2基因组选择技术的概念和应用情况
2．1基因组选择技术的概念
基因组选择(GenomicSelection，GS)方法是利用基因芯片技术实现规模化的SNP标记多态检测。基于各国积累的大量后裔测定遗传评估结果，实现单个遗传标记或多个遗传标记构成单倍型的遗传效应估计。随着基因组计划的不断发展，相关研究在全基因组范围内发现了数量巨大的SNP标记，该成果为遗传学提供了丰富的数据资源。同时也为育种实践提供了新思路，即利用高密度覆盖基因组的SNP标记多态信息，基于连锁不平衡的理论估计基因组全部染色体片段的遗传效应，进而预测新生动物的遗传价值，实现早期选择。基因组选择的方案利用现代分子生物学技术，突破了传统标记辅助选择(MAS)仅能准确验证部分QTL信息的瓶颈，而且检测成本不断降低，目前已逐步成为一些畜牧业发达国家新的育种策略。
2．2基因组选择技术的应用情况
2．2．1北美奶牛基因组选择的应用情况由于美国的相关机构和育种企业在美国农业部的统一协调，北美地区在奶牛基因组选择的研究与实践方面发展迅速。由于美国和加拿大奶牛的遗传联系性较高，两国联合构建了由3576头荷斯坦验证公牛构成的资源群体(并保持增长)，采用IlluminaBovineSNP50芯片进行标记基因型检测。标记基因型效应的估计采用传统的BLUP法和改进的Bayesian法进行。基因组育种值(GEBV)的计算同时考虑系谱信息与基因组预测信息，采用选择指数法的原则进行合并。在美国地区公布的基因组育种值结果中，各性状基因组育种值的平均可靠性达50%以上，远高于传统父母均值的预测可靠性。2009年1月份，美国首次公开发布奶牛基因组选择的评定结果，并且完全接纳基因组信息作为官方种公牛评定发布的信息来源，即综合传统评定结果与GEBV进行公牛排名。
加拿大奶牛基因组选择项目由加拿大圭尔夫大学的家畜遗传改良中心(CGIL)、加拿大奶业网(CDN)与美国相关机构合作同平台开展。2009年8月份，加拿大首次公布其育种体系下的奶牛基因组选择遗传评估结果。对于青年公牛和青年母牛，加拿大公布的基因组育种值综合考虑系谱信息与直接基因组评估值(DirectGenomicValue，DGV)(性状平均权重比例为35∶65)平均可靠性达60%;对于成母牛(无后代女儿信息)综合考虑传统育种值(EBV)和DGV(性状平均权重比例为45∶55)平均可靠性达70%;对于具有后代女儿信息的成年母牛和验证公牛考虑EBV与DGV的性状平均权重比例为50∶50，平均可靠性达90%。加拿大奶牛育种组织对于基因组育种值的应用相对谨慎，所发布的官方公牛排名仍使用传统后裔测定育种值进行排序，仅对各公牛进行基因组育种值的标注。对母牛而言，加拿大官方同时公布传统育种值排名及基因组育种值排名，以供参考。
2．2．2欧洲奶牛基因组选择的应用情况欧洲地区国家众多，拥有悠久的奶牛养殖历史，在基因组选择领域同样发展迅速。受限于各国有限的群体规模(特别是优秀验证公牛的后裔测定成绩积累)，部分国家采用联合形式进行奶牛基因组选择项目的开展，并且在2009年秋季初步组建包括德国、法国、北欧以及荷兰在内的欧洲联合基因组选择体系(EuroG-enomics)。
近年来，荷兰奶牛育种技术的研发处于国际领先水平，以CＲV公司为代表的奶牛育种企业对包括基因组选择的先进奶牛育种技术起到有力支撑。2009年，荷兰地区奶牛基因组选择的参考群体为近1600头验证公牛，采用自主设计的基因芯片(近6万个SNP)进行基因组标记基因型的测定，其中用于基因组选择的有效标记数达4．75万个。标记基因型效应采用基于Gibbs抽样的方法进行计算。荷兰地区基因组选择的研究表明，相对于父母均值(ParentAver-age，PA)，乳蛋白率基因组育种值可靠性高出33%，其他性状的可靠性也均有显著提升。于2008年8月份，荷兰官方公布奶牛基因组育种值成绩(综合考虑系谱与基因组信息)。2009年7月份，CＲV公司采用Insire品牌开始销售基因组选择青年公牛的冻精，出于谨慎，产品以打包形式进行出售，即最少同时选择6头基因组选择公牛，购买总计60支以上的冻精产品包。
2009年8月份，德国首次官方公布荷斯坦牛的基因组育种值评估结果，但仍使用传统后裔测定育种值作为官方公牛排名的唯一标准。德国奶牛基因组选择项目由德国荷斯坦牛协会(DHV)和数据中心(VIT)为主联合运行，资源群体规模近4000头，基于BLUP法进行SNP效应估计。结果表明，DGV、生产性状的GEBV可靠性可达75%;低遗传力性状，如女儿繁殖力的GEBV的可靠性也可达59%。德国荷斯坦牛的育种体系结构严谨，测定和各项记录广泛，奶牛次级性状基因组选择的发展具有相对优势。
