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造芯之路——国内首款肉鸡基因组育种芯片“京芯一号”诞生记

来源: 发表日期:2022-10-18 浏览量:2384
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农(nong)民日报·中国农(nong)网记者  焦宏 雷少斐


鸡基因组育种芯片“京芯一号”一经应用,就打破了国外垄断,推动国内首批自主培育白羽肉鸡品种之一“广明2号”的诞生。


2022年8月,白(bai)羽(yu)肉鸡(ji)高产高效(xiao)技术(shu)研讨会(hui)上(shang),赵(zhao)桂苹介(jie)绍“京芯一号”等(deng)核心技术(shu)在品种选育中发(fa)挥的作用。


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农民日报·中国(guo)农网记者(zhe) 雷少斐(fei) 摄


2022年第二届畜禽种(zhong)业科技(ji)创新峰会上,赢博电竞森工作人(ren)员介绍“京芯(xin)一号”育种(zhong)芯(xin)片。


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农民日(ri)报(bao)·中国农网记者 雷少斐(fei) 摄(she)


布莱恩·费(fei)根(gen)在《亲密关系(xi):动(dong)物如(ru)何塑造人类历史(shi)》一书中记载,大约(yue)1.2万年(nian)前,人们开始(shi)将野生动(dong)物驯(xun)(xun)化(hua)(hua)(hua)成家(jia)畜(chu)——山羊、绵羊、猪、牛(niu)等。再(zai)看家(jia)禽(qin),几千年(nian)时光中,人类将鸟(niao)类驯(xun)(xun)化(hua)(hua)(hua)成了鸡鸭(ya)(ya)鹅。鸡是从(cong)红原鸡驯(xun)(xun)化(hua)(hua)(hua)而来,鸭(ya)(ya)是从(cong)绿头鸭(ya)(ya)驯(xun)(xun)化(hua)(hua)(hua)而来,鹅则(ze)是从(cong)鸿雁和灰(hui)雁驯(xun)(xun)化(hua)(hua)(hua)而来。

  沧海(hai)桑田,陵谷变迁,漫长时光赋予了(le)人类改变物种的(de)力量。而如今,如何加快育种速度,选育出满足需求的(de)新品种,成为育种专家需要解决的(de)难题。

  目前(qian),借助(zhu)基因(yin)组单(dan)核苷酸标记(ji)(ji)(SNP)芯片,通(tong)过(guo)全基因(yin)组关(guan)(guan)联(lian)研究(GWAS),育种专家能(neng)够识别(bie)与复杂性状(zhuang)和(he)常见疾病关(guan)(guan)联(lian)的遗传(chuan)标记(ji)(ji)。

  育种领(ling)域的一场芯片浪潮(chao)正在涌动。借此,能够高(gao)(gao)效选育出产奶(nai)量更多(duo)的牛、出肉率更高(gao)(gao)的猪、产蛋量更多(duo)的鸡。

  在我国(guo)肉鸡(ji)(ji)育种(zhong)领域,SNP芯(xin)片研发(fa)与新品种(zhong)选育交织并(bing)进,国(guo)内(nei)首款自主研发(fa)的肉鸡(ji)(ji)基因组育种(zhong)芯(xin)片“京芯(xin)一号”一经应用,就打破(po)了国(guo)外垄断,推动国(guo)内(nei)首批自主培育白羽肉鸡(ji)(ji)品种(zhong)之一“广(guang)明2号”的诞(dan)生。

  而这款芯片背后(hou)的故事,精彩动人却少为人知。



Secret Weapon


  2019年3月(yue)的(de)一天晚(wan)上,赵(zhao)桂苹(ping)接(jie)到一个电话,让她如坠冰窟。

  这通电(dian)话来自广东(dong)佛山新广农牧有限公司(简称新广农牧)副总经(jing)理(li)冯甫(fu)荣(rong):“赵老(lao)师,董事会决定(ding)了,要(yao)把鸡全部‘砍掉(diao)’。”

  要“砍掉(diao)”的鸡(ji)(ji),就(jiu)是“广明2号(hao)”配套(tao)系的亲本鸡(ji)(ji)群(qun)——尚在选育进程(cheng)中的白羽(yu)肉鸡(ji)(ji)品种。

  其时,为(wei)培育出国产白(bai)羽肉(rou)鸡新品种(zhong),新广农(nong)牧联合中国农(nong)业(ye)科(ke)学院(yuan)北京畜牧兽医(yi)研究所(简称牧医(yi)所),已经育种(zhong)六七年。赵桂苹作为(wei)牧医(yi)所的(de)一名研究员,全面参与了这(zhei)项(xiang)工作。

  如果把鸡全(quan)部“砍(kan)掉(diao)”,就意(yi)味着多年的(de)努(nu)力全(quan)部付之(zhi)东(dong)流。

  焦急之际,赵桂苹联(lian)系上新(xin)广农(nong)牧董事长(zhang)梁(liang)尚根:“如果必须要(yao)(yao)终止这(zhei)个(ge)项(xiang)目,请一定要(yao)(yao)保留最重要(yao)(yao)的(de)几个(ge)品系。”

