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该不利突变使猪肉糖原含量增加60%,他实现了种

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该不利突变使猪肉糖原含量增加60%,他实现了种

向遗传学高峰攀登

据悉,猪肉品质性状属复杂数量性状,受多个基因控制。鉴别数量性状的主效基因被认为是当今世界遗传学最为困难和最具挑战的任务之一。本研究发现的PHKG1基因是迄今国际上家猪遗传研究领域鉴别到的第三个复杂性状主效基因,也是国际上在农业动物中首个采用整合系统生物学方法鉴别到的猪经济性状因果基因。

黄路生算了一笔账:“中国生猪饲养量占世界总量的一半,猪种资源占全球总数的1/3,养猪产业在所有农业行业中总产值最高。然而,我国商业化生产的猪种95%以上核心种质依赖进口,不仅每年畜种引种经费大,而且也将国外猪种的某些病毒带进了国门。另外,我国生猪生产水平不高,平均肉料比为3.06∶1,离世界先进水平还有很大差距,而肉料比每下降0.1,全国生猪生产就可节约粮食720万吨,实现人均增粮5.5公斤。”

俗话说:五谷丰登,六畜兴旺,猪肉更是老百姓餐桌上不可缺少的食物。据统计,猪肉消费占了老百姓消费肉类总量的63%以上。但是,目前支撑我国养猪生产的核心种猪绝大部分是依赖进口。面对这样一种尴尬的境地,江西农业大学首席教授、博士生导师任军在种猪抗病育种方面的自主创新为我国在这一领域取得了突破性的进展。

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为了亲手采集第一手样品并确保猪种的纯正,他往往选择最偏僻的乡镇,甚至创下了连续乘车42小时的纪录……

为了取得第一手研究资料,任军和团队成员一起用了四年多的时间,足迹遍布全国24个省区,总行程达47万公里。他们翻山越岭,不畏艰辛,四上青藏高原,采集了68个猪种的12700份样品,建立了完善的中国地方种猪基因组DNA库。

猪肉是我国百姓消费的最主要的肉类,占肉类消费总量的60%以上。随着人民生活水平的不断提高,猪肉品质越来越受到广大消费者和生产者的重视,如何改善猪肉品质成为我国养猪行业生产以及百姓猪肉消费高度关注的科学问题。

精瘦的身材,黝黑的肤色,51岁的黄路生看上去从容而沉稳。

6月19日,远在英国参加学术研讨会的任军接受了记者的书面采访。

这一重要成果已申请国家发明专利,其相关论文也已近期发表于国际遗传学研究领域的顶级期刊《PloS Genetics》(2014, 10: e1004710)。研究工作由江西农业大学猪遗传改良与养殖技术省部共建国家重点实验室独立完成,江西农业大学黄路生院士和麻骏武博士为论文共同通讯作者,麻骏武博士及杨杰博士研究生为论文共同第一作者。

为了探索猪种经济性状形成的遗传基础,黄路生带领团队走南闯北,深入全国24个省市70多个地方种猪场,在母猪产房旁安营扎寨、轮班蹲守,全天候观察和记录母猪产仔后的系列“母性”和“护仔”表现。同时,在不同品种的近万头实验猪中开展400多项表型指标的测试工作,采集种猪在生产一线的真实数据。

家猪的重要经济性状绝大多数都是数量性状,受多基因的复杂调控和环境因素的共同影响,一般很难在众多候选基因中确定真正的主效基因。因此,鉴别数量性状的主效基因及其因果突变位点被认为是当今遗传学最为困难和最具挑战的任务之一。

日前,江西农业大学猪遗传改良与养殖技术国家重点实验室黄路生院士及麻骏武博士领导的课题组在猪肉品质遗传机制解析领域取得重要原创性成果。课题组经过近十年的努力,通过一系列严谨的遗传学分析,发现了导致我国养猪生产中瘦肉型商品猪产生劣质酸肉的主效基因及其因果突变位点:PHKG1g.8283C>A突变。该不利突变使猪肉糖原含量增加60%,酸度pH值降低0.2,进而导致猪肉系水力下降,水分流失量增加30%~40%,最终导致消费者烹饪和腌制加工损失。剔除该不利突变,可使瘦肉型商品猪的酸肉发生比例下降2%。据估算,利用该发现进行猪肉质性状的选育改良,我国每年可减少肉品加工损失至少3.65万吨,避免直接经济损失7.3亿元。因此这一发现不仅具有重要的理论意义,而且具有极显著的经济效益,对我国养猪生产中的肉质遗传改良具有重大推动作用。

