新西兰牛群改良体系和信息管理系统介绍

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新西兰牛群改良体系和信息管理系统介绍

　
引言
　　新西兰虽然是一个仅有400万人口的小国家，却是一个奶产品出口大国。2003年度产奶奶牛的存栏数达370万头，分布在全国近13000个奶牛场，生产鲜奶1390万吨。虽然新西兰的牛奶产量只占世界总产量的3%，但是因为95%的牛奶都出口到别的国家，所以新西兰的奶产品约占世界奶产品贸易的三分之一。新西兰的农业没有任何政府补贴，要在国际市场上与有政府补贴的欧美国家竞争，靠的是新西兰奶牛产业的高效率。这一高效率的取得，是与新西兰良好的生产环境、优质的良种奶牛、科学的管理方法和高效的牛奶加工分不开的。本文将简要介绍新西兰和新西兰家畜改良公司的牛群改良体系和信息管理系统，希望能帮助中国奶业的同行们更好地了解新西兰的奶牛育种情况，从中探讨双方可以合作的领域，达到双赢。
　　国家奶牛育种方案
　　新西兰的奶牛育种有一个全国统一的育种目标，所有的奶牛育种公司都根据这个统一的目标进行良种培育。新西兰的国家奶牛育种目标是：培育能够最有效地把饲料转化成利润的奶牛。这一育种目标充分体现了新西兰奶业对高效率的追求。
　　新西兰国家奶牛育种目标的实施是由新西兰家畜改良公司的遗传评估中心来执行的（网址: www.aeu.org.nz），这个中心的运行是由新西兰奶业任命的国家遗传评估委员会来监督的。除此之外，新西兰国家遗传评估委员会还负责批准育种指数中所包括的性状和定期修改各性状的经济加权值。
　　新西兰的遗传评估系统所需的统计模型的建立和维护是由新西兰家畜改良公司研发部的科学家们负责。遗传评估模型的任何改变都必须经过国家遗传评估委员会的批准和世界著名专家的审核。新西兰目前使用的是动物模型，正逐步向测定日模型发展，测定日模型已经用于体细胞的遗传评估。
　　新西兰的国家育种目标是用育种利润指数(BW ，Breeding Worth)来衡量的，其单位是新西兰元，它是通过对6个性状的育种值进行经济加权后获得 (见表—1)，每个性状的经济权重是根据该性状对农场利润的边际效应来分配的。BW衡量一头种畜所生的后代每年、每单位饲料（4.5吨干物质）所获得的经济效益。例如一头BW = $200的公牛所生的后代要比一头BW = $0的公牛所生的后代每年、每单位饲料多获得$200纯利润。图－１显示了新西兰2004年５月全国母牛BW的分布情况。
　　新西兰是世界上唯一把体重纳入育种指数的国家，而且在育种指数里取负加权值，再次显示了新西兰奶牛业对效率的追求。虽然体重和产奶量成正相关，但是维持额外体重所需的饲料价值必须低于多产的牛奶的价值才能获得更多的利润。再有，新西兰的育种目标特别注重对牛奶固体物质（脂肪和蛋白质）产量的选择，并且对产奶量在育种指数里进行负加权，来惩罚那些奶中固体物质含量低的牛。这是因为新西兰的大部分牛奶都被加工成产品出口，奶中的水分会增加运输和加工的费用。归根结底，牛奶的营养价值主要来自奶中的蛋白质和脂肪。
　　表—1：新西兰育种利润指数中包括的目标性状及其经济权重百分比
　　性状，单位　　　　　　　　　　　权重百分比
　　蛋白质产量，公斤　　　　　　　　　　 41
　　脂肪产量，公斤　　　　　　　　　　　 8
　　奶产量，升　　　　　　　　　　　　　-17