2009年6月份，法国正式公布奶牛基因组选择的评估结果。该项目具体由法国农业科学院(INＲA)执行，资源群体规模约2000头。与其他国家的基因组选择策略不同，法国对其原有的MAS体系进行升级。通过基因组信息的分析，在MAS模型中增加对性状影响较大的主要SNP标记信息，使用原有体系进行动物基因组育种值的估计。法国对于官方奶牛基因组信息的发布保持谨慎，使用单独列表进行公布。
丹麦、瑞典、芬兰形成联合育种体系(VikingGe-netics)，于2009年7月份官方公开发布奶牛基因组评估的结果，其资源群体规模约3000头。青年公牛的基因组育种值采用分级形式表示，区别于验证公牛。作为欧洲奶牛基因组选择项目发展的里程碑式事件，欧洲联合基因组选择体系(EuroGenomics)于2010年3月份，由合作伙伴共同组建IlluminaBovineSNP50芯片为基因组SNP标记检测通用平台，参考群体规模为16000头验证公牛的联合项目，群体融合北美与欧洲地区的荷斯坦牛遗传血统，构建几乎完整覆盖荷斯坦牛遗传变异的基因组选择资源群体。资源群体公牛的后代女儿超过1900万，信息完整可靠。结果表明，欧洲联合后的基因组育种值估计可靠性将提高约10%。该项目的顺利实施与开展极大提升了欧洲在奶牛基因组选择领域的竞争优势。
2．2．3澳洲地区奶牛基因组选择的应用情况澳大利亚和新西兰是大洋洲主要的奶牛养殖国家，其中奶业更是新西兰的支撑产业。2008年，新西兰首次公开发布基因组选择结果，首次发布的基因组育种值可靠性为50%～55%。同年包括荷斯坦牛、娟姗牛以及新西兰杂交(Kiwicross)在内的主要奶牛品种，使用基因组选择公牛精液的比例达15%。新西兰同样使用IlluminaBovineSNPS0芯片进行基因组SNP标记的分型检测，总体测定规模达4500头(包括3个品种的青年公牛)，其中荷斯坦验证公牛近2400头。标记基因型的估计采用BLUP法进行。目前，新西兰官方公布的公牛基因组综合育种值的平均可靠性达60%左右。新西兰在使用基因组选择青年公牛上，保持谨慎乐观的态度，目前新西兰最大的奶牛育种公司(LIC)官方建议购买使用成组的基因组选择公牛，以保证群体实现预期遗传进展的可靠性。据LIC公布数据，使用18头可靠性在60%左右的基因组选择青年公牛，其总体可靠性可达98%。
澳大利亚的奶牛基因组选择项目所构建的参考群体规模相对有限，约为800头。标记检测同样采用IlluminaBovineSNP50芯片。在相关报道中，澳大利亚采用BLUP法以及多种基于Bayesian的方法对本国奶牛基因组选择的可靠性进行评估。但局限于其资源群体规模，其综合育种指数ASI(AustralianSe-lectionIndex)与APＲ(AustralianProfitＲanking)的基因组预测可靠性分别约为45%、54%，单个性状的基因组育种值估计可靠性则相对较低。
2．2．4国际奶牛基因组选择的发展前景奶牛基因组选择的育种方案，极大地突破了奶牛育种世代间隔的约束瓶颈，提高传统育种效率，进而为奶牛育种企业提高效益提供新途径。通过基因组选择可以实现初生公牛的早期选择，进而可以节约待定青年公牛的养殖成本，提高乳用种公牛的平均选育效益。通过直接销售基因组选择公牛的冻精，不仅缩短了奶牛育种的世代间隔、增加遗传进展，同时更直接降低了奶牛育种企业的运行成本，增加企业收益。因此，奶牛基因组选择受到各国相关企业的大力支持，发展异常迅速;但同时以欧洲和加拿大为代表的许多国家也纷纷表示目前完全使用基因组选择公牛具有一定风险。除美国以外，开展奶牛基因组选择的国家不约而同地选择打包销售或者单独发布结果的模式，以规避或提示相关风险。参考相关研究，影响奶牛基因组选择可靠性的主要因素包括使用标记的数量或密度以及标记与功能基因之间的连锁不平衡关系、参考群体的规模及信息的可靠程度、性状本身的遗传特性等。在现有客观条件下，用于奶牛基因组选择的标记数量或密度基本达到要求，检测自动化且成本逐步降低，并有望在短期内再次实现突破性的技术发展。欧洲联合基因组选择项目(EuroGenomics)的运行，建立起世界最大规模的奶牛基因组选择资源群体。同时随着各地区基因组选择项目的运行及数据积累，参考群体规模也将不断扩展。从理论基础与实践形势分析，基于基因组选择的奶牛育种体系，由于育种企业的现实与预期利益支撑，以及体系本身的育种效率优势，该领域有望在短期内构架起为各国奶牛育种体系所共识的标准常规模式，进而带动奶牛育种行业的整体产业升级。
(中国农业大学动物科技学院，王鹏;黑龙江省家畜繁育指导站，张凯，孟宪宝)
