国内外生猪育种对比及启示

作者 | 魏鑫  中信建投期货农产品事业部

本报告完成时间  | 2021年3月22日

一、生猪良种繁育体系介绍

我国是世界上生猪生产第一大国, 但我国在生猪育种技术方面还远远达不到世界领先水平,生猪生产率与发达国家相比存在很大差距。在所有相关技术中,生猪良种对决定生猪生产率水平发挥着巨大作用,是影响生猪生产率的主导技术。因此,通过提高种猪性能及其利用效率对生猪生产率的提升十分必要,过去单纯对我国生猪产业的关注应扩大到对整个生猪良种繁育体系的发展。

一个完整的生猪良种繁育体系包含核心群、扩繁群和商品群组成的金字塔形层级系统,以及政府、科研机构和其他服务机构(如种猪性能测定中心、遗传评估中心、种公猪站、各类合作组织等)。其中,核心群位于金字塔层级的顶端,是遗传基因的源头,个体数量最少;扩繁群位于中层,实现核心群后代数量的扩张,并将遗传基因向下传递;商品群位于底层,实现遗传基因性状的表达,这三者属于核心主体。政府职能在于提供公共物品以补偿外部性和创造有利的发展环境,科研机构在于为品种生产与应用提供知识和技术支持,其他机构的职能主要取决于市场导向的自发分配。

图:生猪良种繁育体系基本框架

数据来源:《中国生猪良种繁育体系组织模式研究》,中信建投期货

二、如何选育种猪?

生猪育种工作的主要任务就是对现有的优良品种系统地选育提高,选择出具有生产性能和经济价值高的优良基因型群体,并将其优良基因逐步传递到生产的商品群。

对于种猪性能的优良程度通常会进行科学的遗传评估,避免肉眼观察带来的谬误和表型与遗传的差别,比如一部分性状主要受遗传控制(如胴体成分等),而繁殖性状(产仔数等)主要受遗传和环境的共同影响,仅仅依靠表现型是不能保证筛选出品质更优的个体,而遗传评估可以更加科学的评定。

遗传评估中会对猪种进行估计育种值(EBV)的测定,育种值指种畜的种用价值,在数量遗传学中把决定数量性状的基因加性效应值定义为育种值,而个体育种值的估计值就叫做估计育种值,更为直接的理解就是某个体所具有的遗传优势与群体平均值的差距。对于日龄和背膘厚来说,EBV的值越小越好,代表了其相对达到100KG的日龄更少,且背膘厚度更低,而产活仔数的EBV值则越大越好。

在EBV的基础上,根据不同性状的经济加权值可以加总得到综合选择指数。一般来说,父系指数强调生长速度和廋肉率等,母系指数强调繁殖性能且兼顾生长速度和廋肉率。

图片

近年以来,全基因组选择技术也逐渐在生猪育种领域发挥强大的作用,基因组选择技术是利用覆盖全基因组与性状相连锁的标记信息,通过标记效应的求解和加和,得到个体基因组估计育种值(GEBV),从而达到对种畜进行准确选择的目的。该技术率先在奶牛的育种中成功实现,节省了公牛后裔测定的成本,缩短世代间隔,且通过扩大或者共享参考群提高性状选择的准确性。从2012年起,一些大型生猪育种公司已经开始应用该项技术,以PIC为例,2013年开始正式应用该项技术,采用GeneSeek芯片进行检测,平均每年检测约10万个个体,并对核心群所有公猪都进行检测。就效果而言,育种选择的准确性显著提高,背膘厚、总产仔数指标的选择准确性提升了30%以上,整个基因组选择的准确度提高了35%,每头猪的价值增加值也在逐年递增。在我国“十三五”规划中,基因组选择技术也被列为了主要发展的育种技术之一,在奶牛、猪等主要农业动物育种中已经启动了相关科研项目。

图:PIC公司每头猪的价值增加趋势

数据来源:PIC,中信建投期货

三、国内育种体系发展

第一阶段:从20世纪初至1971年,我国已经开始逐渐引入外国猪种,虽尚未开始展开实质性的育种改良工作,但是一些必要的前期准备工作已经就绪,提出了初期的育种方针和原则。

据有关文献记载,早在1900年德国人已在张家口和青岛等地引入了大白猪;1913年,位于张家口的第一种畜试验场中饲养有巴克夏猪;19世纪30年代,我国陆续引入了波中猪、泰姆华斯猪和杜洛克猪等近十个外国猪种;在20世纪50~60年代,我国也多次从国外引进长白等纯种种猪。