　　体重，公斤　　　　　　　　　　　　　-19
　　繁殖率， %　　　　　　　　　　　　 10
　　残余生产寿命，天　　　　　　　　　　　5
　　另外，新西兰的遗传评估系统还评定每头牛的生产利润指数 (PW，Production Worth), PW是用来衡量每头牛本身的产奶价值，其中包括了象杂交优势和永久环境效应等这些不能遗传给后代的因素。PW对牛群的淘汰具有很大的指导意义。除此之外，新西兰的遗传评估系统同时产生所有生产性状和16个非生产性状的育种值，农场主可以在育种指数为主的基础上，对个别性状按育种值进行重点选择。
　　良种繁育体系
　　由于人工授精在奶牛繁育中的广泛使用，使得种公牛育种在牛群改良中的作用显得尤其重要。研究表明，95%以上的遗传进展都是直接或间接地从种公牛的选育和使用上获得。因为受到繁殖率的限制，母牛在遗传改良中的贡献主要体现在作为种公牛的母本上。即使在使用胚胎移植技术的情况下，商品牛群从母本那里获得的遗传进展也不足5%。因此，有效的种公牛育种方案决定了牛群改良的速度。
　　种公牛育种方案
　　新西兰的人工授精市场主要由新西兰家畜改良公司垄断，约占市场的75%。另一家公司占有不到20%的市场。以下主要介绍新西兰家畜改良公司的种公牛育种方案。
　　新西兰家畜改良公司每年后裔测定300头种公牛。公司的育种专家根据育种目标的需要，在世界范围内选择最优秀的公牛作为下一代种公牛的父本，母本主要来自新西兰，有时也根据需要从国外进口部分胚胎。采用人工授精，产一头后裔测定公牛一般需要三头母牛。新西兰家畜改良公司的数据库里约有300万头现存母牛的生产纪录，每年只需要从中选择不到1000头母牛作为下一代种公牛的母本，所以选择强度是很高的。初步选出的母牛必须通过公司育种专家的严格审查后才能最后作为母本使用，其中包括对许多非生产性状的鉴定。
　　世界上许多奶牛育种公司采用分散型的后裔测定方法。新西兰家畜改良公司的后裔测定是在400多个合同农场上进行。合同要求参与后裔测定的农场主必须把90%以上的牛群用于后裔测定。公司采用优化的配种方案，力争使每头公牛至少有80个女儿，并均匀分布在60个以上的牛群里。相同的环境、众多的女儿和均匀的分布可以降低后裔测定的偏差，从而增加了后裔测定的准确性。与分散型的后裔测定方法相比，利用专门的牛群从事后裔测定有利于测定方案的实施和数据的准确性。新西兰家畜改良公司不但对所有后裔测定女儿进行生产性能测定，而且全部进行严格的体型外貌鉴定，并利用基因测定来进一步确定亲缘关系。另外，公司还特别注意收集有关后代生长发育、奇型和疾病的数据，来探测公牛可能存在的有害基因。公司在这方面的努力已经得到了回报，由此发现了导致上皮发育缺陷的一个基因。
　　新西兰家畜改良公司高效的公牛育种方案保证了新西兰牛群的遗传进展持续保持每年1.3%的速度，在世界上名列前茅。这个数据从表面上看似乎不大，但是遗传改良的最大优点是通过育种所获得的进展是永久的，并且年复一年地累加。最近，世界各国都非常重视对乳蛋白质产量的选育，因此蛋白产量的遗传进展可以比较客观地反映出各国公牛育种的效率。图－２显示了公牛国际组织公布的不同国家的种公牛的蛋白质育种值的变化趋势。新西兰从上世纪80年代末期才注重对蛋白质的选育，因此新西兰家畜改良公司的种公牛的蛋白质育种值一开始远远落后于其它国家。但是，在短短的十年里，公司种公牛的蛋白质育种值迅速赶超了其它国家，跃居首位。

