生猪产业是我国畜牧业的重要组成部分,其产能与品质直接关系到畜产品供给安全和产业经济效益,而遗传改良作为生猪育种的核心,通过对猪群基因库的优化,可实现生长速度、繁殖性能、抗病性等性状的定向提升。从20世纪初的表型选择到如今的基因编辑技术,生猪育种方法已形成多技术协同体系,不同育种方法在技术门槛、成本投入、改良效率等方面存在显著差异,明确其特点与适用场景,对推动生猪育种技术的科学应用、加速品种改良进程具有重要意义。本文对生猪遗传改良育种中的常见方法进行梳理,从技术原理、应用特点、优势与局限等方面展开对比分析,探讨不同方法在实际育种工作中的适配场景,为生猪育种实践提供参考。
1、主要传统育种方法及其特点
1.1纯种选育
纯种选育又称本品种选育,指在同一品种内通过选种、选配等措施,提高群体中优良基因频率,实现品种特性的稳定遗传和提升,其技术原理基于孟德尔遗传定律,通过连续多代对个体表型(如体重、体长、产仔数等)的选择,逐步积累有利性状。该方法的优势在于操作简单,无需复杂的设备或分子生物学技术,适用于地方品种的保种与提纯,但局限性也较为明显,一是改良周期长,通常需要10代以上才能显著提升性状;二是受环境因素影响大,表型与基因型的一致性较低,易出现“误选”;三是难以突破品种本身的遗传限制,对隐性有害基因的筛选效果有限。
1.2杂交育种
杂交育种是通过不同品种或品系间的杂交,利用杂种优势提升后代生产性能的方法,根据杂交方式的不同,可分为二元杂交、三元杂交和轮回杂交等,其核心原理是利用基因重组产生的显性效应和上位效应,使杂交后代在生长速度、饲料转化率等性状上优于亲本。杂交育种的突出优势是见效快,一代杂交即可体现杂种优势,在商业化养殖中应用广泛。但该方法也存在局限:需维持稳定的亲本种群,育种成本较高;杂种优势难以稳定遗传,后代自交易出现性状分离;过度依赖少数引进品种可能导致地方品种资源流失。
1.3家系选择
家系选择以整个家系为选择单位,通过评估家系均值确定选育对象。其原理是利用亲属间的遗传相关性,减少单一个体表型波动对选择的影响,尤其适用于遗传力较低的性状。该方法的优势在于能有效利用群体信息,提高选择准确性,在早期育种中对产仔数、成活率等性状的改良效果显著;但缺点是容易忽视家系内的优秀个体,且当家系规模较小时,选择效率大幅下降。

2、现代分子育种方法及其特点
随着分子生物学技术的发展,育种方法逐步从表型选择转向基因型选择,分子标记辅助选择、基因组选择等技术成为生猪遗传改良的重要手段。
2.1分子标记辅助选择(MAS)
分子标记辅助选择是通过与目标性状紧密连锁的分子标记,对个体基因型进行直接选择的方法。其技术原理是利用标记与功能基因的连锁关系,在早期世代即可筛选出携带优良基因的个体,减少环境干扰。MAS的优势主要体现在:可实现早期选择,缩短育种周期,例如仔猪出生后即可通过标记检测判断其生长性能潜力;对难以直接测量的性状(如抗病性、肉品质)选择效率高,如通过标记筛选抗猪瘟病毒的个体;可同时对多个性状进行选择,实现多性状协同改良。在实际应用中,MAS已成功用于猪应激综合征(PSE肉)的防控,通过检测氟烷基因(RYR1),可有效淘汰易感个体,降低PSE肉发生率。但其局限性也较为明显:依赖已知的功能标记,对未知基因控制的性状无能为力;标记与性状的连锁可能因重组而断裂,导致选择准确性下降;检测成本较高,大规模应用时需平衡成本与效益。
2.2基因组选择(GS)
