黃加祥,黃鋒,覃廣勝,尚江華,楊承劍,李玲,鄧廷賢,謝娟秀,諸葛瑩
(1.中國奶業(yè)協(xié)會奶水牛專業(yè)委員會,北京 100193;2.廣西壯族自治區(qū)水牛研究所,南寧 530001)
水牛以耐粗飼而著稱,具有適應性強、耐高溫高濕、抗病力強、耐粗飼、容易飼養(yǎng)等特點,且水牛奶乳汁濃厚,奶質(zhì)優(yōu)良,堪稱乳中極品,有 “奶中之王” 之稱。為此,水牛被國際糧農(nóng)組織(FAO)認定為最具開發(fā)潛力和開發(fā)價值的家畜。我國的本地水牛是主要作為役用的沼澤型水牛,自1957年開始陸續(xù)從國外引進產(chǎn)奶性能優(yōu)良的河流型水牛,并以提高生產(chǎn)性能為目標在南方地區(qū)開展本地水牛的雜交改良,中國水牛開始向乳肉兼用型家畜轉(zhuǎn)變,資源優(yōu)勢逐步向經(jīng)濟優(yōu)勢有效轉(zhuǎn)化。奶水牛已形成了具有地方特色的產(chǎn)業(yè),成為新形勢下南方奶業(yè)和現(xiàn)代牧業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點,對促進南北畜禽結(jié)構(gòu)調(diào)整和飼草資源優(yōu)化利用具有重要意義。
水牛遍及全球各大洲,資源十分豐富。分為河流型和沼澤型兩種類型,河流型水牛主要分布在印度、巴基斯坦和地中海沿岸國家和地區(qū);沼澤型水牛主要分布在中國和東南亞國家。據(jù)FAO數(shù)據(jù)統(tǒng)計,世界及主要國家水牛及水牛產(chǎn)奶量呈穩(wěn)定增長趨勢。2017年世界水牛存欄量達到20 096.77萬頭,水牛奶總產(chǎn)量12 035.37萬t,其中亞洲為世界水牛主要生產(chǎn)地區(qū),存欄量達到19 577.29萬頭,水牛奶總產(chǎn)量11 810.02萬t,分別占世界產(chǎn)量的97.42%和98.13%。1970-2017年,世界水牛數(shù)量增長了87.36%,而水牛奶產(chǎn)量增長幅度達到514.24%,其中亞洲水牛數(shù)量及水牛奶產(chǎn)量分別增長了87.39%和537.81%(表1)。印度和巴基斯坦仍是世界上最主要的水牛奶生產(chǎn)地區(qū),產(chǎn)奶量占世界水牛奶產(chǎn)量的94.35%,其中印度已成為歐盟以外最大的奶源基地,2017年奶類總產(chǎn)量達到17 627.24萬t。意大利是水牛生產(chǎn)增長最快的國家,水牛存欄量和產(chǎn)奶量分別從4.9萬頭和3.8萬t增長到40.08萬頭和20.90萬t。
2002年,世界水牛奶畜平均單產(chǎn)由1994年的1 213kg提高到1 438kg。印度摩拉水牛平均單產(chǎn)達1 900kg,優(yōu)秀群體達2 346kg;巴基斯坦的尼里-拉菲水牛平均單產(chǎn)1 925kg(282d);意大利最優(yōu)秀水牛群的平均單產(chǎn)達3 608kg(281d),乳脂率8.8%、乳蛋白率4.4%;保加利亞水牛的平均單產(chǎn)為2 083kg,乳脂率7.49%。
表1 1970-2017年世界及主要國家水牛存欄及產(chǎn)奶量統(tǒng)計 單位:萬頭,萬t
1.2.1 意大利