1954-1956年,各地区畜牧兽医相关部门、科研单位和农业类高校对地方优良家畜品种进行调查,编写了《祖国的优良家畜》,其中将东北民猪、华北定县猪、项城猪,华东金华猪、华中宁乡猪、西南内江猪、华南梅花猪等猪种都收入在内。

1959年,农业部提出了“本品种选育与杂交改良并举,全面开展家畜家禽育种工作”的方针,确定了生猪育种的3项基本原则:适合国民经济发展需要、适合当地自然条件和保证猪种原有优良特性。

第二阶段:1972—1990年,生猪良种繁育体系初建成阶段。1972年,农业部牵头组织“全国猪育种科研协作座谈会”召开,由各省、自治区、直辖市参加的全国猪育种科研协作组成立,制定了《全国猪育种协作规划》,提出了《关于猪种选育若干技术问题的意见》。1973年,协作组进一步提出了“加强地方品种选育,积极培育新猪种”的方针,这一时期,育种主要以杂种群为基础,培育出一批新品种,如上海白猪、北京黑猪、新金猪等。

随着生活水平的提高,人们对猪肉的需求量大幅增加,并且逐渐向瘦肉型转变。1978年,从美国直接引进了杜洛克和汉普夏猪,1980年,从丹麦引进了长白猪,这样从国外直接引进种猪加速了我国的瘦肉型猪的育种工作。从70年代中期开始,全国范围内开始推行“三化”,即“公猪外来化、母猪地方化、商品猪杂交化”的二元杂交模式,结束了过去混乱无序的杂交状态,中国生猪良种繁育体系开始相继建立。

80年代以来,国家科学技术委员、农业部以及各省市相关部门多次将商品廋肉猪生产及配套开发列为重点攻关项目,优选出了多种优良的杂交模式,比如“六五”项目商品瘦肉猪科技攻关研究针对我国市场需求和养殖条件筛选出8种优良的杂交模式,截至1990年,我国共育成了23个品种,并筛选出一大批优秀配套系。与此同时,商品猪的规模化生产程度开始提升,一批中外合资、中外合营的大型工厂化猪场在南方各省相继建立,更加先进的设备、饲料喂养技术、高素质从业人员等优势条件在一定程度上拉动和促进了良种繁育体系的发展。

第三阶段:20世纪90年代至今,我国种猪生产主体和经营方式发生了转变,并且以“杜长大”为杂交方式的瘦肉型生猪品种开始大规模扩散。

1990年前后,政府大力促进生猪规模化养殖程度的提升,全国各省市出台相关的投资和补贴政策,促进建成了一大批规模化商品猪场,1996—2000年,国家设立“主要畜禽规模化养殖及产业化技术研究与开发”国家重点科技攻关项目,大力推动生猪养殖的科技进步和产业发展,同时也促进了饲料业、食品加工业的发展。

随着规模化程度的提升和养殖技术的改善,生猪良种作为商品可以形成稳定的经营利润,促使种猪生产主体发生了转变,从过去靠国家补贴的事业型生产转变为企业生产。生产经营种畜禽的单位和个人,满足相应条件后,可以向畜牧行政主管部门申领《种畜禽生产经营许可证》,工商行政管理机关凭此证依法办理登记注册后可从事生猪良种生产。而在一些国有种猪场转为企业化经营后,也不再核拨相应经费,整体育种主体形成由国营、集体和民营组成的多元化结构。

除了经营主体的转变,市场的需求导向决定了良种的选择,虽然我国在生猪良种繁育过程中先后培育了超过40个品种,但综合品种性能和稳定性而言,大约克夏、长白、杜洛克和汉普夏等国外品种的优势明显。进一步地,随着粮食和土地等基础生产资料的日益紧张,提高生猪生产效率的需求更为迫切, 21世纪后,我国逐渐显露出对高性能种猪的需求和核心群种质资源供给能力不足的矛盾。农业部于2009年出台了《全国生猪遗传改良计划》及其配套实施方案,旨在通过促成全国或地区范围内种猪企业间的联合育种提升企业的竞争力和发展水平。我国选后遴选了105家(现为89家)国家生猪核心育种场,成立联合育种协作组,开始实施全国性种猪遗传评估,生猪育种的进程开始显著加快。

四、国外育种体系简介

目前,国际上生猪的育种体系主要包括三类:一是以美国的国家种猪登记中心(National Swine Registry,NSR)、加拿大的遗传改良中心(Canadian Centre for Swine Improvement,CCSI)为代表的小公司联合育种体系;二是以丹麦等为代表的由政府育种项目介入的国家育种体系;三是以英国的皮埃西(Pig Improvement Corporation,PIC)为代表的专业育种公司。