  梁尚(shang)根,正是(shi)新广农牧白(bai)羽肉(rou)鸡(ji)育(yu)种(zhong)的(de)启动(dong)者。改革开放早年,他从国外引进白(bai)羽肉(rou)鸡(ji),挣到(dao)了钱,也感受(shou)到(dao)了国外公司(si)(si)完全垄断鸡(ji)苗、国内失去议价权的(de)无奈。后来梁尚(shang)根凭借(jie)销(xiao)售(shou)黄羽肉(rou)鸡(ji),把(ba)公司(si)(si)做(zuo)大,再“把(ba)黄鸡(ji)上挣的(de)钱投入到(dao)白(bai)鸡(ji)育(yu)种(zhong)中”。

  育种多年未见收益,所以董事(shi)会要求放弃这(zhei)一项目。

  从年(nian)近(jin)花(hua)甲(jia)到(dao)年(nian)近(jin)古稀,梁尚根对白羽肉鸡(ji)育种倾注了不少心血,自然也不甘心就此折戟。

  最终,两人(ren)商定(ding)尽(jin)量多保留(liu)“广明2号(hao)”的(de)重要品系(xi)(xi),而不得不放弃暂时(shi)不重要的(de)其他品系(xi)(xi)。

  转眼(yan)到了7月份,农业农村部启(qi)动《国家畜(chu)禽良种联合(he)攻关计划》,要(yao)加快培育(yu)一批具(ju)有(you)自主知(zhi)识产权(quan)的突(tu)破(po)性畜(chu)禽新品种。其中,白羽肉(rou)鸡作为种源100%被卡脖(bo)子的品种,将(jiang)作为重点攻关项目(mu)。

  新(xin)广农牧的“广明(ming)2号”被选(xuan)中,如能达(da)到品种(zhong)审(shen)定要求,就可以进行生产性能测(ce)定和(he)中试饲(si)养,筹(chou)备新(xin)品种(zhong)认(ren)定。

  多年的(de)(de)坚守迎(ying)来了(le)曙光,但是一个新(xin)的(de)(de)问题摆在眼(yan)前(qian):因为之前(qian)“砍掉”了(le)不少鸡,选育群体数量不是很(hen)充足了(le)。

  要(yao)尽快启动新品(pin)种(zhong)认定程序,需要(yao)短(duan)时间内将现(xian)有群体扩繁,增加鸡群数(shu)量,满足测(ce)定和中试(shi)要(yao)求。

  为尽(jin)快完成扩繁,赵桂苹和(he)团队成员(yuan)一(yi)次次从(cong)北京前往佛山,与新广农牧(mu)人员(yuan)制定解决方案。

  一波(bo)未(wei)平,一波(bo)又起,为配合畜禽(qin)粪污(wu)治理要求,新(xin)广农牧(mu)在佛山的育(yu)种基(ji)地(di)需要搬迁(qian)到云南省弥勒市(shi)。

  1200公里,耗时(shi)3个月,才将(jiang)“广明2号”选育鸡群和素材全部转(zhuan)运完成。

  搬迁弥勒(le)后,赵桂苹团队和新广农(nong)牧争分(fen)夺秒,抓紧(jin)扩繁工作(zuo),愣(leng)是在(zai)半年(nian)多(duo)时(shi)间把鸡群(qun)扩繁了(le)10倍(bei),达到了(le)既定要(yao)求。

  事(shi)后(hou)回想起这(zhei)段历程,赵(zhao)桂苹(ping)心有余悸而又无(wu)比庆幸。

  “如果(guo)不(bu)(bu)是用了育种(zhong)芯(xin)片,一切都将(jiang)无(wu)可挽回,‘广明2号(hao)’不(bu)(bu)会(hui)出现在我国首批自主培育白羽肉(rou)鸡新品(pin)种(zhong)名单(dan)中,可能(neng)将(jiang)错过市场机遇,不(bu)(bu)会(hui)为人所知。”赵桂苹说。

  2017年,牧医所首(shou)创(chuang)的鸡SNP育种芯(xin)片(pian)“京(jing)芯(xin)一号”一经问(wen)世,就(jiu)应用(yong)到“广明2号”选育中。

  “‘京芯一号’为育(yu)种(zhong)(zhong)节省(sheng)了至(zhi)少(shao)3年时间。”赵桂苹认为,芯片应用(yong)后,加快了种(zhong)(zhong)鸡的(de)饲料报(bao)酬、产肉率和繁(fan)殖(zhi)性能(neng)的(de)育(yu)种(zhong)(zhong)进展,并在最(zui)后关(guan)头,最(zui)高限(xian)度地提升扩繁(fan)后的(de)鸡群性能(neng)。