歐盟國家對荷斯坦牛實行奶產(chǎn)量限制,而對水牛奶則無任何限制。意大利在1992-2007年10多年間,水牛數(shù)量從8.3萬頭增加到23.1萬頭,增長了178%;水牛奶產(chǎn)量從5.17萬t增加到20萬t,增長了287%。其中,國家登記注冊的水牛農(nóng)場(戶)為287個,登記注冊的水牛3.7萬頭,占產(chǎn)奶水牛的27.8%。經(jīng)過多年的選育,全國水牛年均單產(chǎn)已達2 175kg,比上世紀30年代的1 200kg提高了近一倍,乳脂率為8.37%,乳蛋白率為4.80%,其中年單產(chǎn)達到3 000kg以上的水牛占到13.3%,4 000kg以上的水牛有3 000~5 000頭,優(yōu)秀個體單產(chǎn)達到5 900kg,成為世界優(yōu)秀乳用水牛品種。
意大利主要以大型農(nóng)場為主體進行水牛飼養(yǎng),一般飼養(yǎng)規(guī)模在300~500頭,水牛奶酪加工廠依托水牛養(yǎng)殖場,每個加工廠收購方圓20~25km范圍的農(nóng)戶和農(nóng)場的水牛奶,用來加工奶酪或農(nóng)場主自辦奶酪加工廠,目前全國有500多家奶酪加工廠。意大利農(nóng)場主根據(jù)水牛奶的干物質(zhì)高、乳脂肪高、乳蛋白質(zhì)高的理化特性,研制出市場競爭力極強的優(yōu)質(zhì)特色意大利水牛系列奶酪,如鮮奶酪、發(fā)酵奶酪、混和奶酪等等,而且將奶酪產(chǎn)出率作為水牛育種的主要指標。意大利Mozzarella奶酪的生產(chǎn)歷史已達300余年,目前水牛奶全部用于加工奶酪,是典型的意大利食品比薩的重要組成部分。Mozzarella奶酪分為三種,即完全用水牛奶生產(chǎn)的Mozzarella、水牛奶和黃牛奶生產(chǎn)的混合型Mozzarella和完全用黃牛奶生產(chǎn)的Mozzarella。完全用水牛奶生產(chǎn)的Mozzarella是世界上最好的奶酪之一,在歐盟獲得“Mozzarella di Bufala Campana” 原產(chǎn)地保護,即在原產(chǎn)地(拉齊奧和坎帕尼亞)放牧飼養(yǎng)的水牛產(chǎn)出的水牛奶,運用已在這些地區(qū)采用了幾個世紀的特有的手工加工技術(shù)生產(chǎn)的水牛奶酪,才能稱為 “Mozzarella di Bufala Campana”,其余兩種不能稱之為原產(chǎn)地保護的Mozzarella。Mozzarella奶酪的產(chǎn)出率是荷斯坦牛奶的2.5倍,市場價是荷斯坦牛奶奶酪的3倍以上,出廠價為12~15歐元。
1.2.2 印度
發(fā)展中國家養(yǎng)水牛最成功的國家是印度。印度是世界上飼養(yǎng)水牛最多的國家,現(xiàn)存欄牛2.83億頭,其中水牛9 790萬頭,占全世界水??倲?shù)的50%以上。其中成年母牛(奶水牛)5 100萬頭,平均每戶奶農(nóng)飼養(yǎng)1.2頭。在印度農(nóng)村由于合適的工作機會很少,使得養(yǎng)牛產(chǎn)奶成為許多農(nóng)戶的選擇。由于資本密集度低、經(jīng)營周期短,加之收入穩(wěn)定,使得養(yǎng)牛產(chǎn)奶成為貧困農(nóng)戶以及耕地較少的農(nóng)戶的首選,對那些無耕地的農(nóng)戶更是如此。