基因组选择是基于全基因组范围内的分子标记,通过构建育种值预测模型,对个体基因组估计育种值(GEBV)进行选择的方法。与MAS相比,GS无需明确功能基因,而是利用全基因组标记捕捉所有基因的效应,适用于复杂性状的改良。GS的优势在于:选择准确性高,尤其对遗传力低的性状,准确率较传统方法提高30%~50%;可实现早期高强度选择,大幅缩短世代间隔,如猪的育种周期可从传统的3~4年缩短至1~2年;减少表型测定成本,无需对所有个体进行性能测定,仅需构建参考群体即可预测候选个体的育种值。然而,GS也存在技术门槛高、前期投入大的问题,需要大规模的基因组测序和高性能计算平台;参考群体的规模和代表性直接影响预测准确性,对地方小众品种的适用性有限;基因与环境的互作可能降低实际改良效果。
2.3基因编辑技术
基因编辑技术(如CRISPR/Cas9)通过对基因组特定序列进行精准修饰,直接改变目标基因的功能,实现性状的定向改良。其原理是利用核酸内切酶切割DNA双链,通过DNA自我修复机制引入突变或插入外源基因。该技术的最大优势是精准性高,可直接敲除有害基因或引入有利等位基因,如通过编辑MYH3基因提高猪的肌肉含量,或敲除CD163基因增强对非洲猪瘟的抗性;改良周期极短,单个世代即可实现性状突破,远超传统育种的效率。但目前基因编辑技术在生猪育种中的应用仍受限于伦理争议和法规限制,多数国家对基因编辑动物的商业化存在严格管控;同时,脱靶效应可能导致未知的基因变异,安全性需长期验证。
3、不同育种方法的对比与适配场景
3.1技术复杂度与成本
传统育种方法技术门槛低,成本主要集中在群体饲养和表型测定,适合中小规模育种场或保种基地;分子标记辅助选择需要分子生物学实验室支持,成本包括标记检测和样本处理,适合中等规模育种企业,用于主效基因控制的性状改良(如抗病性、毛色);基因组选择依赖高通量测序平台和生物信息分析能力,前期需投入数百万构建参考群体和模型,更适合大型育种公司或科研机构,用于生长、繁殖等多基因控制的复杂性状;基因编辑技术成本最高,涉及基因编辑工具开发、胚胎操作和筛选,目前主要用于科研探索,商业化应用仍需突破技术和法规瓶颈。
3.2改良效率与周期
从改良效率看,基因编辑技术最快,可直接实现性状的定向改变;基因组选择次之,通过缩短世代间隔和提高准确性加速改良;分子标记辅助选择对单基因性状效率较高,但对多基因性状效果有限;传统育种周期最长,需多代积累才能见效。
3.3适用性状与品种类型
传统育种和杂交育种更适合改良表型易观测、遗传力高的性状,以及商业化生产中的杂种优势利用;分子标记辅助选择和基因组选择适用于遗传力低、表型测定困难的性状,如繁殖性能、抗病性、肉品质等;基因编辑技术理论上适用于任何单基因或寡基因控制的性状,但目前更多用于解决传统方法难以突破的瓶颈,如抗病性、环境适应性等。从品种类型看,地方品种的保种与提纯更依赖纯种选育;培育新品种或配套系时,常结合杂交育种与基因组选择;引进品种的持续改良则以基因组选择为主,辅以MAS剔除有害基因。
4、综合应用策略
单一育种方法难以满足生猪遗传改良的多元需求,实际育种中多采用“传统方法为基础、现代技术为核心”的综合策略,如在新品种培育中,先通过杂交育种聚合优良基因,再利用基因组选择加速稳定遗传,同时通过MAS剔除隐性有害基因,最终实现性状的高效改良。
5、结论