  “应用‘京芯一号’育(yu)种(zhong)芯片,进行肉(rou)(rou)鸡全基因(yin)组选择,对育(yu)种(zhong)工作(zuo)起(qi)到(dao)巨大推动(dong)作(zuo)用:提高遗传评定(ding)准确性;缩(suo)短选育(yu)周期;减(jian)少不(bu)易测定(ding)表(biao)型的工作(zuo)量和成(cheng)本投入;实现标准化(hua)、自动(dong)化(hua)检测和数(shu)据分析等。”牧医所(suo)副所(suo)长、国家(jia)肉(rou)(rou)鸡产业技术体系首席(xi)科(ke)学(xue)家(jia)文(wen)杰(jie)表(biao)示。

  2021年12月,“广明2号(hao)”白羽肉鸡(ji)新品种发布会召(zhao)开,“京芯(xin)一号(hao)”育种芯(xin)片作为核心育种技(ji)术才渐为人(ren)知。

  为了(le)修炼(lian)这一(yi)“秘密(mi)武(wu)器”,牧医(yi)所鸡遗传育种团(tuan)队穿越了(le)一(yi)条无人之径,勇攀高峰,才摘得宝剑。



Inevitable Road


  正如科普作家悉(xi)达多·穆克吉所说,一旦人(ren)类认识到个体基(ji)因(yin)组编(bian)码(ma)的(de)本质,并(bing)且掌握了定向改变这(zhei)些编(bian)码(ma)的(de)技(ji)术,我(wo)们(men)的(de)未来将(jiang)发生(sheng)天翻地覆的(de)变化。

  1953年(nian)(nian),脱氧核(he)糖核(he)酸(DNA)结构被发现(xian),生物遗传的基因(yin)密码开(kai)始得到破解。20世(shi)纪70年(nian)(nian)代(dai)(dai),基因(yin)测序与基因(yin)克隆(long)技术(shu)问世(shi),代(dai)(dai)表着人(ren)类(lei)(lei)(lei)拥有“读取”与“复制”基因(yin)的能力(li)。20世(shi)纪80年(nian)(nian)代(dai)(dai),人(ren)类(lei)(lei)(lei)遗传学家开(kai)始使用基因(yin)技术(shu)鉴别人(ren)类(lei)(lei)(lei)疾(ji)病相关基因(yin),例如人(ren)类(lei)(lei)(lei)孕期(qi)检查(cha)中(zhong),可(ke)以利用DNA测序技术(shu)检测胎儿是否患有唐氏(shi)综合征等染色体疾(ji)病。

  世纪之交,全(quan)基因组(zu)关(guan)联分析开(kai)始(shi)得到应用。2010年前后,牧医所(suo)鸡遗传育种团(tuan)队也(ye)开(kai)始(shi)使用这(zhei)一(yi)技术研究肉(rou)鸡性(xing)状遗传密码。

  在(zai)育种(zhong)工作(zuo)中,开(kai)展(zhan)全基(ji)因组关联(lian)分析,使用全基(ji)因组SNP芯(xin)片是(shi)性(xing)价比最(zui)高的(de)一(yi)种(zhong)方法。当时鸡SNP芯(xin)片在(zai)国际上推出仅有(you)两三年时间。这种(zhong)芯(xin)片最(zui)早是(shi)由荷兰瓦格宁根大学等(deng)机构(gou)研(yan)发,后来英国罗斯林研(yan)究(jiu)所开(kai)发了另一(yi)款标(biao)记密度更高的(de)600K SNP芯(xin)片。英国罗斯林研(yan)究(jiu)所就是(shi)在(zai)20世(shi)纪末创造出克隆(long)羊多莉的(de)机构(gou)。

  国内尚无鸡SNP芯片,赵(zhao)桂苹和团队成员研究(jiu)所用芯片均要(yao)从(cong)国外购买(mai)。

  “我们(men)当时用的一款(kuan)60KSNP芯片,每张(zhang)价格1000元(yuan)人民币(bi)左右,几年下来,买(mai)芯片花了至少200万元(yuan)。”赵桂苹说。

  价格偏高(gao),效果也(ye)不太理想。“可能由于国(guo)(guo)外芯片设计中选(xuan)用的品种不符合(he)国(guo)(guo)内研(yan)究实际,导致芯片应用效果不明显(xian)。”团队(dui)成员刘冉冉说。

  这(zhei)一切让育种团队意识到,使(shi)用国外芯片(pian)不是长久之计。

  2014年前(qian)后,SNP芯片开始在奶牛(niu)和猪育种(zhong)中得(de)到广泛(fan)应用,尤其(qi)是奶牛(niu)育种(zhong),使用效(xiao)果(guo)很好(hao)。

  赵(zhao)桂苹(ping)因此认为,奶牛和猪育(yu)种应用(yong)芯(xin)片已取得成(cheng)功,鸡育(yu)种也应该使(shi)用(yong)。

  育(yu)种团(tuan)队首先用国外(wai)育(yu)种芯片(pian)在北京油(you)鸡上做初步实验,发(fa)现(xian)有一定(ding)效果(guo)。“如果(guo)我们自己设(she)计(ji)芯片(pian),兼(jian)顾本土品种,选育(yu)效果(guo)将会(hui)更显著。”