该文是国际上首次采用新一代测序技术对家猪开展的深度基因组重测序分析,鉴别了4100万个基因组变异位点,其中52%为新发现的位点,为全球特别是中国地方猪种质特性遗传机制研究和优良基因资源挖掘提供了重要的基础性科学数据。同时,研究在X染色体上发现一个长达14mb的低重组区,南北方猪在位区域存在两种截然不同经自然选择的单倍型;而且北方猪单倍型很可能来自另一个已经灭绝的猪属,这是首次在哺乳动物中发现古老属间杂交导致适应性进化的遗传分子证据。近10年来这是首次以“亮点成果”的形式,在《自然—遗传》博客评论网站对农业动物遗传学研究成果进行的专题介绍。

在中国地方种猪基因组DNA库这个重要平台上,任军对中国地方猪毛色表型的分子遗传机理开展了长期系统的研究,揭示出TYRP1基因编码区的1个六碱基缺失是导致中国地方猪棕褐毛色形成的根本原因。该研究结果丰富了人们对哺乳动物毛色遗传分子机理的认识,实现了我国家猪因果基因鉴别的新突破。相关学术论文发表于Nature 出版集团旗下知名的遗传学杂志Heredity,该文还被国际猪遗传学的经典著作《The Genetics of the Pig, 2nd Edition》正面引用。

数据显示,我国国民肉类消费中猪肉约占65%,年消费约5000万吨。与之对应的是,由仔猪大肠杆菌K88造成的腹泻,每年致死率高达1%。以我国年均出栏7亿头生猪计算,即有约700万仔猪死于腹泻,经济损失巨大。

而正是这样一位年轻人,他实现了种猪遗传改良研究的重要突破,在很大程度上解了我国在这一领域的燃眉之急,也实现了我国种猪遗传改良的重要自主创新。他就是第十六届中国青年五四奖章获得者,农业部/江西省动物生物技术国家重点实验室副主任、江西农业大学首席教授、博士生导师--任军。

自从选择猪作为研究对象后,20多年来,他的足迹遍布大江南北——记不得走过多少村庄、观察过多少种猪……获得2016年度何梁何利基金“科学与技术进步奖——农学奖”,黄路生当之无愧。

十年来,任军教授和他所在的黄路生院士团队充分发挥了团队的协作精神,集思广益,群策群力,利用大量的实验样品,进行细致的表型测定和准确的基因型判定,结合正确的统计方法来获得可信的研究结果,并通过多角度的验证分析,以大量翔实的科学数据揭示出真正的主效基因。

黄路生指导学生进行实验

俗话说:五谷丰登,六畜兴旺,猪在六畜中占据了重要位置,猪肉是老百姓餐桌上的常见肉类,猪肉消费占了老百姓消费肉类总量的63%以上。中国是农业大国,也是世界第一养猪大国,猪的产量占全球总产量的一半。但是,目前支撑我国养猪生产的核心种猪绝大部分是依赖进口的,这一点不利于我国生猪种业安全的,种猪培育技术的自主创新迫在眉睫。

有了国际化的研究视野,还需脚踏实地的研究态度。黄路生笃信“笨鸟先飞”的科研哲学。

为事业,他和团队的足迹遍布全国20个省区,行程47万公里;求发展,他对我国种猪遗传改良进行了长达十余年的研究;寻突破,他多年的研究有力推动了我国健康高效养猪生产的可持续发展;得功绩,他为事业奋斗不止,成功之路印证了他的选择,献身畜牧业更令他今生无悔。他是井冈山下的赤子。他是赣江河畔的猪倌。

红土地上的追梦人

作为今年的第十六届青年五四奖章获得者,他坚信三百六十行,行行出状元。近日,中国青年网记者采访了任军并在今天的青春励志故事主页推出任军在种猪抗病育种领域自主创新的励志故事。

二十年来,黄路生带领科研团队扎根江西、立足国内、放眼世界,一路艰苦跋涉,一路辛勤耕耘。他的团队站在了国际研究的最前沿,目前在农业动物复杂性状的遗传解析、优质高产畜禽良种选育技术等领域承担着众多前沿性的科研项目。

目前,黄路生的研究课题是,不同的家猪品种在体型大小、生长速度、产仔多少、猪肉品质等重要经济性状上有很大差别,那么是什么原因造成了这些差别?

