【智惠农民】非比“鲟”常的遗传改良加速器——基因组选择

鲟鱼是一种古老的鱼类，个体大，寿命长。目前，全世界有包括西伯利亚鲟、施氏鲟、俄罗斯鲟，还有我国特有的中华鲟、达氏鲟等27个鲟鱼种和亚种，都是被列入《国际濒危动植物种贸易保护公约》（CITES）附录II的保护动物。其中，长江白鲟已于去年7月被正式宣布灭绝。

鲟鱼具有非常高的经济价值，特别是鲟鱼籽酱号称“黑黄金”，在国际市场供不应求。由于鲟鱼性成熟晚，即使养殖条件下性成熟年龄缩短一半，也要6年以上，导致育种周期太长，从而限制了优良品种的选育。种业是农业的“芯片”，育种一直是农业革命的先导，培育优良鲟鱼品种对于保障粮食产量、改善粮食品质、提升农业生产效率意义重大。

鲟鱼（西伯利亚鲟）和鱼子酱（来自网络）

动物育种的核心是尽可能准确地估计个体育种值，所谓的育种值，也就是个体作为种鱼的价值，在这里大家要注意，育种值只能估计，而不能准确得到，各种育种手段的改进都是围绕着如何提高育种值估计准确性来进行的。

传统的动物育种方法，犹如“伯乐相马”，通过动物的外在表现进行选择，此方法选择准确性低。随着数量遗传学和育种理论的发展，20世纪80年代左右，育种学家Henderson提出了最佳线性无偏预测法（Best Linear Unbiased Prediction, 简称BLUP），BLUP方法有效利用所有表型和亲属信息（系谱信息），提高了个体育种值估计的准确性，并在猪和奶牛育种中得到了广泛应用，为许多重要性状的遗传改良做出了巨大贡献。

我们常说“路遥知马力”，只有等马儿跑多了才知道它的速度，BLUP方法对有的性状育种周期长、准确性低，如低遗传力性状（如抗病性状）、难以度量的性状（如饲料利用率）、限性性状（如怀卵量性状）、不能早期度量的性状（如使用寿命）、需要屠宰才能度量的性状（如肉质、胴体组成），需要通过新的育种手段进行突破。

如果说BLUP方法是以前的绿皮火车，那么基因组选择（Genomic selection, 简称GS）就是现在的高铁。基因组选择是2001年育种学家Meuwissen提出的新一代育种方法，该方法根据已知动物群体的基因信息和表型信息，应用一定的数学模型，对表型未知的动物的育种值做出合理的预测。

绿皮火车（BLUP）和高铁（基因组选择）（来自网络）

也就是说，以前的BLUP方法仅利用了表型和系谱信息，而基因组选择不仅利用了表型和系谱信息，还能利用基因信息。应用的信息比原来多了很多，哪种方法更准确肉眼可见。基因组选择最先是应用在奶牛的育种上，我国于2012年首次使用基因组选择对奶牛进行遗传评估。随着近几年测序技术（用于检测动物基因信息）的不断发展，基因组选择在水产育种领域也开始得到应用，取得了较大进展。

基因组选择的最大优势是，可以在动物个体早期，甚至出生前就可以进行准确的育种值估计，不需要等动物长大，实现早期选种，早期淘汰，从而极大地节约饲养成本，缩短育种需要的时间，尤其对于育种周期长的鲟鱼。时间是育种工作最大的成本，这也是基因组选择的最大优势。

基因组选择另一个优势是，提高育种值估计的准确性，BLUP方法利用系谱信息无法准确估计个体间亲缘关系，而基因组选择通过利用基因信息，可以更准确地估计个体间的亲缘关系，从而达到提高育种值估计准确性的效果。因此，基因组选择在鲟鱼上的应用，不仅可以提高育种值估计准确性，而且能大大缩短育种周期，是鲟鱼遗传改良的加速器。

北京市农林科学院水产科学研究所研究人员首次利用来自26个全同胞家系的3430尾具有生长记录的俄罗斯鲟群体，开展了基因组选择研究。结果表明，相比于BLUP方法，利用基因组选择方法育种值估计准确性提高了12%，并且育种周期能够缩短4年左右。该研究表明基因组选择在鲟鱼育种中具有较大应用前景，是缩短鲟鱼育种周期和提高育种效率的有效途径。

利用基因组选择早期选择优秀亲鱼

目前很多人对转基因技术有很大的排斥，基因组选择技术不涉及任何对原有遗传信息的改变，和转基因技术没有任何关系。这项技术对于普通人的意义在于，能够使鲟鱼产品（如鱼子酱）的价格降低的同时，品质得到提升，让我们更有口福并实现鱼子酱自由。同时基因组育种对抗病性状的选择，可以减少很多疾病的发生，从而使抗生素的使用量得到降低，让大家品尝到绿色、安全的鲟鱼产品。

育种需要时间的积累，虽然普通人看不到直接的效果，但这些改变会潜移默化地影响很多人的生活。这也是育种工作者最大的成就！

出品：科普中国智惠农民

监制：光明网科普事业部

作者：宋海亮 北京市农林科学院水产科学研究所副研究员

审核专家：胡红霞 北京市农林科学院水产科学研究所研究员

策划：姜楠