從1970年開始,印度政府將奶業(yè)當作一個關(guān)系國計民生的支柱產(chǎn)業(yè)來培育,制定了一系列的優(yōu)惠政策支持奶業(yè)發(fā)展,在資金和技術(shù)等方面給予大力支持,對牛奶的加工和銷售實行免稅,并利用國際組織援助的機會,發(fā)起了著名的 “洪流行動”,扶持、推廣奶牛生產(chǎn)合作社的奶水牛發(fā)展模式,即 “阿南德模式”,把分散的奶農(nóng)有效地組織起來,建立了 “村牛奶合作社-地區(qū)聯(lián)合會-總聯(lián)合會” 的組織形式,以乳品加工廠為核心,形成產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后配套服務的產(chǎn)加銷一體化體系。從乳品加工的利潤中提留40%用于擴大再生產(chǎn),其余60%返還給生產(chǎn)者,一部分作為奶農(nóng)股份和交售奶量的紅利,另一部分用于補貼各種免費和優(yōu)惠的社會化服務,極大地調(diào)動了奶農(nóng)、企業(yè)發(fā)展奶水牛的積極性。全國產(chǎn)奶量從1970年的2 722萬t增長到1999年的7 400萬t,2007年水牛奶總產(chǎn)量達到5 696萬t,占到世界水牛奶產(chǎn)量的66.7%,占到世界奶類總產(chǎn)量的8%。
1.2.3 巴基斯坦
巴基斯坦是世界排名第二的水牛大國,擁有昆迪(Kundi)水牛和尼里-拉菲水牛等河流型水牛品種。同時,巴基斯坦也是全球第三大乳脂校正乳生產(chǎn)基地,牛奶所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益在國內(nèi)生產(chǎn)總值中的占比遠遠大于其他單項農(nóng)作物,其中水牛奶產(chǎn)量占到全國奶產(chǎn)量的61.3%。
巴基斯坦有較為完善的服務體系和合作組織,建立了生產(chǎn)、收購、加工、營銷、服務一體化的奶水牛產(chǎn)業(yè)體系。水牛生產(chǎn)以農(nóng)村家庭、小規(guī)模牛場和中等規(guī)模牛場為主,80%的水牛鮮奶來自于農(nóng)村生產(chǎn)。主要對尼里-拉菲和昆迪兩大水牛品種開展選育工作,設立了國家水牛研究和推廣機構(gòu),建有國家尼里-拉菲水牛原種場和種公牛凍精生產(chǎn)中心,將各養(yǎng)殖戶(場)組織起來建立各地區(qū)的育種協(xié)會,培育出的尼里-拉菲水牛經(jīng)常在國際比賽中獲得頭獎。
1.2.4 中國
目前中國水牛存欄2 347.2萬頭,位居世界第三。本地水牛屬于沼澤型,傳統(tǒng)以役用為主,長期以來對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出了不可替代的作用。20世紀50年代我國開始引進河流型水牛對本地水牛進行雜交改良,充分開發(fā)乳用性能和經(jīng)濟潛力,并在廣西、云南、湖北等地培育出接近純種的優(yōu)質(zhì)奶水牛群體,其中雜交一代年單產(chǎn)1 200~1 500kg,雜交二代達到1 800kg,雜交三代達到2 200kg,乳中干物質(zhì)、蛋白質(zhì)、脂肪水平均較高。
南方奶水牛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶動了飼料生產(chǎn)、良種培育、奶牛飼養(yǎng)、牛奶收購、冷鏈貯運等各產(chǎn)業(yè)同步推進,上游和下游都有豐富的產(chǎn)業(yè)群,形成了一、二、三產(chǎn)業(yè)共同發(fā)展的聯(lián)動產(chǎn)業(yè),以廣西、云南、廣東、湖北、福建為代表區(qū)域。2017年廣西奶水牛存欄5.35萬頭,水牛奶產(chǎn)量2.65萬t;云南奶水牛存欄2.51萬頭,水牛奶產(chǎn)量0.87萬t;湖北奶水牛存欄5.2萬頭,水牛奶產(chǎn)量0.81萬t;廣東奶水牛存欄0.46萬頭,水牛奶產(chǎn)量0.39萬t;福建奶水牛存欄0.78萬頭,水牛奶產(chǎn)量0.52萬t。以上五省有從事奶水牛奶加工的企業(yè)十多家,銷售額達到3.603億元,水牛奶酪、多肽制品、雙皮奶等高端特色產(chǎn)品已走向市場化。
