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作者：印遇龙院士、王克君教授
我国是世界上生猪生产与猪肉消费的第一大国，生猪产业是我国畜牧业乃至农业的支柱，良种是保障生猪产业健康发展的重要基础。历经几十年发展，我国的良种供给能力不断增强，为生猪产业的稳健发展奠定了坚实的基础。如今，前沿技术的迅猛发展在育种领域引发了一场科技革命，引领着猪育种迈向精准、高效、智能的新时代。
一、人工智能赋能：助力性状评估，实现智能化育种
人工智能（AI）在育种领域的应用为我们带来了全新的视角和机遇。通过先进算法，AI能够将海量的表型视觉数据转化为表格化的性状数据。例如，AI可以自动计算猪的体重和背膘厚度，并通过嵌入式深度学习算法提取基于图像的肌内脂肪含量的数据。这种智能化测定方法不仅显著节省了人力和物力，还提高了工作效率，使表型数据更加客观和准确。同时，作为AI的重要分支，机器学习在表型预测中发挥着关键作用。研究者能够构建多种预测模型，基于基因型、环境信息或两者结合，深入分析基因型和环境变化对表型差异的影响。此外，AI技术，特别是机器学习和深度学习，显著提升了对基因表达模式的理解与预测能力。利用随机森林、支持向量机等算法，结合深度学习网络，研究者对大规模基因组数据进行深入分析，能够有效识别基因与表型之间复杂的非线性关系，揭示基因表达与环境及基因组特征之间的关联。这种方法使我们更好地理解遗传特征，并推动育种工作的进展。AI的应用正为现代育种带来革命性的变化，开辟了更加智能化和高效的育种新路径。
二、基因组组装：揭示遗传奥秘，挖掘优质基因
育种过程经历了表型选择、最佳线性无偏预测（BLUP）选育和基因组选育等多个阶段。如今，猪（Sus scrofa）育种已经不再依赖过去仅凭肉眼观察的经验判断，而是转向更为科学和高效的方法。猪基因组育种被认为是当前效率最高的育种技术，因此深入解析基因组并挖掘其信息显得尤为重要。基因组组装是解析猪基因信息的关键步骤。得益于高通量测序技术的进步，研究者们可以获得高分辨率的基因组数据，从而挖掘基因组中丰富的遗传变异信息。采用家系分析、Hi-C、Nanopore ultra-long及PacBio HiFi等先进测序技术，以及gap填补、端粒延伸和端粒着丝粒鉴定等方法，完成个体的终极基因组组装（T2T）已成为是目前构建最完整的基因组的最佳策略。一些研究团队已成功构建梅山猪、藏猪和香猪等地方品种的高精度参考基因组。此外，基于来自全球101种不同品种的1060头猪的全基因组重测序数据，研究者们构建了最全面的猪基因组结构变异图谱，旨在深入探究猪的结构变异（SVs）对复杂表型的影响。这些基因信息为猪育种的精准改良提供了重要的遗传标记，推动了育种效率的提升。
三、多角度解析复杂性状：绘制遗传机制网络，打通关键桥梁
在现代猪育种中，解析复杂性状是实现精准育种的关键。为提升猪的生产性能和经济价值，深入理解这些性状的遗传机制至关重要。这一过程不仅需要高分辨率的基因组信息作为基础，还需要转录组学、蛋白质组学和代谢组学等多组学技术的协同应用。通过多角度的解析方法，我们能够识别与目标性状显著相关的基因或基因组区域，并将基因层面的信息与性状表型相关联。这种多层次的解析方法使我们能够全面了解复杂性状的遗传基础，并为育种提供科学依据。整合各类组学数据后，我们不仅能够构建完整的“基因-性状”调控机制网络，还能揭示不同基因和环境因素如何共同影响性状表现。这一过程打通了遗传分子到表型的关键桥梁，使得理论研究与实际育种需求之间形成良性互动。科学的解析方法为猪的精准育种提供了更全面、多维度的支持，帮助育种专家制定更为精准的选育策略，显著提升育种效率和经济效益。
四、基因编辑：定向高效改造，推动快速精准育种
基因编辑技术正引领生猪育种向精准、高效的方向发展。广泛使用的CRISPR/Cas9系统通过单链引导RNA（sgRNA）指导Cas9蛋白精确定位并切割特定的DNA序列。这一精确操作不仅可以实现靶向基因的敲除、插入或修饰，还能细致调整遗传信息，从而直接改良经济性状。基因编辑的可靠性和精准性避免了对整个基因组的不必要干扰。科学家们通过优化现有工具和探索新型基因编辑系统以及递送方式，提升了编辑的特异性与效率。我国科学家积极开展基因编辑相关研究，研发了新型的基因编辑工具，如Cas12i和Cas12j等。这些工具不仅在基础研究中展现出良好的靶向剪切活性，还在猪、水稻、玉米等农业生物中获得了验证，满足了产业应用的基本要求，为基因编辑的产业化和安全性提供了重要保障。将基因编辑技术应用于生猪育种，使得育种工作得以高效开展，显著缩短了选育时间，帮助科研人员快速获得理想的表型特征，推动生猪产业的可持续发展和经济效益提升。基因编辑无疑是现代动物育种研究中一项强大的工具，未来将继续深刻影响育种实践。
五、建立繁育体系：加速良种推广，提升繁殖效益
通过前述前沿技术方法论，我们能够培育出优良个体，并推动高效繁育体系的建立，这对于推广良种猪、结合商品猪实际生产以及转化育种成果至关重要。在我国政策的支持下，基于明确的品种和生产模式，我们可以兼顾可持续发展和动物福利，建立不同性质与规模的猪场，并形成一个统一的传递系统。这种繁育体系不仅可以提高育种效率，还能降低生产成本，提升繁殖效益。在这一繁育体系中，各级猪场之间密切配合，形成了一个上小下大的宝塔式繁育结构。以原种猪场为核心、种猪繁殖场为中介、商品猪场为基础，各级猪场在育种和扩繁任务上分工明确，协作紧密。这种现代化的繁育体系为猪育种提供了有力的支持，推动了整个行业的可持续发展。通过整合资源与技术，该体系不仅提高了生产效率，还将促进猪产业的持续进步。
迈进猪精准育种新时代，我们见证了科技的快速发展对猪育种领域的深刻影响。育种之路的每一步都凝聚着科学家们的智慧和努力，使猪育种变得更加精准、高效、智能和可持续。我们有充分的理由相信，在不久的将来，猪育种领域将迎来更加美好的未来。
来源：猪育种故事
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