每周科技串讲｜提高良种牛羊繁殖效率 推动牛羊产业健康发展

畜禽良种既是畜牧业现代化的基础，也是我国畜牧业发展中亟待加强的薄弱环节。良种繁殖速度慢、数量少，长期困扰着我国牛羊产业发展。牛羊繁殖效率低，一方面会导致优良牛羊品种的培育进程缓慢，另一方面限制了优良牛羊种畜的推广应用，导致牛羊生产效率难以快速提升。

如何提高良种牛羊的繁殖效率呢？其中最关键的是提高母畜卵子的利用效率，中国农业大学动物科技学院教授田见晖带领团队攻克了一系列技术难关，主持完成“良种牛羊卵子高效利用快繁关键技术”并大规模推广应用，并于2020年获得2020年度国家技术发明奖二等奖。

提高牛羊繁殖效率难在哪？

牛羊体内的卵子数量远比其一生中产仔数量要多，但由于单体母畜寿命有限，部分卵子根本没有“出场”机会。这对于携带优良基因的牛羊个体来说，无疑是极大的浪费。科研工作者想到，能不能将这些卵子提前取出，人工授精后再移植到普通母畜体内，是否能够通过这样的方式显著加快良种牛羊繁殖速度？

然而，牛羊卵子高效利用长期面临着三大技术难题：一是卵子核成熟调控机理不清，细胞核-细胞质同步成熟技术缺乏，导致体外卵子培养质量差；二是雌性胚胎死亡原因不明，技术上无从入手；三是体内排卵数量和时间不可控，导致效率低、成本高。

逐项击破 攻克技术难关

针对上述难题，田见晖教授团队历经十余载研究，终于完成技术攻关。

卵子体外成熟减数分裂过快，引发细胞核与细胞质成熟不同步，是卵子质量差的关键原因。为了攻克卵子细胞核-细胞质同步成熟这一难题，自上世纪80年代开始，国际上的众多团队就已经合成并筛选了20多种化学药物，试图通过影响细胞周期、蛋白质合成等多钟途径来达成目标。然而，这些药物都伴随着不同程度的毒副作用，导致其无法在产业中实际应用。

田见晖教授团队从牛羊卵子成熟调控的机制入手，历时超过8年，发现了牛羊卵子核—质同步成熟过程中的核心调控因子：C型钠肽分子。更重要的是，他们详细阐明了这一分子在卵子成熟过程中发挥的独特作用通路。在此基础上，他们创新性地提出“三步法”卵子核—质同步成熟的全新技术，完美解决了“卵子核质同步成熟”这一国际性难题。

体外胚胎发育异常同样长期困扰着家畜育种领域，尤其是雌性胚胎死亡率高的问题。由于其中机制不明确，一直无法得到有效解决。

经过7年不懈努力，田见晖教授团队发现，体外培养环境中维甲酸的缺乏会导致X染色体失活，最终导致雌性胚胎死亡。基于该理论，团队创建了维甲酸“生理窗口期”短时补偿技术，使雌性胚胎的存活率提高了50%，攻克了家畜繁殖领域长期以来面临的又一难题。

此外，研究团队还发明了牛羊精准排卵控制技术，创制三个排卵调控关键药物，实现了良种牛羊生产群的大批量扩繁。牛羊同期排卵率达90%以上，排双卵率比传统方案提高84%和40%。还研制了排卵控制-定时输精技术标准，利用自主药物产犊、产羔率分别达自然繁殖的1.4倍和2.1倍，在三元、光明、奥群等规模化养殖场累计应用高产奶牛75万头次、良种肉羊19万只次。

田见晖教授及其团队，攻克了长期以来困扰全球动物繁殖学和胚胎生物技术领域的难题，不仅带动了我国牛羊龙头种业企业良种牛羊大规模快速扩繁，推动了我国牛羊产业健康发展，还在多地建立示范基地，帮助广大农牧民增收，助力当地农牧业发展。

（文：西北农林科技大学博士 高玉琪、四川大学博士 牛明泽 把关专家：中关村国科现代农业科技创新研究院研究馆员 汤波）

中国科协科普部

新华网

联合出品