8月9日,中國農業科學院專門召開華西牛肉牛新品種新聞發布會,宣傳我國“華西牛”綜合品質達到國際先進水平。此前,隨著農業農村部發布第498號公告,經國家畜禽遺傳資源委員會審定,由中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所主導培育的“華西牛”獲得了國家畜禽新品種證書,成為我國具有完全自主知識產權的專門化肉牛新品種。該品種的育成打破了當前我國肉牛核心種源嚴重依賴進口的局面,提升了國際競爭力,更標志著我國主導品種自主供種難、只能依賴國外的時代一去不返。
這個很有沖擊力的重大科技成果來之不易!俗話說“十年磨一劍”,許多著名科學家大都是用30年干好一件事。為了選育“華西牛”,我國科學家則整整花費了43年!令人驚嘆!
破解“役用”到“肉用”的難題
牛位于六畜之首,牛是農耕時代最重要的農耕動力,把勞動人民從繁重的耕作中解救出來,提高了糧食生產效力,推動了農業生產力的發展,推動了整個社會的進步。毫不夸張地說,牛養活了農耕時代的人類社會。牛不僅是農民家里最值錢的生產工具,也成為農民最愛惜、最善待的牲畜,甚至有人把牛視作神靈。
隨著經濟社會的快速發展,如今耕牛已經退出了農業生產第一線,但牛的肉用價值越來越得到重視。居民的牛肉消費量和肉牛業發展水平成為一個國家經濟和農業生產的重要標志,因此,如何把牛從過去的“役用”轉變為“肉用”,推動我國養牛業由傳統養殖向現代肉牛產業的跨越,是擺在科學家面前的一道世界難題。
上世紀80年代,我國的肉牛生產水平低、肉牛良種覆蓋面小、主導肉牛品種種源嚴重依賴進口,我國肉牛主導品種的核心種源70%以上依賴進口……這不僅僅影響了我們的小餐桌,更影響著國家重大戰略需求。雖然我國牛品種資源豐富,存欄量大,但產肉性能偏低,遠遠未能發揮出我國肉牛的品種和數量優勢。
其主要原因一是我國肉牛產業形成較晚,一直到上世紀80年代末才開始萌芽。二是我國本土黃牛長期的役用性能選擇,導致國內牛品種肉用性能長期受到忽略,產肉性能偏低。三是建國后的自主培育品種多為乳用或乳肉兼用類型,雖然在一定程度上推動了我國牛肉產量提升,但其生產效率與大型的專門化肉牛品種仍有較大差距。四是目前已培育的幾個專門化肉牛品種,其推廣范圍僅限于局部地區,育種群規模小,供種能力有限,所占市場份額小,不足以帶動促進全國肉牛產業發展。
面對這些問題,2002年-2003年,中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所針對我國東北、云南、湖北、山西和新疆等養牛大省進行了調查。當時,從美國康奈爾大學博士后學成回國的李俊雅研究員帶領其課題組經過調研、研究、實驗,將“三高兩廣”(高屠宰率、高凈肉率、高生長速度、適應性廣、分布廣)作為肉牛新品種的育種目標,立下了“破壟斷局面,興民族品牌,豐百姓餐桌”的理想。他們綜合考慮到母牛存欄頭數、改良記錄情況及工作配合積極性等多方因素,最終確定內蒙古烏拉蓋地區為“肉用西門塔爾牛”(2018年更名為“華西牛”)新品種培育基地。烏拉蓋地區地處錫林郭勒盟東北邊境烏珠穆沁大草原,位于烏拉蓋河、斯爾吉河、乃林河流域,水草豐美,適于養牛,是內蒙古自治區烏珠穆沁馬、牛、羊的主要產區之一,歷史上有扎格斯太牛(魚泡子黑牛),滿都寶力格牛(滿泉子貍牛)等地方牛種。烏拉蓋地區總面積七百五十萬畝,可利用的牧場六百五十八萬畝,屬草原地區,牧草以堿草為主,其次是針茅和菊科各類雜蒿等。