國際水牛聯(lián)合會(International Buffalo Federation, IBF)是一個獨立的、非政治、非宗教及非盈利組織,于1985年在埃及召開的第一屆世界水牛大會上建議創(chuàng)立,并將總部永久設在意大利羅馬,意大利、保加利亞、埃及、阿根廷、巴西、中國、泰國、印度、越南等23個各大洲主要水牛生產(chǎn)國已成其成員國。世界水牛大會(World Buffalo Congress,WBC) 是由國際水牛聯(lián)合會及會議東道國的相關(guān)組織主辦,每3年舉辦一次,旨在為水??茖W研究者、生產(chǎn)者以及相關(guān)企業(yè)家提供一個交流的平臺。
亞洲水牛協(xié)會(Asian Buffalo Association,ABA)成立于1992年,是一個非政府和非盈利的科學協(xié)會組織。其宗旨是以協(xié)會作橋梁,為亞洲水??茖W家和企業(yè)家提供一個合作機會和充分交流的平臺,并分享亞洲各國改善水牛生產(chǎn)體系和提高水牛雜交改良效果的經(jīng)驗和研究成果。根據(jù)亞洲水牛協(xié)會的章程,亞洲水牛大會每2~3年舉辦一次。
2001年在委內(nèi)瑞拉召開了第6屆世界水牛大會,大會一致認同新千年的水牛發(fā)展趨勢應該由以前的 “役用為主,乳肉為輔” 轉(zhuǎn)向 “乳用為主,肉役為輔”;2003年在印度召開的第4屆亞洲水牛大會,確立以 “水牛在人類食品供應及農(nóng)村就業(yè)中的作用” 為主題;2004年在菲律賓首都馬尼拉舉行的第7屆世界水牛大會上,以 “水牛相關(guān)企業(yè)在不斷變化的貿(mào)易規(guī)則和消費需求下的發(fā)展機遇” 為題進行了深入的討論。2013年5月,第10屆世界水牛大會暨第7屆亞洲水牛大會在泰國普吉島舉行,大會主題為 “綠色生產(chǎn)應對全球變暖”;2015年4月,第8屆亞洲水牛大會在土耳其伊斯坦布爾舉辦,會議的主題是 “全球經(jīng)濟環(huán)境下的可持續(xù)發(fā)展”;2016年11月,第11屆世界水牛大會在哥倫比亞卡塔赫納舉行,大會主題為 “從熱帶到世界”。
目前,奶水牛產(chǎn)業(yè)較發(fā)達的印度、巴基斯坦繼續(xù)努力提高水牛產(chǎn)奶量,同時,許多以役用為主的國家如中國、菲律賓、緬甸、泰國等正努力將水牛轉(zhuǎn)為乳用或肉用。一些發(fā)達國家也在努力開發(fā)利用水牛,如意大利、保加利亞等,甚至一些原來沒有水牛的國家如英國、美國、以色列、澳大利亞、委內(nèi)瑞拉、哥倫比亞等也引進水牛用于產(chǎn)奶。
世界水??萍及l(fā)展起步較晚,各國水??茖W研究采用的關(guān)鍵技術(shù)多數(shù)來源于奶牛業(yè)科技,尤其是現(xiàn)代育種技術(shù)已在意大利、印度等國普遍應用,主要是從擴繁種群數(shù)量和推進水牛遺傳進展的角度出發(fā),參照奶牛的發(fā)展模式,重點研發(fā)水牛繁育相關(guān)的生物技術(shù),即精液生產(chǎn)和人工授精、胚胎生產(chǎn)與移植、精液性控技術(shù)和分子育種技術(shù),成效顯著。
2.1.1 良繁體系完善