  国内大(da)量鸡(ji)育(yu)种企(qi)业,对(dui)育(yu)种芯(xin)片有大(da)量需求(qiu),如果没有自己的芯(xin)片,国产新品种的选育(yu)将面临困(kun)难。

  赵桂苹和团队成(cheng)员下(xia)定决心,一定要研发出自己(ji)的育种芯片。

  芯(xin)片研发(fa)还未启(qi)动,质疑(yi)声(sheng)已经从学术界传来。

  当时(shi)学(xue)术界对是否要在小动(dong)物育种(zhong)(zhong)中使(shi)用芯片,存(cun)在很(hen)大争(zheng)论。有的人认为,牛、猪等大动(dong)物育种(zhong)(zhong)使(shi)用SNP芯片很(hen)合(he)理(li),因为这些动(dong)物单(dan)个价值大,但是鸡育种(zhong)(zhong)使(shi)用SNP芯片划不来,投入会比产出更大。

  育种(zhong)团(tuan)队(dui)使用(yong)芯片进行初步(bu)实验(yan)时,已经(jing)听到“有钱没地儿用(yong)”的评价,如今(jin)还要自(zi)研芯片,更是被推到了争论和质疑的风口浪尖。

  对于这种(zhong)(zhong)质疑,刘冉冉回忆,当时团队(dui)讨(tao)论认为(wei),芯片对鸡育种(zhong)(zhong)的(de)价值(zhi),不能(neng)凭单只鸡的(de)价值(zhi)来衡量,而(er)要考(kao)虑(lv)到行业整体(ti)规模。肉鸡繁(fan)育体(ti)系(xi),是(shi)金字塔式结构,按照“曾(ceng)祖代种(zhong)(zhong)鸡—祖代种(zhong)(zhong)鸡—父母代种(zhong)(zhong)鸡—商品代鸡”的(de)层级,数量逐渐放大。因此,一只种(zhong)(zhong)鸡的(de)性状(zhuang),会影响(xiang)千(qian)千(qian)万万的(de)后代鸡。

  “新(xin)技术探(tan)索存在争议是正常的,我(wo)们自己真正想明白了为(wei)什(shen)么要(yao)做这(zhei)件事,就没有再受(shou)到质疑干扰了。”刘冉(ran)冉(ran)说。

  在(zai)赵桂(gui)苹看来,是技(ji)术(shu)发(fa)展要(yao)求必须做这件(jian)事(shi),她注(zhu)意到,国际上很多(duo)白羽(yu)肉鸡(ji)育(yu)种公司(si)都在(zai)研发(fa)芯片了。

  “我们没有另(ling)外一条路,只能(neng)这(zhei)么走(zou)下去。”赵桂(gui)苹感到被一股力量推向这(zhei)条必然之路。

  2014年,在文杰、赵桂苹的带(dai)领下(xia),肉鸡(ji)育种(zhong)(zhong)团队启动了鸡(ji)全基因组SNP育种(zhong)(zhong)芯片研发。



Happen to have the same view


2016年2月初,来(lai)自西伯利亚的寒风还在北(bei)京城内徘徊,在城市西北(bei)角(jiao),中国农(nong)(nong)业大学(xue)图书(shu)(shu)馆一层的咖(ka)啡(fei)厅里(li)温暖如(ru)春(chun),书(shu)(shu)香、茶香、咖(ka)啡(fei)香相互混合,氤氲弥散。赵桂苹(ping)应中国农(nong)(nong)业大学(xue)教授刘剑锋之约赶(gan)来(lai)这里(li)。

  彼时赵(zhao)桂苹(ping)团队的芯片研发正在(zai)进(jin)行中(zhong),面临(lin)着资金短(duan)缺问题。

  芯(xin)片(pian)设计完成后(hou),需要从(cong)国外购(gou)买(mai)硬件(jian),将(jiang)信息标记(ji)到硬件(jian)上,但是订制(zhi)一批芯(xin)片(pian)硬件(jian)需要6000张起,需要至少先垫付180万元(yuan)。

  “作为科研单位的(de)(de)研发团队,我们只(zhi)能提供技术方案,从技术到产品,还(hai)需(xu)要借助社会资金,科研成果转化离(li)不(bu)开企(qi)业(ye)的(de)(de)力量。”赵桂苹说。

  在赵桂(gui)苹(ping)四处寻找资金之时,刘剑锋也在为猪(zhu)育种芯片(pian)研(yan)发寻找资金。他得知(zhi)一家公(gong)司有意投资畜禽育种芯片(pian),这才叫来了赵桂(gui)苹(ping),一同(tong)来见这家公(gong)司的董事长刘继(ji)强。

  这家(jia)公(gong)司(si)名叫赢(ying)博电竞 (简称赢(ying)博电竞森(sen)),由“80后”刘继强在2011年成立,为育种企业提供技术服务和产(chan)品,也在代理(li)国外(wai)基(ji)因芯片订制(zhi)服务。