李俊雅說,“華西牛”培育工作起始于1978年,經過43年的雜交改良和持續選育,形成了當前體型外貌一致、生產性能突出、遺傳性能穩定的專門化肉用牛新品種—“華西牛”。其培育過程經歷了雜交探索階段(1978-1993年)、種質創新階段(1994-2003年)和選育提高(2004年-至今)三個階段。
雜交探索階段(1978-1993年):1978年在內蒙古科委項目支持下,利用當地蒙古牛和部分三河牛作母本,以兼用西門塔爾牛(來自德國和奧地利)、利木贊、夏洛來、短角牛、三河牛作父本,開展雜交組合篩選,期間針對個別組合選留雜種公牛進行復雜雜交,旨在培育適于高寒牧區草原放牧飼養的大型肉乳兼用型“烏拉蓋肉牛新品種”。通過生產性能、適應性、體型等指標的綜合評判,初步確定了(西×三)×(西×夏×蒙)組合,這一組合較符合“烏拉蓋牛”理想型標準,并形成了一定規模的群體。
種質創新階段(1994-2003年):隨著上世紀90年代我國肉牛業的迅速發展,1993年烏拉蓋牛群開始引入北美肉用西門塔爾牛凍精進行肉用性能提高,種群發展目標由原有的兼用牛調整為肉用方向。到2003年,經過兩世代改良,烏拉蓋牛群整體肉用性能穩步提升,形成了肉用西門塔爾牛占24/32血液,兼用西門塔爾牛占5/32血液,夏洛來牛、三河牛和蒙古牛各占1/32血液的“華西牛”早期群體。該群體體質結實,肉乳生產性能高,性成熟早,適應性強,耐粗飼、耐寒冷,是理想的肉牛新品種培育群體。
選育提高階段(2004年-至今):2004年中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所開始在內蒙古烏拉蓋組建“華西牛”育種核心群,在群內選擇公牛開展橫交固定,采用核心群、育種群和擴繁群三級繁育體系,將常規育種和基因組選擇技術相結合,利用開放式育種核心群模式開展選育。培育過程中,堅持“聯合育種,統一協調,全國一盤棋”的育種思路,群體生產性能大幅度提高,優秀種牛推廣數量不斷擴大。隨著育種工作的深入,育種群規模不斷擴大,先后有湖北荊門、內蒙古通遼、內蒙古赤峰、河南鄭州、云南昆明、吉林長春、新疆等地區、場站加入“華西牛”育種體系,實施統一登記制度,開展全國范圍的聯合育種。
2020年,“華西牛”烏拉蓋核心群達到26群,總數達3600頭。到2022年,全國“華西牛”核心場戶達41家,聯合育種企業總數達60余家。主要集中在內蒙古自治區的錫林郭勒盟、興安盟、通遼、赤峰,以及河南、湖北、吉林、云南、新疆等省(自治區)。目前,“華西牛”已開始第5世代的選育工作。
“華西牛”綜合品質達到國際先進水平
“華西牛”的育成能顯著提高我國肉牛的生產性能和有效提升育種群供種能力,生產性能和綜合品質達到國際先進水平,打破了肉牛業主導品種核心種源依靠進口的局面,是振興民族種業的有效措施,為肉牛產業助推鄉村振興提供了強有力的保障,也為下一步參與種業國際市場競爭打下堅實的基礎。
“華西牛”具有生長速度快,屠宰率、凈肉率高,繁殖性能好,抗逆性強,適應面廣,經濟效益高等特點,既適應全國所有的牧區、農區以及北方農牧交錯帶,也適應南方草山草坡地區。在寒冷和高溫高濕等環境下,都能表現出良好的生長發育性能。與國際同類型肉牛品種相比,“華西牛”的日增重、屠宰率、凈肉率均達到國際先進水平。
“華西牛”軀體被毛多為紅色(部分為黃色)或含少量白色花片,頭部白色或帶紅黃眼圈,腹部有大片白色,肢蹄、尾稍均為白色。公牛頸部隆起發達,頸胸垂皮明顯,體格骨架大,背腰平直,肋部方圓深廣,背寬肉厚,肌肉發達,后臀豐滿,體軀呈圓筒狀。母牛體型結構勻稱,乳房發育良好,母性好,性情溫順。
