我國是世界上生豬生產(chǎn)與豬肉消費(fèi)的第一大國，生豬產(chǎn)業(yè)是我國畜牧業(yè)乃至農(nóng)業(yè)的支柱，良種是保障生豬產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要基礎(chǔ)。
歷經(jīng)幾十年發(fā)展，我國的良種供給能力不斷增強(qiáng)，為生豬產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。如今，前沿技術(shù)的不斷革新在育種領(lǐng)域引發(fā)了一場科技革命，引領(lǐng)著豬育種逐步邁向精準(zhǔn)、高效、智能的新時代。
AI助力育種智能化
人工智能（AI）在育種領(lǐng)域的應(yīng)用，為科學(xué)家?guī)砹巳碌囊暯呛蜋C(jī)遇。通過先進(jìn)算法，AI能將海量的表型視覺數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為表格化的性狀數(shù)據(jù)。
例如，AI可以自動計算豬的體重和背膘厚度，并通過嵌入式深度學(xué)習(xí)算法提取基于圖像的肌內(nèi)脂肪含量的數(shù)據(jù)。這種智能化測定方法不僅顯著節(jié)省了人力和物力，還提高了工作效率，使表型數(shù)據(jù)更加客觀和準(zhǔn)確。
作為AI的重要分支，機(jī)器學(xué)習(xí)在表型預(yù)測中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。研究者能夠構(gòu)建多種預(yù)測模型，基于基因型、環(huán)境信息或兩者結(jié)合，深入分析基因型和環(huán)境變化對表型差異的影響。
此外，AI技術(shù)特別是機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)，顯著提升了對基因表達(dá)模式的理解與預(yù)測能力。利用隨機(jī)森林、支持向量機(jī)等算法，結(jié)合深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，研究者對大規(guī)模基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，能有效識別基因與表型之間復(fù)雜的非線性關(guān)系，揭示基因表達(dá)與環(huán)境及基因組特征之間的關(guān)聯(lián)。這種方法使研究者更好地理解遺傳特征，并推動育種工作的進(jìn)展。
AI的應(yīng)用正為現(xiàn)代育種帶來革命性變化，開辟更加智能化和高效的育種新路徑。
基因組組裝揭示遺傳奧秘
育種過程經(jīng)歷了表型選擇、最佳線性無偏預(yù)測選育和基因組選育等多個階段。如今，豬育種已不再依賴過去僅憑肉眼觀察的經(jīng)驗判斷，而是轉(zhuǎn)向更為科學(xué)和高效的方法。
豬基因組育種被認(rèn)為是當(dāng)前效率最高的育種技術(shù)，因此深入解析基因組并挖掘其信息顯得尤為重要?；蚪M組裝是解析豬基因信息的關(guān)鍵步驟。得益于高通量測序技術(shù)的進(jìn)步，研究者們可獲得高分辨率的基因組數(shù)據(jù)，從而挖掘基因組中豐富的遺傳變異信息。
采用家系分析、Hi-C、Nanopore ultra-long及PacBio HiFi等先進(jìn)測序技術(shù)，以及gap填補(bǔ)、端粒延伸和端粒著絲粒鑒定等方法，完成個體的終極基因組組裝（T2T）已成為目前構(gòu)建最完整基因組的最佳策略。一些研究團(tuán)隊已成功構(gòu)建梅山豬、藏豬和香豬等地方品種的高精度參考基因組。
此外，基于來自全球101種不同品種的1060頭豬的全基因組重測序數(shù)據(jù)，研究者們已構(gòu)建最全面的豬基因組結(jié)構(gòu)變異圖譜，旨在深入探究豬的結(jié)構(gòu)變異對復(fù)雜表型的影響。這些基因信息為豬育種的精準(zhǔn)改良提供了重要的遺傳標(biāo)記，推動了育種效率的提升。
解析復(fù)雜性狀打通育種關(guān)鍵橋梁
現(xiàn)代豬育種中，解析復(fù)雜性狀是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)育種的關(guān)鍵。為提升豬的生產(chǎn)性能和經(jīng)濟(jì)價值，深入理解這些性狀的遺傳機(jī)制至關(guān)重要。