  在(zai)与畜禽育种(zhong)企业合(he)作过(guo)程(cheng)中,刘(liu)继强看到国外(wai)(wai)产(chan)品并不完全适合(he)国内育种(zhong)群(qun)体(ti),而(er)国内企业严重(zhong)依(yi)赖国外(wai)(wai)育种(zhong)技(ji)术(shu),处境艰难。“在(zai)基(ji)因组(zu)育种(zhong)这个技(ji)术(shu)集约型行(xing)业,我们意识到需要(yao)贡(gong)献自己的一(yi)份力量。”刘(liu)继强说。

  三(san)人碰面后,不谋而(er)合。

  “赵(zhao)老师,您尽管去做吧,资(zi)金(jin)我来垫付。”刘继强告诉赵(zhao)桂(gui)苹。

  确定合作后,三人(ren)随即开始(shi)讨论(lun)芯片生产(chan)和(he)推(tui)广中可能(neng)会(hui)遇(yu)到(dao)的问(wen)题。

  资金问题有(you)了(le)着落(luo),赵桂苹(ping)开始担忧芯片的(de)销售问题。自己团队(dui)一年的(de)芯片需求只有(you)几百张(zhang),6000张(zhang)芯片卖给谁呢(ni)?企业(ye)投(tou)入资金,需要获得收益,不能(neng)让这笔钱打了(le)水漂。

  回想起(qi)当时面临的(de)诸多不确(que)定性,育种团队(dui)成员都认为赢博电竞森的(de)勇气和担当非(fei)常难得(de)。

  “赢(ying)博电竞(jing)森坚(jian)信国(guo)家实施种业(ye)振兴(xing)、实现育(yu)种强(qiang)国(guo)建设的(de)(de)决心,这是我(wo)(wo)国(guo)农业(ye)的(de)(de)未来(lai),也是我(wo)(wo)们上下游相关企业(ye)的(de)(de)未来(lai)。而(er)且,赢(ying)博电竞(jing)森多年(nian)来(lai)和(he)牧医所等(deng)机构合作(zuo),了解其拥有先进(jin)科(ke)研(yan)水(shui)平和(he)扎实数据基础,搭建了国(guo)内先进(jin)的(de)(de)鸡育(yu)种平台。”刘继(ji)强(qiang)说,“本土企业(ye)的(de)(de)责任、对国(guo)家种业(ye)振兴(xing)的(de)(de)信心和(he)对我(wo)(wo)国(guo)科(ke)研(yan)水(shui)平的(de)(de)信任,让赢(ying)博电竞(jing)森愿意从始至终地支撑育(yu)种事业(ye)。”



Genetic Roots


世界上没有(you)相(xiang)同的(de)两(liang)片叶子,也没有(you)相(xiang)同的(de)两(liang)只鸡。就(jiu)像人有(you)高矮胖瘦的(de)不同特征,鸡也会有(you)体型、生长速度、抗病能力等性状的(de)不同。

当科研人员把探求的视角,不断精细到生命更小单元,来寻找这种生命现象的本质原因,揭示代际遗传的奥秘,总是会感到震撼又着迷。

  DNA双螺旋(xuan)(xuan)(xuan)结构(gou),像是公寓里(li)盘(pan)旋(xuan)(xuan)(xuan)延伸的(de)螺旋(xuan)(xuan)(xuan)梯,构(gou)成螺旋(xuan)(xuan)(xuan)梯一层层梯级(ji)的(de)是数以亿(yi)计的(de)碱基(ji)。SNP就是不同个(ge)体(ti)DNA同一位置上的(de)碱基(ji)差异(yi),是一种遗传标记。找到SNP位点,就找到了生命差异(yi)的(de)基(ji)因源头(tou)。

  肉鸡育种团队(dui)要做的(de)(de),就是要将数万个DNA遗传(chuan)标记序列排列在玻(bo)片(pian)或(huo)特殊硅片(pian)上,固定形成SNP探(tan)针(zhen)阵列。芯(xin)片(pian)应用时,样本基(ji)因组与固定在芯(xin)片(pian)上的(de)(de)DNA标记序列发生碱基(ji)配对反应,就能够精准(zhun)鉴定基(ji)因信息(xi)。

  研发过程中,最(zui)艰难和重要(yao)的工作,就是从(cong)鸡的基因组里(li)寻找和筛选SNP位点。这些位点影响(xiang)着鸡的饲料报酬(chou)率、产肉(rou)率、肉(rou)品质(zhi)、抗病力(li)、繁(fan)殖能力(li)等性状。

  “要让(rang)芯片(pian)未(wei)来应用(yong)更广泛,在收集SNP位点(dian)的基础数(shu)据时,就(jiu)要考虑各种品种。”刘冉冉说。