華西牛種公牛、種母牛圖
在河南、吉林農牧交錯帶飼養的“華西牛”改良牛以玉米秸、稻草等農作物秸稈為主要飼料來源。母牛和犢牛在自由采食秸稈的基礎上,平均每日補飼1.5kg左右的玉米可以取得較好的繁殖和生長效果。抗逆性表現為耐寒耐高溫高濕,在內蒙、云南、湖北等地區均生長發育良好。新品種耐寒能力尤其突出,在-30℃極低溫環境下,8頭牛強度育肥平均日增重仍能達到0.9 kg/d,最大日增重達到1.3 kg/d。在湖北飼養的“華西牛”及其改良牛,在環境溫度30℃,空氣濕度90%下,除呼吸頻率加速外,未見大量流涎、伸舌等應激反應,采食量未見明顯下降。
“華西牛”推廣期間,在內蒙、吉林、河南、湖北、云南及新疆等地共推廣種公牛599頭,推廣凍精約762萬劑,累計改良各地母牛305.2萬余頭,屠宰改良后代約250萬頭。
據現有數據分析結果顯示,改良后母牛繁殖成活率平均提升了約1.5個百分點,犢牛死亡率平均下降約1個百分點,僅此一項累計新增活牛頭數約4.57余萬頭,按斷奶犢牛平均1萬元/頭出售價格計算,新增產值約4.57億元。經“華西牛”改良后的蒙古牛育肥犢牛出欄重平均提升34 kg,按照每公斤32元計算,養殖戶平均每頭牛可增產1100元左右,生產效益共計提升約27.5億元。
育種核心技術從“跟跑”到“并跑”
“華西牛”的培育之路上李俊雅團隊遇上的第一個巨大難題,就是由于肉牛世代間隔長、繁殖效率低,且生產模式復雜、育種數據收集難度大,導致肉牛育種遺傳進展緩慢。
為此,李俊雅團隊建立了我國第一個“華西牛”基因組選擇參考群,率先將基因組選擇技術應用到肉牛育種工作實踐中,大幅提升了育種效率,最終實現了肉牛育種核心技術的“跟跑”到“并跑”。
從2007年參考群組建至今,團隊測定了生長發育、育肥、屠宰、胴體、肉質、繁殖等共6類87個重要經濟性狀,目前參考群體規模已達3920頭,創建了肉牛全基因組選擇分子育種技術體系,達到了國際先進水平,引領了我國肉牛育種方向。
同時,考慮到對重要經濟性狀進行遺傳評估的770K高密度基因芯片成本較高,團隊針對華西牛選育方向和育種目標,研發了一款專門化110K全基因組育種芯片,具有功能相關性、有效性、全面性和性價比高等優點,既降低了基因分型費用,擴大了基因組技術的應用范圍,又兼顧了主要經濟性狀基因組育種值評估準確度不低于60%的要求。
育種初步成功后,李俊雅的團隊又迎來了新的推廣難題,就是“華西牛”的育種群規模較小,嚴重制約了育種效率和育種進展。怎么樣才能在短期內迅速擴大育種群體規模呢?團隊經過集思廣益,最終創新性地把解決方案定為聯合育種。
從2003年起,團隊與合作意愿強、群體穩定、育種基礎好的15戶養殖戶建立了合作。2018年,成立了有22戶成員的烏拉蓋管理區博昊良種肉牛繁育專業合作社(含2家企業),負責“華西牛”基礎母牛群和核心牛群的管理,落實選配計劃,協助牽頭單位完成核心群選擇和性能測定等具體工作,到2022年,納入全國肉牛核心場41家,聯合育種企業總數達60余家,形成了“全國一盤棋”華西牛聯合育種模式。“華西牛”育種團隊不斷將先進育種經驗推廣至全國。