這一過程不僅需要高分辨率的基因組信息作為基礎(chǔ)，還需要轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)等多組學(xué)技術(shù)的協(xié)同應(yīng)用。通過多角度的解析方法，能夠識別與目標(biāo)性狀顯著相關(guān)的基因或基因組區(qū)域，并將基因?qū)用娴男畔⑴c性狀表型相關(guān)聯(lián)。這種多層次的解析方法使研究者能全面了解復(fù)雜性狀的遺傳基礎(chǔ)，并為育種提供科學(xué)依據(jù)。
整合各類組學(xué)數(shù)據(jù)后，不僅能夠構(gòu)建完整的“基因-性狀”調(diào)控機(jī)制網(wǎng)絡(luò)，還能揭示不同基因和環(huán)境因素如何共同影響性狀表現(xiàn)。這一過程打通了遺傳分子到表型的關(guān)鍵橋梁，使得理論研究與實(shí)際育種需求之間形成良性互動。科學(xué)的解析方法為豬的精準(zhǔn)育種提供了更全面、多維度的支持，幫助育種專家制定更為精準(zhǔn)的選育策略，顯著提升育種效率和經(jīng)濟(jì)效益。
基因編輯助推快速精準(zhǔn)育種
基因編輯技術(shù)正引領(lǐng)生豬育種向精準(zhǔn)、高效的方向發(fā)展。廣泛使用的CRISPR/Cas9系統(tǒng)通過單鏈引導(dǎo)RNA指導(dǎo)Cas9蛋白精確定位并切割特定的DNA序列。這一精確操作不僅可以實(shí)現(xiàn)靶向基因的敲除、插入或修飾，還能細(xì)致調(diào)整遺傳信息，從而直接改良經(jīng)濟(jì)性狀。
基因編輯的可靠性和精準(zhǔn)性避免了對整個基因組的不必要干擾?？茖W(xué)家們通過優(yōu)化現(xiàn)有工具和探索新型基因編輯系統(tǒng)以及遞送方式，提升了編輯的特異性與效率。
我國科學(xué)家積極開展基因編輯相關(guān)研究，研發(fā)了新型的基因編輯工具，如Cas12i和Cas12j等。這些工具不僅在基礎(chǔ)研究中展現(xiàn)出良好的靶向剪切活性，還在豬、水稻、玉米等農(nóng)業(yè)生物中獲得了驗證，滿足了產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的基本要求，為基因編輯的產(chǎn)業(yè)化和安全性提供了重要保障。
將基因編輯技術(shù)應(yīng)用于生豬育種，使得育種工作得以高效開展，顯著縮短了選育時間，幫助科研人員快速獲得理想的表型特征，推動生豬產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益提升?；蚓庉嫙o疑是現(xiàn)代動物育種研究中一項強(qiáng)大的工具，未來將繼續(xù)深刻影響育種實(shí)踐。
通過這些前沿技術(shù)方法論，研究者能夠培育出優(yōu)良個體，并推動高效繁育體系的建立，這對于推廣良種豬、結(jié)合商品豬實(shí)際生產(chǎn)以及轉(zhuǎn)化育種成果至關(guān)重要。
基于明確的品種和生產(chǎn)模式，研究者可以兼顧可持續(xù)發(fā)展和動物福利，建立不同性質(zhì)與規(guī)模的豬場，并形成一個統(tǒng)一的傳遞系統(tǒng)。這種繁育體系不僅可以提高育種效率，還能降低生產(chǎn)成本，提升繁殖效益。
在這一繁育體系中，各級豬場之間密切配合，形成了一個上小下大的寶塔式繁育結(jié)構(gòu)。以原種豬場為核心、種豬繁殖場為中介、商品豬場為基礎(chǔ)，各級豬場在育種和擴(kuò)繁任務(wù)上分工明確，協(xié)作緊密。這種現(xiàn)代化的繁育體系為豬育種提供了有力的支持，推動了整個行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。通過整合資源與技術(shù)，該體系不僅提高了生產(chǎn)效率，還將促進(jìn)豬產(chǎn)業(yè)的持續(xù)進(jìn)步。
邁進(jìn)豬精準(zhǔn)育種新時代，研究人員見證了科技的快速發(fā)展對豬育種領(lǐng)域的深刻影響。育種之路的每一步都凝聚著科學(xué)家們的智慧和努力，使豬育種變得更加精準(zhǔn)、高效、智能和可持續(xù)。相信在不久的將來，豬育種領(lǐng)域?qū)⒂瓉砀篮玫奈磥怼?/p>
（作者系中國工程院院士、中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所首席研究員印遇龍，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授王克君。本報記者王昊昊整理）
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