　　良好的育种方案保证了新西兰家畜改良公司的种畜具有很高的遗传潜力。虽然新西兰奶牛在当地的产奶量较低，这是因为受放牧饲养条件限制的结果。新西兰家畜改良公司培育的奶牛的高产和高效性能在多个国家（波兰、加拿大、爱尔兰和新西兰）和不同的生产体系（全混合饲料舍饲，半放牧和全放牧）下所做的对比试验中得到了证实。在同样的饲养环境下，新西兰家畜改良公司的荷斯坦牛不但产奶量和欧美国家的牛相比非常接近；更重要的是，由于新西兰的牛具有较高的生产效率和繁殖率，以此获得的经济效益要比其他国家的牛高。
　　良种繁育新技术
　　随着科技的发展，新的胚胎和基因技术已经开始在奶牛育种中发挥越来越重要的作用。前面已经提到，利用人工授精需要3头母牛才能产生一头小公牛。在2003年，新西兰家畜改良公司的科学家们利用自己先进的活体取卵和体外胚胎技术，在很短的时间内使30头顶尖母牛都产出了一头或多头小公牛，从而加大了对公牛母本的选择强度。随着更多的产奶基因和标记基因的发现，新西兰家畜改良公司计划利用胚胎技术使每一对父母本组合产生多头小公牛，然后通过基因测定选择携带有利基因的小公牛进行后裔测定，以此来提高遗传进展速度。
　　新西兰家畜改良公司在体外胚胎、基因发现和基因测定领域处于世界领先地位，拥有先进的胚胎生产和基因测定实验室，是世界上仅有的两个在生物技术方面投资的奶牛育种公司之一，已率先获得了两个产奶基因（GHR-1和DGAT）的专利。公司的奶牛基因发现实验是世界上规模最大的，有800头荷斯坦与娟珊牛的杂交后代参与。公司的基因分析实验室设备优良，具有从事大规模DNA测定能力，现在每年测定8万多个DNA样品。随着更多的基因的发现，预计在不远的将来，基因选择和同胞测定有可能取代传统的后裔测定，成为种公牛育种的主流。
　　高品质的种公牛需要有效的人工授精技术才能最大限度地发挥其实际效益。新西兰的人工授精普及率很高，几乎所有的后备母牛都是利用良种公牛的精液通过人工授精产生的。新西兰家畜改良公司独有的新鲜精液保存技术，使得每次人工授精所需的精子数只有世界同类产品的十分之一，用此技术生产的精液在常温下能够保存4天而不影响受胎率，从而大大提高了顶尖种公牛的利用率。
　　生产性能测定
　　完整、准确的生产性能测定是奶牛育种的基础。新西兰有全国统一的性能测定标准，对整个过程，包括仪器的精密度、奶样采集和分析方法以及数据的结构和收集，都做了详细地规定。所有从事奶牛性能测定服务的公司都必须达到这个标准才能营业。
　　新西兰约80%的牛群都进行生产性能测定，在270天的泌乳期间测定3-4次，测定间隔约2个月，测定指标包括24小时产奶量、乳脂率、乳蛋白率和体细胞数。现有两家公司从事生产性能测定服务，90%以上的农场主都使用新西兰家畜改良公司的服务。
　　新西兰家畜改良公司投入大量资金来提高从样品采集、分析到数据处理各个环节的效率，使整个过程只需3-4天就能把结果报告送达农场主手中。公司的奶样分析实验室是世界上最大的，每年分析900多万个牛奶样品，采用条形码标记和自动化技术，既提高了效率也提高了结果的准确性。
　　奶牛信息管理系统
　　新西兰家畜改良公司拥有新西兰唯一的国家奶牛信息数据库，新西兰所有奶牛的基本数据都必须存入此数据库。这个世界上最大的奶牛数据库，记录着从1984年以来3000多万头奶牛的信息，新西兰几乎所有现存的奶牛在此数据库里都有完整而详细的记录。数据库的引擎是IBM公司的DB2数据库系统。
　　在这个巨大的数据库基础上，新西兰家畜改良公司开发了自己的奶牛信息管理平台(MINDA)，提供多种功能，用来管理牛群注册、生产性能测定、遗传评估、繁殖、疾病、非生产性状、基因信息和客户服务等方面的数据，并可根据用户的要求产生管理报告。其中，牛群注册除了记录农场和牛群的信息外，还能够记录每头牛的系谱、出生和转群信息，具有基本的追踪功能。实用的农场信息管理报告是新西兰95%以上的农场主都乐于使用MINDA的原因之一。
　　MINDA系统的数据来源于多个渠道，包括农场主、生产性能测定服务公司、人工授精员和DNA及疾病测定实验室等。所有数据在进入MINDA系统之前都要经过严格地核对，以确保数据的准确性。为了方便MINDA数据的收集和使用，新西兰家畜改良公司开发了一系列便于在农场使用的电子通讯工具和软件，大大提高了农场信息管理的准确性和效率。例如，利用公司的MINDAPro程序，农场主可以通过互联网向MINDA直接输入和下载自己农场的数据，并根据需要产生报告。再如，公司为人工授精员开发的掌上电脑，不但可以在农场直接输入授精记录，而且还能优化公母牛的搭配，来降低近亲繁殖和避免遗传病，这些功能的实现是与MINDA系统所提供的信息分不开的。
　　新西兰家畜改良公司愿为中国奶业提供最好的产品和服务
　　以上事实显示，新西兰家畜改良公司（网址：www.lic.co.nz）是新西兰奶牛育种的龙头企业，在人工授精、生产性能测定和牛群信息管理领域处于垄断地位，可以说是新西兰奶牛育种的代名词。公司在规模上是南半球最大的奶牛育种公司，2003年度的净有资产为6000多万美元，总收入约6000万美元，雇员1600多人。不仅如此，公司在科研、奶牛育种、生产性能测定、牛群信息管理以及咨询服务等众多领域的完整的一体化服务结构使得新西兰家畜改良公司在世界同类企业中也是独树一帜。为了满足迅速发展的中国奶业对良种奶牛和信息管理服务的需要，新西兰家畜改良公司愿与中国同行合作，来共同促进中国奶业的持续、快速和协调发展。
　　新西兰家畜改良公司的种畜非常适合中国奶业的需要。除了前面提到的高产和高效的遗传潜力外，公司的种畜还具有很高的繁殖率和产乳年限，这是为了适应季节性、全放牧生产体系的要求，在长期的育种过程中，重视对繁殖率选择的结果（图－３）。再有，新西兰特殊的生产环境，使得我们公司的奶牛具有较强的抗病和适应不同环境尤其是抵抗逆境的能力。因此，新西兰家畜改良公司的奶牛不但适合集约化的舍饲环境，同样也适合中国牧区和半农半牧区的饲养环境。还有，新西兰独特的地理位置及其严格的动物防疫检疫制度，保证了新西兰的牛群没有疯牛病、口蹄疫和牛瘟等重大疫病。
　　新西兰家畜改良公司还愿意并且有能力为中国的合作伙伴在建立先进的奶牛育种体系和牛群信息管理系统、奶牛基因技术和农场管理技术方面提供良好的服务。

雨寒

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