由印度中央水牛研究所牽頭的 “Network project on buffalo improvement” 項目,主要對公牛進行后裔測定,該項目自1993年實施以來,從最初的6個摩拉水牛品種后裔測定中心,發(fā)展到目前的33個育種場(其中摩拉水牛測定中心13個),從原來單一的摩拉水牛品種發(fā)展到幾乎涵蓋所有的印度水牛品種,種公牛凍精站49個,其中有38個獲得ISO認證,建成了全國性的水牛育種管理數(shù)據(jù)庫?,F(xiàn)印度水牛已注冊的有12個品種,有21 700頭種公牛,其中3 000頭進行了后裔測定,600~1 000頭摩拉公牛和150~200頭其他品種的公牛用于精液生產(chǎn)和育種改良。巴基斯坦主要對尼里-拉菲和昆迪兩大水牛品種開展選育工作,設立了國家水牛研究和推廣機構(gòu),建有國家尼里-拉菲水牛原種場和種公牛凍精生產(chǎn)中心,將各養(yǎng)殖戶(場)組織起來建立各地區(qū)的育種協(xié)會。意大利從20世紀80年代后期至90年代初開始實行水牛育種登記制度,一般良種水牛純繁場只有1%的公牛才有可能被評為優(yōu)秀公牛,現(xiàn)已注冊水牛種公牛站20個,每站平均飼養(yǎng)種公牛約14頭。體型外貌符合品種標準、生長發(fā)育良好、其母親產(chǎn)奶量在3 000kg以上的12~15月齡育成公牛集中在水牛育種協(xié)會的隔離場進行疫病檢測,經(jīng)過5個月的隔離檢測,達到標準的優(yōu)秀育成公牛才能進行采精生產(chǎn),開展后裔測定。這種模式有效集中了全國力量,相互協(xié)調(diào),最大限度地促進了其產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,這也是當前意大利水牛遺傳育種處于世界領(lǐng)先水平的一個重要保障。菲律賓1996年開始先后從保加利亞購回3 000多頭摩拉水牛,除600多頭留在國家水?;驇焱?,其余的分到全國各地的農(nóng)村奶業(yè)合作社飼養(yǎng),每年生產(chǎn)500頭遺傳價值較高的種公牛。為了加快水牛的遺傳改良進程,菲律賓水牛中心在總部建立了胚胎生物實驗室,并于2000年在印度Maharastra設立實驗室,年產(chǎn)河流型水牛胚胎4 000枚,將胚胎冷凍保存后運回菲律賓進行移植,目前已育成幾十頭具有優(yōu)秀遺傳性狀的摩拉水牛。
2.1.2 生產(chǎn)性能提高
目前,意大利地中海水牛年均單產(chǎn)為2 200~4 000kg(270d),乳脂率為8.0%,蛋白質(zhì)含量為4.2%~4.6%。印度摩拉水牛年均產(chǎn)奶量為1 894kg(305d),乳脂率為7.2%,賈法拉巴迪水牛年均產(chǎn)奶量為1 800~2 700kg(305d),乳脂率達8.5%。巴基斯坦的昆迪水牛年均產(chǎn)奶量為2 000kg(320d),乳脂率為7.0%,蛋白含量為4.6%,尼里-拉菲水牛平均產(chǎn)奶量為1 925kg(282d)。巴基斯坦尼里-拉菲水牛最優(yōu)秀母牛最高泌乳量達5 337kg(408d)和4 300kg(285d),印度摩拉水牛為4 000kg(305d),意大利地中海型水牛為5 962kg/頭(270d)。通過加強水牛的選育和飼養(yǎng),水牛的單產(chǎn)有了較大的突破。
2.1.3 研發(fā)機構(gòu)健全