生猪遗传改良育种方法的演进体现了从“表型选择”到“基因型选择”的技术跨越,传统育种方法在保种、杂种优势利用等方面仍不可替代,但其周期长、效率低的局限明显;现代分子育种方法大幅提升了改良效率,尤其是基因组选择已成为规模化育种的主流技术,而基因编辑技术则展现出未来潜力。在实际应用中,需根据育种目标、资源条件和品种类型选择适配方法,通过多种方法的协同应用,才能持续提升生猪育种效率,推动养猪业向高效、优质、可持续方向发展。
1、主要传统育种方法及其特点
1.1纯种选育
纯种选育又称本品种选育,指在同一品种内通过选种、选配等措施,提高群体中优良基因频率,实现品种特性的稳定遗传和提升,其技术原理基于孟德尔遗传定律,通过连续多代对个体表型(如体重、体长、产仔数等)的选择,逐步积累有利性状。该方法的优势在于操作简单,无需复杂的设备或分子生物学技术,适用于地方品种的保种与提纯,但局限性也较为明显,一是改良周期长,通常需要10代以上才能显著提升性状;二是受环境因素影响大,表型与基因型的一致性较低,易出现“误选”;三是难以突破品种本身的遗传限制,对隐性有害基因的筛选效果有限。
1.2杂交育种
杂交育种是通过不同品种或品系间的杂交,利用杂种优势提升后代生产性能的方法,根据杂交方式的不同,可分为二元杂交、三元杂交和轮回杂交等,其核心原理是利用基因重组产生的显性效应和上位效应,使杂交后代在生长速度、饲料转化率等性状上优于亲本。杂交育种的突出优势是见效快,一代杂交即可体现杂种优势,在商业化养殖中应用广泛。但该方法也存在局限:需维持稳定的亲本种群,育种成本较高;杂种优势难以稳定遗传,后代自交易出现性状分离;过度依赖少数引进品种可能导致地方品种资源流失。
1.3家系选择
家系选择以整个家系为选择单位,通过评估家系均值确定选育对象。其原理是利用亲属间的遗传相关性,减少单一个体表型波动对选择的影响,尤其适用于遗传力较低的性状。该方法的优势在于能有效利用群体信息,提高选择准确性,在早期育种中对产仔数、成活率等性状的改良效果显著;但缺点是容易忽视家系内的优秀个体,且当家系规模较小时,选择效率大幅下降。

2、现代分子育种方法及其特点
随着分子生物学技术的发展,育种方法逐步从表型选择转向基因型选择,分子标记辅助选择、基因组选择等技术成为生猪遗传改良的重要手段。
2.1分子标记辅助选择(MAS)
分子标记辅助选择是通过与目标性状紧密连锁的分子标记,对个体基因型进行直接选择的方法。其技术原理是利用标记与功能基因的连锁关系,在早期世代即可筛选出携带优良基因的个体,减少环境干扰。MAS的优势主要体现在:可实现早期选择,缩短育种周期,例如仔猪出生后即可通过标记检测判断其生长性能潜力;对难以直接测量的性状(如抗病性、肉品质)选择效率高,如通过标记筛选抗猪瘟病毒的个体;可同时对多个性状进行选择,实现多性状协同改良。在实际应用中,MAS已成功用于猪应激综合征(PSE肉)的防控,通过检测氟烷基因(RYR1),可有效淘汰易感个体,降低PSE肉发生率。但其局限性也较为明显:依赖已知的功能标记,对未知基因控制的性状无能为力;标记与性状的连锁可能因重组而断裂,导致选择准确性下降;检测成本较高,大规模应用时需平衡成本与效益。
2.2基因组选择(GS)
