农垦系统奶牛育种数据分析
十四五期间，我国的种业振兴行动促使行业不断自我审视，不断发掘我国种业与相关领域发展较好的国家之间的差距。我国奶牛育种资源群体规模非常小，种牛选择强度不高；基因组选择参考群体规模小，导致选择准确性比较差。另外在选育过程当中，可选育性状少，繁殖、长寿、健康、饲料转化率等重要功能性状缺失；多项育种、繁殖技术及产品严重依赖国外，行业组织不健全，缺乏联合/联接机制，导致信息不畅，种质评价公信力不强。总之，我国种牛自主培育体系不完善，种子母牛和种子母牛家系缺乏，育种目标不明确且无特色，理性选种选配无法高效实施，国产冻精的市场占有率低。总体而言，我国奶牛种业尚无法支撑奶业高效安全可持续发展的需要，更缺乏国际的竞争力。
中国农垦作为国家队和排头兵，始终坚持初心使命，更是中国奶业及种业振兴的担当。本报告根据调研获取数据和相关分析比对，总结并阐述了中国农垦系统奶牛育种的发展现状。
中国农垦是中国奶牛育种的先行者
中国奶牛育种足迹始于农垦。在“中国黑白花牛”品种培育时期，原农业部主持分别成立了南方和北方两个地区的“奶牛育种科研协作组〞，以农垦系统企业为主的多家单位参与其中，統筹全国奶牛育种工作。1982年由王震将军提议，经中央批准，在两个协作组的基础上，组建了 “中国奶牛协会”，下设奶牛育种工作委员会，主管全国奶牛群体遗传改良具体技术实施，1985年经原农业部审定为“中国黑白花奶牛”新品种。
奶牛育种技术及育种体系从无到有，农垦先行。1960年代前后，北京、上海，建立育种组织，制定育种目标，实施育种技术措施。1957年上海市牛奶公司推行“乳牛良种登记”，同年，北京南郊农场成立最早的种公牛站，集中管理种公牛；1961年，北京市国营农场管理局，成立了“市国营农场奶牛育种小组”，进行全市奶牛普查和整群，进行现场品质鉴定，统一系谱和各种育种记录表，建立个体登记、产奶记录等各种育种记录制度，进行不同代次改良牛的横交试验，执行“自群选育为主，杂交改良为辅”的育种方针；1962年，试行后裔性能+自身鉴定的综合评定法选择种公牛；1973年成立“上海牛奶公司育种领导小组”，通过清查系谱、核算生产性能建立技术档索，培训出一批土洋结合，有奶牛外貌鉴定技能的育种技术员；修订了上海市牛奶公司良种登记标准，确定核心群策略。
奶牛育种从记录到种公牛选淘，从本交至冻精AI，农垦人打先锋。1956年，上海牛奶公司通过整顿公牛，经过多步骤选择，包括：表型选择、亲代泌乳性能选择、公牛后裔生产性能选择等，实现了公牛选种和大比例淘汰，最终还建立了不同家系的血缘结构。在同年，农垦人成功实施了鲜精人工配种，实现了用干冰、液氮制作冷冻精液。
农垦人为中国奶牛早早选定了“理想型”。1980-90年代，由于农垦人重记录、外貌鉴定和良种登记，早早为中国的奶牛选定了最美的“理想型”，当时在北京和上海分别举办了几次奶牛比赛，选出了当时的优秀种子母牛，并且在中国奶牛的发展史中留名至今。
中国农垦系统奶牛育种的发展现状
本报告的数据基于一牧云系统内数据，在农垦与非农垦奶牛场之间展开对比，其中农垦牧场包括来自6个省份63个牧场的312647头母牛（占15%），并穿插利用了首农集团、宁夏农垦、东兴奶牛场等牛群的分析结果，进行生产性能、繁殖健康和育种基础等指标的分析。
广泛使用最优、最合适的冻精是有效增产策略之一
如上图，进口公牛1147头，女儿产奶量数据841094条，按公牛出生年份，产奶量育种值不断提升，2009年开始有大幅度变化，将2000年-2015年作为一个有效年份周期，公牛ETA为470 kg，公牛女儿产奶量，尤其是一胎产奶量总体呈相同上升趋势，305d校正产奶量从7726kg增长到9778kg，2胎和3胎及以上从9700-10100kg增长到11500kg，可见，遗传的作用占表型变化的约26%，基本符合奶牛产奶量遗传力的估计值反映的科学规律。