  育种(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)团队(dui)搜集了9个国(guo)内(nei)外代表性(xing)品种(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的基因数(shu)据,包括(kuo)白羽肉鸡(ji)以及我国(guo)地(di)方鸡(ji)种(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。地(di)方鸡(ji)种(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)又(you)涵盖了偏肉用(yong)品种(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)清远鸡(ji)、文昌鸡(ji)、茶花鸡(ji)、芦花鸡(ji)、鹿苑鸡(ji)、大骨鸡(ji)等,以及蛋用(yong)品种(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)白耳鸡(ji)和仙(xian)居(ju)鸡(ji),保证了芯片的本土(tu)适用(yong)性(xing)。

  位(wei)点数(shu)据(ju)来源广泛,也意味(wei)着工作(zuo)量巨大。

  “团队成员都多(duo)多(duo)少少参与(yu)了(le)这些(xie)工作,不同(tong)研究(jiu)领(ling)域(yu)的老师(shi)都贡(gong)献了(le)各自领(ling)域(yu)的相关位点。”研究(jiu)家禽抗病问题的李(li)庆贺,则协助(zhu)提供了(le)部分抗病力(li)相关位点。

  在鸡(ji)育种中,抗病力是重要的选育指标,肉(rou)鸡(ji)产业对此有过惨痛的教训(xun)。我国(guo)(guo)曾经自主培育的白羽(yu)肉(rou)鸡(ji),2002年(nian)国(guo)(guo)内市(shi)场份额一度(du)达到55%以上,最终因疫病等原因无奈终结。

  “有的(de)鸡(ji)品(pin)种比(bi)较脆弱。如果我(wo)现在穿着(zhe)红色衣服,去鸡(ji)舍里跑一圈,可能(neng)就会有几(ji)只鸡(ji)‘崩(beng)溃’而死。”北京(jing)市平谷(gu)区一家养殖场的(de)员工说道。

  在家禽(qin)生产中(zhong),沙(sha)门氏菌、禽(qin)流感病(bing)毒、禽(qin)白(bai)血病(bing)病(bing)毒、马立(li)克氏病(bing)毒等(deng)是威胁鸡(ji)群健康的主要(yao)病(bing)原。针对(dui)这些(xie)疾病(bing),李庆贺(he)协助提供了3000多个(ge)位(wei)点(dian),这些(xie)位(wei)点(dian)能够让芯(xin)片选育出抗(kang)病(bing)力更强的种(zhong)鸡(ji)。

  在初步(bu)完成(cheng)数据收集后,育种团队还要从(cong)海(hai)量位点中不断(duan)筛选出最(zui)(zui)优位点,以实现(xian)育种芯片的最(zui)(zui)佳性能。

  在此过程(cheng)中,育种团队(dui)感受(shou)到(dao)越来越大的研(yan)(yan)发竞(jing)争压力(li),国外全(quan)基因组SNP芯片正在加速迭代(dai),国内也有机构跃跃欲试要(yao)开展研(yan)(yan)究。此外,团队(dui)逐渐(jian)与一些企(qi)业(ye)建立了(le)合作(zuo),感受(shou)到(dao)必(bi)须(xu)要(yao)尽快把(ba)芯片推广应用。

  2016年2月,育种芯片研发进入最后攻关阶段,团队成员都集中时间(jian)投(tou)入到(dao)研究中。

  “除了处理必(bi)要的(de)日常(chang)生活事(shi)务外,我们基本都会(hui)在实(shi)验(yan)室(shi),这(zhei)其实(shi)是(shi)科研工作的(de)常(chang)态。”刘冉冉说,大(da)家经常(chang)周末也会(hui)来(lai)实(shi)验(yan)室(shi)工作。

  眼看研究进(jin)展(zhan)没有达到(dao)预想速度(du),赵(zhao)桂(gui)苹(ping)万分焦急(ji),一边指(zhi)导和督促研究进(jin)度(du),还要(yao)不断与各(ge)个合作企业(ye)开会沟通。

  “赵老师全程(cheng)处于(yu)高能状态。”刘冉冉负责芯(xin)片(pian)设(she)计的(de)整体协调和汇总工作,每(mei)隔几天向(xiang)赵桂苹汇报进度。

  “一定要(yao)争一口气!”赵(zhao)桂苹说(shuo),支(zhi)撑她坚持下来(lai)的除了作(zuo)为一位农业科技工作(zuo)者的责(ze)任感(gan)外,还想(xiang)证(zheng)明自己能行、团队(dui)能行。

  对(dui)待畜禽科(ke)研(yan)事业,赵桂(gui)苹(ping)几十(shi)年来一直是(shi)咬(yao)紧牙关、从未(wei)松懈。20世纪80年代(dai)末(mo),赵桂(gui)苹(ping)考入张家(jia)口农(nong)业高(gao)等(deng)专科(ke)学(xue)(xue)校,50多人的(de)班(ban)级(ji)里,她是(shi)考上(shang)大(da)学(xue)(xue)的(de)3个女生之(zhi)(zhi)一。1992年大(da)学(xue)(xue)毕业后,赵桂(gui)苹(ping)被分配到(dao)国家(jia)家(jia)禽育种中(zhong)心,当时是(shi)隶属于原农(nong)业部的(de)白羽肉(rou)鸡种鸡场,工(gong)作4年后考上(shang)中(zhong)国农(nong)业科(ke)学(xue)(xue)院研(yan)究生,走(zou)上(shang)了畜禽育种的(de)科(ke)研(yan)之(zhi)(zhi)路。