同時,為做好“華西牛”后裔測定工作,探索具有中國特色的肉牛自主育種體系,2015年成立了我國首個肉用牛聯合后裔測定聯盟,開創了我國肉用種公牛聯合后裔測定先河;2018年牧醫所指導組織河南省鼎元種牛育種有限公司、內蒙古奧科斯牧業有限公司、通遼科爾沁肉牛種業有限公司等24家育種單位,成立了“肉用西門塔爾牛育種聯合會(北京聯育肉牛育種科技有限公司)”,圍繞肉牛品種登記、生產性能測定、聯合后裔測定、分子育種技術和遺傳評估等工作,建立了肉牛生產性能測定平臺、肉牛育種大數據平臺、分子育種技術研究平臺、遺傳評估平臺和優質種牛推介平臺,切實服務全國肉牛育種工作。
“華西牛”的培育過程中,在李俊雅研究團隊的帶動下,逐步形成了以中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所和國家肉牛遺傳評估中心為研發中心,全國種公牛站、育種核心群、擴繁群積極參與的“華西牛”聯合育種體系,實現了研企緊密結合,種牛遺傳評估和遺傳交換等成果能夠及時轉化應用的發展新格局,并在聯合育種的推動下,逐漸健全完善了“繁育場+養殖場(企業)+規模養殖戶”一體化、高效繁育的育種體系。
同時,“華西牛”培育過程中十分注重品牌建設,通過種公牛拍賣會、網絡拍賣等形式,積極打造推廣“華西牛”品牌,提高品牌價值塑造。2018和2019年連續兩年,主辦了全國種公牛拍賣會,累計拍賣種公牛119頭,總拍賣額達1109.7萬元,單頭拍賣價格最高達到24萬元。同月齡“華西牛”較西門塔爾牛要多售出600-800元,品牌溢價累計新增產值約20億元。中試推廣表明,2016至2019年“華西牛”推廣期間,累計新增收益52.07億元,增產增效明顯。通過品牌建設極大增強了國內肉牛繁育企業、育種合作社和農牧民參與肉牛育種的積極性,極大推動了優質肉牛業的發展進程。
肉牛育種是一個極其漫長且艱苦的過程,僅在選育提高階段“華西牛”就經歷了4個世代的選擇,而每個世代需要4-5年時間,在這一期間又要不斷進行測定和選育,才將最優秀的生產性能固定下來。從40年前選定了研究方向,到20年前走出實驗室,常駐草原深處的烏拉蓋基地,在烏拉蓋基地的20年間,李俊雅研究員及其團隊是烏拉蓋牧民的朋友,是老師,也是學生。“最開始的時候,他們是來向我們學的。”一位60多歲的老牧民一想起20年前研究團隊初來的情形,依舊歷歷在目,“學怎么選牛,怎么養牛,后來,又教我們怎么選牛,怎么養牛。”研究團隊在了解了烏拉蓋的環境后,就從當地牧戶生產問題實際出發,從表型測定和系譜記錄等基礎工作入手,應用分子育種等先進的育種手段,專攻肉牛生長速度慢、繁殖效率低、表型數據收集難度大、持續周期長等一系列育種薄弱環節,最終育成“三高兩廣”的專門化肉牛新品種。
在烏拉蓋,李俊雅團隊不僅培育出了優質的“華西牛”,更鍛煉出了一支吃苦耐勞,能打勝仗,敢打硬仗的專門化育種人才隊伍,他們秉承老一輩育種人攻堅克難、篤定不悔的科學精神,如今也依舊堅守在烏拉蓋,依舊把“華西牛”培育工作作為畢生所向,持續攻堅克難,勇攀技術高峰。
“華西牛”品種驗收通過后,預計到2025年,“華西牛”每年可提供進站采精公牛400頭左右,我國肉牛自主供種率提升到70%。到2027年,每年提供優秀種公牛將達到500頭以上,自主供種率將達到80%,實現核心種源自主可控。
隨著“華西牛”的選育工作不斷進行,其生長速度快、產肉多的優點將會進一步提升,為肉牛種源國產化提供重要的種質保證,滿足肉牛種業內循環需求。同時,在市場商業育種模式的不斷推動下,按照當前遺傳進展推算,“華西牛”再經過5-10年選育提升,其生長速度、產肉性能和屠宰性能等主要肉用指標將媲美美國、澳洲等頂級肉用西門塔爾牛核心群。“華西牛”優秀個體凍精可以對外出口,直接參與國際市場競爭。