基因组选择是基于全基因组范围内的分子标记,通过构建育种值预测模型,对个体基因组估计育种值(GEBV)进行选择的方法。与MAS相比,GS无需明确功能基因,而是利用全基因组标记捕捉所有基因的效应,适用于复杂性状的改良。GS的优势在于:选择准确性高,尤其对遗传力低的性状,准确率较传统方法提高30%~50%;可实现早期高强度选择,大幅缩短世代间隔,如猪的育种周期可从传统的3~4年缩短至1~2年;减少表型测定成本,无需对所有个体进行性能测定,仅需构建参考群体即可预测候选个体的育种值。然而,GS也存在技术门槛高、前期投入大的问题,需要大规模的基因组测序和高性能计算平台;参考群体的规模和代表性直接影响预测准确性,对地方小众品种的适用性有限;基因与环境的互作可能降低实际改良效果。
2.3基因编辑技术
基因编辑技术(如CRISPR/Cas9)通过对基因组特定序列进行精准修饰,直接改变目标基因的功能,实现性状的定向改良。其原理是利用核酸内切酶切割DNA双链,通过DNA自我修复机制引入突变或插入外源基因。该技术的最大优势是精准性高,可直接敲除有害基因或引入有利等位基因,如通过编辑MYH3基因提高猪的肌肉含量,或敲除CD163基因增强对非洲猪瘟的抗性;改良周期极短,单个世代即可实现性状突破,远超传统育种的效率。但目前基因编辑技术在生猪育种中的应用仍受限于伦理争议和法规限制,多数国家对基因编辑动物的商业化存在严格管控;同时,脱靶效应可能导致未知的基因变异,安全性需长期验证。
3、不同育种方法的对比与适配场景
3.1技术复杂度与成本
传统育种方法技术门槛低,成本主要集中在群体饲养和表型测定,适合中小规模育种场或保种基地;分子标记辅助选择需要分子生物学实验室支持,成本包括标记检测和样本处理,适合中等规模育种企业,用于主效基因控制的性状改良(如抗病性、毛色);基因组选择依赖高通量测序平台和生物信息分析能力,前期需投入数百万构建参考群体和模型,更适合大型育种公司或科研机构,用于生长、繁殖等多基因控制的复杂性状;基因编辑技术成本最高,涉及基因编辑工具开发、胚胎操作和筛选,目前主要用于科研探索,商业化应用仍需突破技术和法规瓶颈。
3.2改良效率与周期
从改良效率看,基因编辑技术最快,可直接实现性状的定向改变;基因组选择次之,通过缩短世代间隔和提高准确性加速改良;分子标记辅助选择对单基因性状效率较高,但对多基因性状效果有限;传统育种周期最长,需多代积累才能见效。
3.3适用性状与品种类型
传统育种和杂交育种更适合改良表型易观测、遗传力高的性状,以及商业化生产中的杂种优势利用;分子标记辅助选择和基因组选择适用于遗传力低、表型测定困难的性状,如繁殖性能、抗病性、肉品质等;基因编辑技术理论上适用于任何单基因或寡基因控制的性状,但目前更多用于解决传统方法难以突破的瓶颈,如抗病性、环境适应性等。从品种类型看,地方品种的保种与提纯更依赖纯种选育;培育新品种或配套系时,常结合杂交育种与基因组选择;引进品种的持续改良则以基因组选择为主,辅以MAS剔除有害基因。
4、综合应用策略
单一育种方法难以满足生猪遗传改良的多元需求,实际育种中多采用“传统方法为基础、现代技术为核心”的综合策略,如在新品种培育中,先通过杂交育种聚合优良基因,再利用基因组选择加速稳定遗传,同时通过MAS剔除隐性有害基因,最终实现性状的高效改良。
5、结论
生猪遗传改良育种方法的演进体现了从“表型选择”到“基因型选择”的技术跨越,传统育种方法在保种、杂种优势利用等方面仍不可替代,但其周期长、效率低的局限明显;现代分子育种方法大幅提升了改良效率,尤其是基因组选择已成为规模化育种的主流技术,而基因编辑技术则展现出未来潜力。在实际应用中,需根据育种目标、资源条件和品种类型选择适配方法,通过多种方法的协同应用,才能持续提升生猪育种效率,推动养猪业向高效、优质、可持续方向发展。