  对芯片研究工作的严(yan)格、高效要求,让赵桂苹(ping)偶尔会有跟团队(dui)成员着急的时候,但事后往(wang)往(wang)会自责后悔。

  “赵老师把自(zi)己修炼成了‘六边形战士’,但是对我(wo)们(men)学生(sheng)像妈妈一样。”团队(dui)成员王巧说道(dao),“她其实舍不得(de)责备(bei)我(wo)们(men),有难题都是自(zi)己顶上去。”

  集中(zhong)攻关阶段(duan)虽(sui)然很(hen)辛苦(ku),但刘(liu)(liu)冉冉回忆起那段(duan)时间,却感到充实(shi)愉快。“集体工作中(zhong),我们团队成员合(he)作非常默契(qi),以至于我都想不起来那段(duan)时间遇(yu)到过什么困(kun)难了。”刘(liu)(liu)冉冉说。

  2016年11月,育种团队(dui)从(cong)1400万个SNP位点中,最终筛选出5.5万个位点,完(wan)成了鸡55KSNP芯片的设(she)计(ji)工(gong)作。

  “看,就是(shi)这个6746KB的(de)(de)文(wen)档,里面就是(shi)我们筛(shai)选(xuan)的(de)(de)位点。”刘冉冉打开了一个Excel文(wen)档,里面是(shi)5.5万条位点信息(xi),是(shi)育种团队两年多的(de)(de)奋(fen)战,以及在肉(rou)鸡育种领(ling)域长期积(ji)累的(de)(de)成果。

  “大(da)家在短(duan)时间内(nei)完成了一件(jian)非常困难的工(gong)作(zuo)。”赵(zhao)桂苹说。



Ultimate Goal

芯片设计(ji)完成后(hou),借助(zhu)赢博电竞(jing)森(sen)的(de)资金支持,2017年3月,6000张芯片顺利完成生产(chan)。

  第一次见(jian)到(dao)芯片,育种团队成员很兴奋。

  “就像怀孩子似的(de)(de),终于把它生出来了(le)。”赵桂(gui)苹(ping)形容自己的(de)(de)心情。

  “这个小(xiao)小(xiao)的(de)玻璃片,只有7-8厘(li)米长、2-3厘(li)米宽,乍一看,外人还真(zhen)看不出来背后付出了多少努力。”李(li)庆贺说。

  “赵老师,咱(zan)们芯片起什么名字呢?”刘冉冉问道。

  “这个芯片在北京(jing)诞生,就叫‘京(jing)芯一号’吧。”赵桂(gui)苹思索道。

  “京(jing)芯一号”一经推(tui)出,首(shou)批6000张很快售完,新广农牧在“广明2号”研发中使(shi)用了2000张,山东益生种畜(chu)禽股份有限公(gong)司订购了全部芯片并(bing)应用到育种中。

  为加(jia)快推广“京芯(xin)一(yi)号(hao)”芯(xin)片和全(quan)基因组选择(ze)技术,牧(mu)医所还推动成(cheng)立了肉鸡全(quan)基因组选择(ze)育种联(lian)盟,广东温氏(shi)南方家禽育种有限公司、江(jiang)苏立华牧(mu)业股份有限公司等(deng)8家单(dan)位成(cheng)为联(lian)盟成(cheng)员。

  走(zou)向市场(chang)并不意(yi)味着(zhe)研发(fa)的结束(shu),育种(zhong)团队一(yi)边收(shou)集市场(chang)反馈(kui),一(yi)边改进芯片(pian)性能。“‘京芯一(yi)号’目前(qian)升级(ji)到第三版,产品已经(jing)非常(chang)成熟了。”刘冉(ran)冉(ran)说(shuo)。

  在(zai)芯(xin)(xin)片(pian)推广(guang)中,文(wen)杰和赵桂苹感受到了(le)新(xin)的(de)挑战,不(bu)亚(ya)于芯(xin)(xin)片(pian)研发(fa)。

  许多国内鸡育(yu)种企业(ye)对(dui)全基(ji)因组SNP芯片(pian)仍处于(yu)观望状(zhuang)态。有些企业(ye)在育(yu)种中(zhong)尝试使(shi)用替代技(ji)术(shu),如简(jian)化基(ji)因组测序等。目前(qian)全基(ji)因组选择技(ji)术(shu)是(shi)最(zui)有效的,但是(shi)企业(ye)对(dui)技(ji)术(shu)缺(que)乏了解。