上图是关于国内366头公牛女儿产奶量的41893条数据，可以看出，按公牛出生年份，产奶量估计育种值水平不断提升，2004年至2015年公牛ETA上升 150kg，公牛女儿产奶量总体呈上升趋势，但波折较大，因此无法评估国内公牛女儿305d校正产奶量变化趋势。造成这种结果的原因可能是因为数据量不足、测定不标准或遗传水平波动大。
种牛遗传水平是育种目标方向长期选育的产物，上述对比中可以看出，我国种公牛目前的遗传水平和国外种公牛相比还是存在差异的，但从另一项基于中国后裔信息的国内外荷斯坦公牛遗传水平比较研究中发现，进口及国产公牛的产奶量、乳脂量和乳蛋白量遗传水平逐年提升，且国产公牛提升幅度较进口公牛重明显；2010 年之后国产公牛高于进口公牛；然而乳脂率、乳蛋白率稍低，体细胞评分稍高，可以说，过去国内的种牛选择更重视产奶量。
国内农垦系统内外奶牛性能的对比
本部分对比数据分别来自62个农垦牧场和304个非农垦牧场。
产奶量（图3）对比结果显示，农垦牧场的305d产奶量成年当量为10670kg，高于非农垦牧场的水平（10269kg）；农垦牧场头胎牛日产量为31.0kg，峰值36.7kg，这也高于非农垦牧场的头胎牛日产量29.3kg和峰值36.1kg；农垦牧场经产牛日产量35.0kg，峰值45.1kg，高于非农垦牧场的经产牛日产量33.4kg和峰值43.9kg。这也是我国育种过程始终重视提高产量的结果。
图4是中国奶业协会利用全国泌乳性能信息绘制的遗传进展趋势图，展示了我国的奶牛遗传进展，一方面可以看出泌乳性能是持续提升的，但另一方面可以看出，种公牛的遗传优势约用了8年的时间才传递到母牛群体中，之所以传递很慢，和国内的育种思路和育种工作效率有很大关系。因此，明确群体选育方向是奶牛群体遗传改良的首要任务。
所谓遗传改良即在遗传水平上对牛群进行改良。除了改良产奶量，乳脂率等乳成分指标，繁殖力、健康水平也应该受到关注。关于青年牛繁殖性能（图5），对比结果显示，农垦牧场的21天怀孕率为37.03%，高于非农垦牧场的均值29.43%；农垦牧场的首配日龄和配妊日龄为423天和458天，低于非农垦牧场的437天和468天；农垦牧场的21天配种率为66.18%，高于非农垦牧场的49.68%；但农垦牧场的受胎率54.15%，略低于非农垦牧场的55.36%；农垦牧场的头胎牛死胎率为9.6%，低于非农垦牧场的均值13.5%。
关于成母牛繁殖性能（图6），对比结果显示，农垦牧场的平均泌乳天数为178天，优于非农垦牧场的204天；农垦牧场的21天配种率为66.37%，高于非农垦牧场的均值59.16%；农垦牧场的21天怀孕率为27.84%，高于非农垦牧场的23.28%；农垦牧场的150天未孕比例和死胎率分别为20.94%和7.2%，均低于非农垦牧场的26.49%和11.0%。
以上数据指示出，农垦系统的繁殖管理水平较高，指标较好，但也存在可以继续提高的方面，且继续提高水平的过程中可以考虑使用遗传工具。
遗传物质发挥作用需及早动手，也应该关注每个能够影响改良效果的因素。与配公牛的影响：不同种公牛在受胎率指标上一般有2-4%的差距；尽管奶牛的妊娠期长度相对稳定，但是与配公牛在妊娠期长度上还是存在5-8天的差距、产犊难易有3%的差异、死胎率有5%的差异；在体外胚胎生产卵裂率方面差异较大，可达到20%，可用胚率则有16%的差异。母牛繁殖力的影响：在各个繁殖指标上都有体现，青年牛首末次配种间隔存在4-8天的差异，成母牛首末次配种间隔有10-15天的差异，青年牛受胎率有5~8%的差异，青年牛受胎率有6-10%的差异，妊娠期长度有2-3天的差异。在一个最顶级的育种体系中，应该同时综合考虑与配公牛和母牛繁殖力的影响，争取在选配及后裔群体中取得最大进展。
