歷時十餘年 完成湖羊從南方引入北方乃至全國風土馴化 王維民團隊和湖羊種業的「中國芯」

湖羊45K液相晶片

剛剛過去的2023年，蘭州大學王維民教授團隊研發的湖羊高性能基因組育種晶片——「華羊芯」完成全面測試並開始量產。日前，這一喜訊向社會公布。項目組歷時十餘年，完成了湖羊的風土馴化和品種育種工作。

「華羊芯」建立了適於我國綿羊育種的、具有完全自主智慧財產權的基因組育種技術體系，研製出適用於本土湖羊基因測定的具有完全自主智慧財產權的液相晶片，實現了我國在綿羊基因組育種領域比肩國際同行的重大突破。

1 「湖羊北養」是一場接力跑

近些年來，隨著國家草原生態保護力度的加大，放牧養羊的空間不斷被壓縮，舍飼養羊的比重日益增大。但西北綿羊普遍繁殖力相對低，很難滿足規模化飼養的需求。

為了找到更加適合西北地區舍飼的綿羊品種，蘭州大學王維民教授團隊於2012年開始了對舍飼羊品種的篩選。經過對不同綿羊品種開展長期多維度的適應性觀察，團隊最終將目標對準了太湖流域一帶的高繁殖力品種——湖羊，並聯合甘肅農業大學、武威市畜牧獸醫科學研究院、民勤縣畜牧獸醫工作站等相關技術力量組建了湖羊選育擴繁和高效利用關鍵技術項目組。

「湖羊不僅繁殖力高，且生存適應性強，非常適合大規模舍飼。」團隊負責人王維民教授介紹，湖羊一般兩年可生3胎，每胎約2至3隻，最多可達6隻，是當前我國舍飼養羊的首選品種，也是目前市場占有率最高的綿羊品種。

然而，將長期舍飼於南方的湖羊成功引種至氣候差異較大的甘肅，還需要實踐和證明。

2012年，項目組在質疑聲中從積累原始數據入手，經過兩年適應性觀察，項目組發現，湖羊的生長速度、繁殖率、生理生化等各項指標都證明其適合在西北地區大規模舍飼。

2014年，項目組育種研究步入正軌。

科學選育要有準確的測定數據作支撐。在開展性能測定、遺傳評估的基礎上才能選種、選配。選育之後還要有配套的繁殖調控技術、疫病防控技術、飼養管理技術來作保障。而羊只性能測定是整個育種工作最關鍵也是最困難的環節，沒有性能測定就難以準確地選出好種。「育種就是通過選優去劣選出好種羊，再給它找個好『對象』，然後產出更好的羊羔。」王維民說。

當前，我國綿羊的基因組選擇技術的研發和應用明顯不足，嚴重製約了我國羊種業以及產業的高質量發展。突破綿羊基因組選擇技術和高通量智能化性能測定技術，將顯著提升我國綿羊核心種源自主育種效率，加速群體遺傳改良進程。

「性能測定是測定待選羊只具有重要經濟價值的性狀數值，這是一切育種工作的基礎。」王維民說，這項工作不僅投資大、周期長，還很枯燥，稱重、屠宰、數據記錄，循環往復。由於性能測定站集中測定周期為100天左右，所以使得這項工作恰好撞上了「酷暑與嚴寒」，即春季選羊、酷暑屠宰測定；秋季選羊，寒冬進行測定。而這項工作王維民他們一干就是9年，累計投入23.5萬人時。

2 打造肉羊種業的「中國芯」

在長期的跟蹤觀察中，團隊積累了大量關於湖羊表型特徵和基因測序的相關數據，並研發出圖像識別技術。這些技術不僅降低了羊只性能測定工作難度，也大大提升了測量準確性。

「一開始我們沒有自己的性能測試站，一年只能測200隻；後來在民勤有了自己的性能測定站，從2022年最初的652隻，到2023年的近千隻。」在下一批接近2000隻的任務完成後，他們離五年內實現兩萬隻的目標又近了一步。目前，團隊已建立起萬級規模的、具有精準表型記錄和基因組遺傳變異信息的基因組選擇參考群，羊群來自全國8家國家湖羊核心育種場和4家規模化湖羊場。「全球羊基因組選擇參考群達到萬級規模的國家只有三個，紐西蘭、澳大利亞和我們。」王維民自豪地說。

要提升湖羊育種的準確性和效率，必須在技術層面實現突破。目前，國際上基因晶片有固相晶片和液相晶片兩種。固相晶片生產製造技術一直被國外壟斷，且價格高昂。「我們有了龐大的資料庫，為什麼不能製造中國人自己的育種晶片？」於是團隊轉換思路，開始設計液相晶片。

根據上萬隻湖羊的基因組數據系統分析，團隊逐步破譯了湖羊的基因組遺傳密碼，解析出優質基因與特定性狀的調控關係及其遺傳規律，最終研發出國內首款基於大規模參考群、具有完全自主智慧財產權的適於我國綿羊育種的高性能基因組育種系列晶片——「華羊芯」。與手機晶片不同，育種晶片其實是一種檢測工具，其背後的技術邏輯是通過探針檢測目標基因，「就像雷達一樣，把檢測物體放進去，它就能自動找出基因。」王維民說。

目前，國外進口的固相晶片市場價格在300元左右，而該項目團隊研發的液相晶片價格僅為進口固相晶片1/2左右。這款育種晶片不僅價格「親民」，而且在進入市場前的測驗中，準確性也非常喜人。在盲測階段，團隊收集了驗證羊只的血液，並通過該育種晶片進行了測定及遺傳評估，最終選出最好的種羊進行「排隊」，測定結果與羊場實際育種表現最好的羊是一致的。王維民還透露，目前「華羊芯」育種晶片的市場訂單已達69000張。

3 讓中國盤裝更多中國肉

種業是國家的基礎性產業。育種技術，是影響育種效率的最關鍵的因素之一。育種技術有了著落，但推廣又成了一個新問題。為此，蘭州大學和甘肅農業大學發起全國湖羊聯合育種組，開國內肉羊聯合育種之先河。通過種羊的跨場、跨地區乃至全國性的聯合遺傳評估，從而促成種羊的跨場選擇使用，實現優秀遺傳資源共享。

同時，為了推動聯合育種，將科技成果轉化為經濟效益，項目組聯合了數10家科研單位和50家余家種業企業，形成了產學研用緊密結合的選育擴繁利用體系。迄今，累計推廣湖羊種羊65萬隻，擴繁湖羊180萬隻。已將湖羊推廣到甘肅、新疆等8省區的500餘家企業和合作社。育種和產業的有效銜接，不僅讓湖羊成為了脫貧攻堅、鄉村振興進程中致富增收的「羊引擎」，也使得百萬農戶受益。

與此同時，團隊與合作單位還培育出「天華肉羊」新品種，選育了4個湖羊新品系，正在培育的新品種有「奧白肉羊」「金武肉羊」等，努力為種業振興貢獻更多力量。

為了不斷提高「華羊芯」的性能和市場認可度，團隊計劃將其每年更新一版。「我們的下一個目標是實現湖羊基因組選擇參考群5年內突破10萬隻。並希望儘可能地為我國綿羊種業科技自立自強賦能，讓中國盤裝更多中國肉。」王維民說。

通訊員 孔子俊 蘭州日報社全媒體記者 馬文艷 （項目組供圖）