印度農(nóng)業(yè)研究理事會(ICAR)是全國性的農(nóng)業(yè)科研協(xié)調(diào)機構(gòu),隸屬于聯(lián)邦政府農(nóng)業(yè)部研究和教育局。印度在ICAR下設 “中央水牛研究所”“國家奶業(yè)研究中心” 和 “國家動物遺傳資源局” 等科研機構(gòu),主要參與印度水牛的育種管理、后裔測定和遺傳改良等工作,印度絕大部分邦和縣也都建立了水??蒲型茝V機構(gòu)。意大利現(xiàn)有國家水牛育種協(xié)會、國家水牛精液質(zhì)量監(jiān)測中心等組織或機構(gòu),主要負責水牛育種登記、良種水牛凍精質(zhì)量監(jiān)測及推廣等,種牛的后裔測定是由國家育種協(xié)會批準,并給予約占總支出30%的經(jīng)費補助。同時,意大利農(nóng)業(yè)研究與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟委員會下設的生物和畜牧部(CRA-DPA)CRA-PCM研究中心也開展水牛的科學研究工作。菲律賓成立了水牛中心,專門負責全國水牛的開發(fā)利用工作,有13個分支機構(gòu)組成全國性機構(gòu)。
中國水??茖W的研究以圍繞產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要為中心,經(jīng)過多年的探索,形成了水牛繁殖生物技術(shù)、遺傳育種、營養(yǎng)與飼料科學、食品研究與質(zhì)量安全控制等學科領(lǐng)域,取得了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的成果。
2.2.1 水牛繁殖生物技術(shù)
2.2.1.1 超數(shù)排卵和同期發(fā)情
由于水牛卵巢上原始卵泡數(shù)比奶牛低30%,卵泡閉鎖率較奶牛高,且水牛對超排藥物的反應較弱,個體反應差異大,因此胚胎回收率遠低于奶牛。陳明棠等(2001)用FSH+PGF2α超排處理摩拉水牛3頭,平均每頭回收胚胎1.33枚。黃右軍等(2002)用非手術(shù)法于經(jīng)超數(shù)排卵處理、輸精后第5天的2頭母牛體內(nèi)回收了3枚囊胚。近年來,水牛的胚胎回收率已有很大提高,獲得的可用胚胎數(shù)高達2.5~3.0枚,但大多數(shù)仍在1.0~2.0枚范圍內(nèi)。蔣和生等(2006)重新對激素用量、應用程序及超數(shù)排卵時間進行了設計,最終使水牛一次排卵的平均數(shù)量達到6個以上,獲可用胚胎平均在4.2個以上,是國內(nèi)報道的最高值。常用于水牛超排的促性腺激素有孕馬血清促性腺激素(PMSG)和促卵泡素(FSH)。PMSG和FSH用于水牛超排的試驗已有很多,多個試驗結(jié)果表明,F(xiàn)SH的超排效果優(yōu)于PMSG,每次超排獲得有效胚胎的數(shù)量是2.09±0.56。盡管超排程序和方案都做了改進和完善,并且利用免疫抑制素處理(覃廣勝等,2012),但水牛超排的效果和胚胎回收率仍不夠理想,還需進一步的探討和提高。
同期發(fā)情技術(shù)便于掌握適時輸精,縮短發(fā)情配種時間,有利于提高人工授精配種受胎率和胚胎移植受胎率。國內(nèi)對水牛同期發(fā)情技術(shù)的應用做了一些研究,已將多種同期發(fā)情方法用于誘導水牛的發(fā)情和排卵,如孕酮法、兩次PGF2α法、PMSG法以及Ovsynch法等。研究表明,通常有優(yōu)勢卵泡和黃體存在時處理成功率較高;在繁殖季節(jié)同期發(fā)情的效果較好;在乏情季節(jié),結(jié)合使用孕酮可提高受胎率,Ovsynch法是水牛同期發(fā)情最優(yōu)方法,同期發(fā)情效果可達到90%以上。