关于犊牛和青年牛的健康性状（图7），农垦牧场的60-180日龄犊牛死亡率为14.7%，高于非农垦牧场的11.0%；农垦牧场的犊牛肺炎发病率14.5%，高于非农垦牧场的10.8%；农垦牧场的犊牛腹泻发病率28.3%，高于非农垦牧场的20.3%；农垦牧场的后备牛死亡率7.7%，高于非农垦牧场的6.6%。
同样泌乳牛健康状况也表现出同样的对比趋势（图8），农垦牧场泌乳牛死亡率为6.5%，高于非农垦牧场的5.5%；农垦牧场的产后60天死淘率7.7%，高于非农垦牧场的6.8%；农垦牧场的胎衣不下、子宫炎和乳房炎发病率分别为7.3%、15.4%和17.8%，高于非农垦牧场的6.3%、9.8%和16.0%。
上述数据反映出农垦牧场仍然存在健康隐患，这也指示出牧场育种工作的着力点，一方面在管理上下功夫肯定是见效最快的，但是管理需要持续，且存在天花板；遗传因素也影响健康状况，如果想要更大程度地发挥基因的力量，就要尽早下手，与管理协同，才能达到更好的、可持续的改良效果。
系谱的重要性及其应用
系谱和性能数据同样重要，都是育种的基础。生产管理从计算性能数据（繁殖、健康等近期数据）的群体平均值合比例开始，但育种管理从系谱开始（历史数据）。通常，深度生产与育种管理非常依赖系谱相关信息，例如：繁殖率，活犊率、投产率等。系谱完整是体现育种基础工作的第一指标，也是核心育种场的重点核查项目。数据显示，全国DHI记录中父母双全的比例低于40%。在农垦系统内，也存在漏记和不规范系谱记录的问题，一代漏记比例高达27%，低于非农垦系统的 31%，但不规范的比例高达26%，远高于非农垦系统13%；二代全国系谱中父亲-公牛号中约44%不能向上追溯，主要的原因就是牛号不规范。想要保证系谱记录的完整性，关键环节在于配种和产犊时，有专业人员打号、记录、存档、核验和维护。系谱数据属于历史数据，重视育种基础要从历史数据挖掘和整理开始，例如本课题组与宁夏农垦育种部技术人员、各牧场信息员一道，经过5个月的核查、补填，系谱完整率大幅度提升，父母双全比例提升11%。
我国种业自立自强的基础在于培育种子母牛家系，因为母牛是孕育未来种公牛的关键基础，这项工作的关键是基于现有基础不断积累优势基因，通过优中选优和选配组合相结合的方式逐步形成，这个过程需要几个世代的积累。基因组预测技术给种子母牛家系建立带来了利器，以东兴奶牛场（存栏约1000头）为例，本课题组利用基因组预测结果结合完整的系谱及性能记录，在该群体筛查到多个具有高产、长寿等特点的种子母牛家系。农垦系统的育种工作担负着国家种业振兴的使命，在不断发展的进程中，既要补齐历史工作的盲点，又要储备未来种业竞争的优势。完善奶牛育种体系，要长期细致坚持全面产奶、繁殖和健康等标准化生产和系谱记录，要以辦证的角度分析我国奶业数据，明确中国奶牛育种的现代理想型；在育种基础工作之上，潜心育种技术研发及其应用的自主创新，才能提高自身的竞争优势。在种业自立自强的过程中，需要奶业尤其是农垦企业齐心协力，以核心育种场的技术要求和定位高标准要求牧场的生产管理，不断储备优良基因，产量与效益并进，积极支持自主培育种牛的验证过程，共同挺起中国智造背后的艰辛。
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