这些大的种猪育种组织或者跨国公司建立了完善的育种技术体系,持续开展性能测定,专注于新技术的研发和投入,建立了自己的研究院,形成了研发、生产、销售一条龙服务体系的模式,具备极强的国际竞争力。

美国

美国种猪测定和遗传评估体系主要包括两个方面:美国国家种猪登记协会、种猪性能测定和遗传评估系统。美国国家种猪登记协会(National Swine Registry,NSR),于1994年成立,提供包括育种技术、育种改良、品种评估、系谱登记等服务。协会依靠相同的工作人员、标准化的系统来提供服务,保证系谱准确和维持品种纯度,为进行全国统一的表型测定和联合育种奠定基础,从而使美国生猪育种信息系统化并得以共享。

种猪性能测定和遗传评估系统(STAGES),于1985年由NSR利用系谱登记费用资助成立。通过收集生猪品质的数据信息,使相同品种生猪能够利用全球相关数据,上传到标准化的遗传评估系统中进行评估,利用不同群体的遗传关联实现有效的联合评估,进而可以直接比较不同群体育种,并供客户参考。

美国形成了全国化的种猪登记和性能测定系统,使得种猪信息可以快速分享传播,高效的数据和信息网是维持美国种猪育种行业蓬勃发展的关键。

加拿大

加拿大养猪业的飞速发展,得益于建立的良好育种体系,主要包括加拿大种猪改良中心(CCSI)、加拿大育种者协会(CSBA)等。

加拿大种猪改良中心(CCSI),于1994年成立,提供表型数据测定和收集、遗传评估、基因组选择等服务。在表型数据测定与收集方面,CCSI指导各地区改良中心完成种猪性能测定,并将测定获得的数据均上传至CCSI数据库,并进行联合遗传评估;在遗传评估方面,CCSI每周对各品种种猪进行性状遗传评估;在基因组选择方面,CCSI会每周进行基因组选择,已经实现了从原始基因型数据到最终获得个体基因组育种值的过程。

加拿大育种者协会(CSBA),主要提供育种系谱数据服务,并负责维护种猪育种系谱数据库。加拿大国会制订动物系谱法案规定,所有在加拿大培育的纯种畜禽都必须进行登记,而且有相应的行业标准。所以,加拿大纯种猪的系谱上同时拥有CSBA和加拿大农业部的表示,因此CSBA注册的种猪系谱数据具有很高的信誉。

在过去,加拿大也是一个引种大国,经过长年发展,该国已培育出了独特的优良种猪,不仅摆脱了对外依赖,也逐渐成为种猪输出国。加拿大育种养殖的快速发展,得益于其国家育种体系的建立,其国家数据库拥有庞大的数据资源和互联网共享、具有先进的遗传评估方案、准确的目标性状评估。因此,加拿大的育种发展对我国相关产业发展具是很好的参考。

丹麦

丹麦的育种体系主要包括人工授精站和育种体系,前者为全国提供生猪配种服务,后者主要通过测定站和猪场以保证种猪的性状和品质,并建立起以现场测定为主、通过中心测定站和人工授精站建立遗传联系的性能测定和遗传评估体系。

完善的猪育种体系、统一的种猪测定、公猪站精液供给和先进的疫病防控使得丹麦种猪育种工作科学且高效,育种体系快速传递了优良基因,从而提高了全群的生产性能和遗传进展。丹麦的国家种猪繁育体系管理完备、实施有效,其培育的种猪性状、品质优良,在全球上位居前列。

皮埃西(Pig Improvement Company,PIC)公司

PIC公司,成立于1962年,是当下全球最大的种猪育种公司,专注于育种技术,是最早应用分子育种技术进行母猪繁殖性能选育,也是最早应用基因组选择技术的种猪育种公司之一,自成立起持续进行了近60年的性状测定和选育工作。

PIC持久的遗传改良计划取得了巨大成效,核心群后代销售到全球各类企业。同时公司根据市场需求,也在不断调整供应配套系种猪,开发适合不同地域、生产条件和市场需求的组合。另外,扩繁群和商品群的性状数据也验证了选育出的优良种畜在不同环境下表现出的优秀品质。

从上面三类育种发展历程来看,一个完备的、可以服务于产业的育种体系,不仅需要育种技术的发展,还需要形成整个产业的信息网和数据库。其中加拿大实现了从无到有,从有到强的发展,的发展历程很值得我国进行参考,我国目前育种技术发展水平低,整个生猪养殖产业的行业集中度低,散户养殖占比高,有能力进行育种优化的企业少,并且就我国生猪产业现状来看,进行育种的潜在收益低,整个生猪育种仍处于“育种—退化—再育种—再退化”的境地之中,生猪育种发展道路任重而道远。