历时11年,黄路生带领团队进行科研攻关,首次在国际上研发出了仔猪断奶前腹泻抗病基因育种新技术……

1995年,时年30岁的黄路生获得新中国成立后畜牧专业领域第一位前苏联及俄罗斯正博士学位。当时,俄罗斯畜牧研究所及德国哥廷根大学都向他抛来了橄榄枝,但他选择回到母校江西农大从事科研工作。“中国有五千多年的养猪历史,是世界第一养猪大国,要有自己的优秀猪种。”黄路生说。

2005年,黄路生主持完成了“猪重要经济性状功能基因的分离、克隆及应用研究”项目,系统研究了16个影响猪重要经济性状的功能基因,创建了4项用于种猪生长、肉质及抗病性状选育改良的分子育种专利技术,并在全国主要生猪主产省份推广应用。该成果取得了显着的社会经济效益,获得2005年国家科技进步二等奖。

黄路生及其团队用了4年半时间,行程47万公里,采集了国内现存的68个地方猪种12700份DNA样品,建立起全国最完备的地方猪种资源基因组DNA库。

实验室始创之初,只有1间12平方米的实验室。为了培养具有国际视野的一流创新团队,作为学术带头人的黄路生一方面通过广泛的国际交流,将世界知名专家请到实验室讲学;另一方面,通过合作培养,将一批批年轻人送到国外一流大学深造,想方设法为年轻学者量身申请国际权威师资作为他们的博士生导师。

但黄路生坦言,丝毫不敢松懈。他说,创建基于基因组全序列的高效精准育种新技术,进一步构建种猪遗传改良高端研发平台和创新基地,创制节粮高产抗病的国产化种猪核心群已成为他只有起点、没有终点的“追梦之旅”。

笨鸟先飞的“领头雁”

账算清了,方向就明确了。回校工作时黄路生一家三口挤在简陋的大学生宿舍里与大学生住在一起,生活上的困难并没有影响他的科研激情。在投身动物分子遗传标记及“中俄猪联合育种”研究工作的同时,经过四年的艰苦努力,1999年底,江西省第一家重点实验室——江西省动物生物技术重点实验室在江西农大建立。

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他带队走南闯北,深入全国24个省市70多个地方种猪场,在母猪产房旁安营扎寨、轮班蹲守……

在这间仅有12平方米的实验室内,黄路生曾邀请多位知名专家前来讲学,将一批批年轻人送往国外深造……

为了破解困扰养猪生产的这一难题,历时11年,黄路生带领团队进行科研攻关,首次在国际上研发出了仔猪断奶前腹泻抗病基因育种新技术。运用该技术只需花5元钱,在短短1个半小时内就能快速、高效地筛选出腹泻抗性基因的种猪。目前,该项技术已选育改良了覆盖我国所有20个生猪主产省的84个核心育种群,使受试种群的腹泻易感个体比例下降20%。这是我国种猪抗病育种技术的重大自主创新,实现了我国种猪遗传改良研究的重大突破……

该不利突变使猪肉糖原含量增加60%,他实现了种猪遗传改良研究的重要突破。黄路生在应用自动化工作站进行家猪基因组研究

他率队建立起全球最完备的地方猪种基因组DNA样品库、先后培育出64个优质种猪核心群……

在黄路生的精心培育和带领下,十余名年轻博士在完成学业后如候鸟般飞回国内、回到江西农大,聚集在黄路生周围,为了共同的追求,行进在科研的征程中。

2014年,黄路生领衔的实验室升格为省部共建国家重点实验室。1年后,其研究论文《全基因组重测序揭示猪环境适应性的分子机理及可能的属间杂交现象》以全文形式发表在国际顶级学术期刊《自然—遗传》。

“高科技猪倌儿”——老乡们都愿意这么叫黄路生。的确,这位江西农业大学校长担得起“高科技”三个字:他率队建立起全球最完备的地方猪种基因组DNA样品库、先后培育出64个优质种猪核心群……

回顾这一历程,黄路生感慨良多。他说,为了亲手采集第一手样品并确保猪种的纯正,他们往往选择最偏僻的乡镇,甚至创下了连续乘车42小时的纪录。然而最为困难的还是如何取得地方猪种所有者对表型测定及样品采集的理解与支持……

黄路生是从赣南原中央苏区山村里走出来的青年学子,在他的血液里有着“红土地情怀”。

筑巢引凤的开拓者

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