轉(zhuǎn)基因牛。2005年抗乳房炎轉(zhuǎn)基因牛的誕生，2009年生產(chǎn)高比例的抗原特異性人源抗體的轉(zhuǎn)染色體牛的出生，這些標志著轉(zhuǎn)基因育種進入了新的發(fā)展歷程。在肉牛育種方面，轉(zhuǎn)基因技術主要應用于提高肉牛的抗病能力和改良肉牛品種以提高肉牛的生產(chǎn)性能［13］。

1）提高肉牛的抗病能力：2004年，日美聯(lián)手利用基因工程手段培育出對瘋牛病具有免疫力的牛，這種轉(zhuǎn)基因牛不攜帶普里昂蛋白或其他傳染性蛋白。2006年，萊陽農(nóng)學與日本山口大學合作，成功地培育出2頭抗瘋牛病的轉(zhuǎn)基因奶牛。2007年，Richt研究組通過基因打靶技術將牛的PRNP基因雙位點滅活，獲得了抵抗瘋牛病的轉(zhuǎn)基因牛。2008年，我們國家啟動了?？共∮N轉(zhuǎn)基因重大專項，現(xiàn)已獲得轉(zhuǎn)基因牛100多頭。

2）改良肉牛品種以提高生產(chǎn)性能：轉(zhuǎn)基因技術可用于改造動物的基因組，提高家畜的經(jīng)濟性狀，如加快生長速度，提高瘦肉率，改善肉質(zhì)，提高飼料利用率和抗病力等。轉(zhuǎn)基因技術用于育種，不僅可以加快改良進程，提高選擇效率，而且不會受到有性繁殖的局限。2003年，Brophy等轉(zhuǎn)入β－酪蛋白和κ－酪蛋白基因，由此培育的轉(zhuǎn)基因奶牛所產(chǎn)的奶中β－酪蛋白含量提高了20%，κ－酪蛋白的含量也增加了一倍。人們利用轉(zhuǎn)基因技術把有利基因轉(zhuǎn)移到肉牛中，使肉牛帶有外源基因，且能夠在后代中表達出來，對肉牛業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高有重要作用。2009年，國家轉(zhuǎn)基因肉牛新品種培育重大專項課題組在肉牛實施了轉(zhuǎn)ω－6脂肪酸脫氫酶基因的轉(zhuǎn)基因工作，并獲得后代。隨著基因工程技術的不斷發(fā)展，轉(zhuǎn)基因技術將會不斷得到完善，這項技術必將在未來的肉牛育種中發(fā)揮巨大的作用。

3 中國肉牛遺傳育種問題與展望

目前，我國肉牛育種與國際同行相比，存在著過于分散、簡單重復、規(guī)模小等問題［14］。利用現(xiàn)代生物技術對我國優(yōu)良的地方黃牛品種進行改良，是培育我國肉牛有效途徑和方法。大規(guī)?，F(xiàn)代研究設施、新技術、新方法已在牛新品種培育及現(xiàn)有品種改良上發(fā)揮著越來越重要的作用，因此，我國急需建立一體化的國家肉?；蛴N中心，為擴大規(guī)模發(fā)展基因育種提供平臺。

由于我國存在畜禽遺傳資源保護投入不足、設施與手段落后、相關科研工作滯后、缺乏對種質(zhì)資源特性的深入研究、對地方牛品種優(yōu)良特性發(fā)掘不夠、保護與開發(fā)利用脫節(jié)、缺乏創(chuàng)新機制等原因，造成中國地方牛品種資源流失嚴重，這對中國和世界遺傳資源都是重大損失。與此同時，隨著中國市場經(jīng)濟的發(fā)展，大量高經(jīng)濟性能外來牛品種的進入，地方牛品種資源的多樣性所面臨的形勢將更為嚴峻。因此，我國急需建立中國黃牛保護性育種的長久機制。目前，單核苷酸多態(tài)性（SNP）分析在牛遺傳多樣性評估、品種資源的分類、保存和利用方面發(fā)揮著重要作用。通過對牛遺傳多樣性的研究，可以更全面更科學地了解品種的遺傳結構、生活背景及其進化歷史，探討牛品種瀕危的原因和現(xiàn)狀，提出合理的保種措施。

隨著分子遺傳學、分子生物技術、數(shù)量遺傳學和計算機技術的飛速發(fā)展，針對中國肉牛生長發(fā)育性狀、繁殖性狀、肥育性狀、胴體及肉質(zhì)性狀等經(jīng)濟性狀開展分子育種技術與常規(guī)育種技術結合與應用，并利用克隆和轉(zhuǎn)基因育種新技術，必將進一步加大主效基因的選擇力度，加快肉牛育種的進程，提高育種的精確性，促進中國肉牛業(yè)的發(fā)展。

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