五、国内外种猪性能对比及启示

我国种猪性能趋势

我国生猪育种体系较国外晚起步几十年的时间,目前的主流做法仍然是从国外引进核心种猪,“杜长大”的三元杂交模式被广泛采用,即以杜洛克作为终端父本,利用长白×大白二元杂交母猪作为母本进行三元杂交生产商品猪。目前,国际大型种猪公司和国内生猪育种企业更多地以育成品种为基础,根据各自的目标进行已有品种的选育和提高,或进行品种内的品系培育,而在对种猪的性能评估方面,主要的参考指标有达100kg体重日龄,达100kg体重背膘,产仔总数和产活仔数,下面分别对我国的这几项性能指标进行分析。

据全国种猪遗传评估信息网数据,从达100kg体重日龄来看,杜洛克公猪达100kg体重日龄从2016年的165.66天降到2019年的162.52天,共减少3.14天,达100kg体重校正背膘从2016年的10.34mm增加到2019年的10.42mm,从结果上看增加了0.08mm,但是整个过程呈现先降后升,在2017年为最低;母猪的日龄从2016年的167.71天降到2019年的165.92天,减少1.79天,其背膘从2016年的10.63mm增加到2019年的10.78mm,增加0.15mm,也是在2017年达到最低值。

同样地,长白猪达100kg体重日龄从2016年起至2019年也是有所下降,但是下降幅度不及杜洛克猪,公猪的背膘厚度有所下降,但是母猪的背膘厚度却没有有效降低。

大白公猪达100kg体重日龄从2016年的166.79天下降至2019年的164.79天,降幅达2天,大白母猪达100kg体重日龄从2016年的169.59下降至2019年的167.85,降幅达1.74天,稍低于公猪。从背膘厚度来看,大白公猪从2016年的10.34mm提升了0.08mm,大白母猪从2016年的10.63mm提升了0.15mm。

图:杜洛克种猪性能(2016-2019)

数据来源:全国种猪遗传评估信息网,中信建投期货

图:长白种猪性能(2016-2019)

数据来源:全国种猪遗传评估信息网,中信建投期货

图:大白猪性能测定

数据来源:全国种猪遗传评估信息网,中信建投期货

从繁殖性能来看,无论是杜洛克、长白还是大白猪,总产仔数量在过去几年中均有所提升,杜洛克从2016年的月均9.51头,提升至2019年的月均9.69头,长白猪从11.73提升至12.37,大白猪从11.82提升至12.87。相比之下,杜洛克的产仔性能还是要稍低一些,总产仔数仍然不足10头,提升幅度也不如长白和大白,这一点在产活仔数上也同样有所体现。

图:种猪繁殖性能(2016-2019)

数据来源:全国种猪遗传评估信息网,中信建投期货

对比国外种猪性能

虽然在过去几年中,我国的种猪性能在逐渐提升,但是与国外相比,仍有一定的差距。以法国AXIOM公司为例,在2017年,大白猪月均总产仔数能达到16.3头,长白猪月均总产仔数15.3头,杜洛克月均总产仔数9.69头,均明显高于我国的种猪繁殖能力,在生长速度上,大白猪达100kg日龄155天,长白猪达100kg日龄154天,杜洛克达100kg日龄145天,领先我国10天以上。

图:法国AXIOM公司种猪性能

数据来源:中信建投期货

近期,中共中央发布的2021年中央一号文件中指出,“今年将‘加快构建现代养殖体系,保护生猪基础产能,健全生猪产业平稳有序发展长效机制’”,在“现代养殖体系”中,生猪良种繁育体系是十分关键的一环。

展望未来,国外育种体系的领先有许多值得借鉴的地方,一是成熟完善的一体化育种体系,包含了性能测定、数据传输与管理、遗传评估和育种等操作的流程化整合;二是严谨持续的性能测定和表型数据收集,数据是育种工作中的核心之一,国外顶尖育种公司都具有50年以上的育种数据积累,并且除了生长、繁育性状之外,对肉品质、胴体组成、剩余饲料采食量等新性状进行测定,实现经济、生态和社会效益之间的平衡。在育种理念上,企业会根据市场需求和群体性能对育种目标和选育性状不断地进行更新和调整;三是充分利用我国丰富的猪种资源,创制育种新素材,我国是全世界拥有家猪品种最多的国家之一,这些都是我国未来生猪育种的重要基因库,为创造具有市场价值的新品种提供了素材。

参考资料:

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来源:CFC农产品研究,如有侵权,请留言联系删除。

农业部办公厅关于进一步加强非洲猪瘟风险防范工作的紧急通知(农办医〔2017〕14号)-大畜牧

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