  还有些企业对芯片(pian)表现得很感兴趣,但是始终犹豫不决,认为芯片(pian)成本(ben)太(tai)高(gao),担(dan)心不能获得良好回报(bao)。赵桂苹认为,投入1年芯片(pian)成本(ben),能够加快2年的选育时(shi)间,还能够节省养殖成本(ben),其实性价比很高(gao)。

  随着(zhe)近两年畜禽育种的快速发展(zhan),也有些(xie)企(qi)业(ye)主动上门,要购买(mai)芯片(pian)。“市场竞争和技术发展(zhan),都在推动企(qi)业(ye)越来越关注(zhu)这(zhei)项技术。”赵桂(gui)苹说。

  目前,“京芯一(yi)号”已(yi)应用(yong)7.2万(wan)张(zhang),2022年预定总量达到了(le)10.6万(wan)张(zhang),在7家国家级核(he)心(xin)育(yu)种场应用(yong),并获得了(le)国家发(fa)明专利(li)和北京市新技术(shu)新产品(pin)证书。

  除应用于“广明2号(hao)”新品(pin)种培育(yu)(yu)外,“京芯一号(hao)”还分(fen)别(bie)在10家企业的选育(yu)(yu)工作(zuo)中应用,支撑了(le)“益生909”小(xiao)型(xing)白羽肉鸡(ji)等5个肉鸡(ji)新品(pin)种的培育(yu)(yu),有效地(di)缩短(duan)了(le)核(he)心品(pin)系选育(yu)(yu)的世(shi)代间隔,加快(kuai)了(le)13万余(yu)只选育(yu)(yu)核(he)心群的产(chan)蛋数、产(chan)肉率、饲料(liao)报酬等性状的遗传进展。

  对使用芯片的育(yu)种企业,育(yu)种团(tuan)队需要全程提供详尽的技术服务,帮助企业制定技术方案,培训技术人员。

  这近乎是一种公益行为,只为将新(xin)技术尽快(kuai)推广(guang)到所有育种企业中去。“这也是我们研(yan)究的(de)最终目(mu)的(de)和(he)最大意(yi)义。”赵桂苹说。

  “京芯(xin)一号”的应用(yong),不(bu)会止步于新品(pin)种(zhong)的育成,还(hai)将在新品(pin)种(zhong)的持续(xu)选(xuan)育和(he)市场推广中发挥重要作用(yong)。

  今(jin)年8月(yue),农业农村(cun)部(bu)办(ban)公厅(ting)印发(fa)《关(guan)于加快自主培(pei)育白羽肉鸡(ji)品种推广(guang)应用工(gong)作的通知》,要(yao)统筹(chou)各方力量,强化(hua)政策扶持,加快我(wo)国自主培(pei)育白羽肉鸡(ji)新品种推广(guang)应用。

  今年(nian)9月,中国农(nong)业(ye)(ye)科学(xue)院(yuan)白羽肉鸡(ji)研究(jiu)中心宣布成(cheng)立,11家高新(xin)技术研发机(ji)构和(he)(he)产(chan)业(ye)(ye)头部企业(ye)(ye),构建起白羽肉鸡(ji)研究(jiu)创新(xin)共同体。成(cheng)立大(da)会(hui)上,牧医所与赢博电(dian)竞森(sen)、河(he)北玖兴农(nong)牧发展有(you)限(xian)公司(si)分别签署了“京芯一(yi)号(hao)”育种(zhong)芯片(pian)专(zhuan)利(li)转(zhuan)让和(he)(he)肉鸡(ji)新(xin)品种(zhong)培育合作协议,合作金(jin)额达(da)1000万元,这(zhei)意(yi)味着“京芯一(yi)号(hao)”技术成(cheng)果转(zhuan)化进入新(xin)阶段(duan),市场化应(ying)用(yong)加速。

  同样(yang)在9月,中(zhong)国(guo)农业科学院发布了《2022年中(zhong)国(guo)食(shi)物(wu)与营养发展报告》,建(jian)议实施(shi)白肉(rou)增长计划,推动(dong)以禽(qin)肉(rou)和水产品为代(dai)表的白肉(rou)消(xiao)费(fei)和健康低(di)碳饮食(shi)。禽(qin)肉(rou)脂肪含量较低(di),不(bu)饱和脂肪酸含量较高(gao),在养殖过程中(zhong)饲(si)料转化(hua)率高(gao),对资(zi)源环(huan)境压力(li)显(xian)著小(xiao)于其(qi)他肉(rou)类产品。

  实施白肉增长(zhang)计划,新(xin)品种(zhong)创制和(he)技术创新(xin)尤为重要,“京芯一号”育种(zhong)芯片作为肉鸡育种(zhong)领(ling)域的关(guan)键(jian)核心技术,将为这(zhei)一战略提供底层(ceng)支撑(cheng)。

  保障优质蛋白供(gong)应安全,冲破肉(rou)鸡品种国际垄(long)断(duan),“京芯一号”是极限(xian)追赶的加速(su)器,也将是后发超车的弯道线。



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