2.2.1.2 水牛體外受精研究
我國水牛體外受精研究自上世紀90年代初開始,先后經(jīng)歷了以細胞生物學、分子生物學為主要方法的階段,現(xiàn)在開始進入組學研究階段。20年多來,水牛體外胚胎生產(chǎn)取得了較大的進步,國內(nèi)所報道的水牛卵母細胞的成熟率、卵裂率和囊胚率分別為51.7%~80%、52.7%~60%和18.5%~28.8%,達到世界先進水平,但與黃牛相比,仍有一定差距。
水牛活體采卵—胚胎體外生產(chǎn)主要在廣西水牛研究所進行,目前每頭供體每次平均可以采集3~4個可用卵母細胞,囊胚率達到30%。至今已產(chǎn)下近200頭活體采卵-體外受精純種水牛犢,為加快我國良種水牛擴繁打下了良好的基礎。2014-2018年,在全國畜牧總站的指導下,廣西水牛研究所利用活體采卵-體外受精技術(shù)體系順利完成本地水牛種質(zhì)資源保存項目任務(農(nóng)業(yè)部項目),生產(chǎn)并凍存了160多枚富鐘水牛胚胎,對水牛種質(zhì)資源進行長期保存。
2.2.1.3 水牛胚胎移植
據(jù)和占星等報道水牛體內(nèi)胚胎移植的受胎率為33.3%,而據(jù)馬曉寧等的報道(2010)為50%。由于水牛超排效果差,體內(nèi)胚胎生產(chǎn)效率低,由此產(chǎn)生了以活體采卵技術(shù)結(jié)合體外授精技術(shù)替代的方法。我國自利用體外授精技術(shù)生產(chǎn)水牛胚胎以來,不斷完善體外胚胎生產(chǎn)技術(shù)體系和胚胎移植技術(shù)程序。據(jù)黃右軍等(2004)報道,用活體采卵-體外胚胎生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)良種水牛胚胎,鮮胚的移植成功率為30.4%,而凍胚的移植成功率是20%。而其他研究者的報道效果不一。覃廣勝等(2010)報道,在示范場開展良種水牛胚胎移植,凍胚的受胎率達60%。而李忠權(quán)等(2012)報道,以良種水牛凍精與本地水牛卵母細胞進行人工體外受精生產(chǎn)鮮胚和凍胚,分別以本地母水牛、摩拉和尼里母水牛為受體進行胚胎移植,鮮胚移植的受胎率為44.40%,凍胚移植的受胎率為32.0%。覃廣勝等(2011)探討了不同發(fā)情方式、不同胚胎類型、不同胚齡以及不同季節(jié)水牛體細胞克隆胚胎移植的效率,結(jié)果表明鮮胚和凍胚移植后受胎率沒有顯著差異,其受胎率分別是9.79%、14.5%。李忠權(quán)等(2012)報道的水??寺∨咛ヒ浦残Чc覃廣勝等報道的結(jié)果相差不大,鮮胚移植的受胎率為11.83%;凍胚移植的受胎率為13.22%。
2.2.1.4 性別控制與性別鑒定
2001年廣西大學正式啟動水牛性控凍精項目的研究;2004年成功分離出水牛X精子和Y精子,性別準確率達90%。自2004年開始,廣西大學將水牛精子分離后進行人工授精,產(chǎn)下母水牛的成功率為94%,公水牛的成功率是91%;2006年2月成功產(chǎn)下世界首例XY分離精子性別控制的試管水牛雙犢,至2007年11月共產(chǎn)下33頭性控水牛,性別準確率為88.04%。2009年水牛性別控制凍精在廣西畜禽品種改良站投入批量生產(chǎn),至2010年底共生產(chǎn)出100 285支性控凍精;廣西用X凍精進行人工授精示范推廣,至2011年3月止,已產(chǎn)下2 006頭水牛犢,母犢率89.03%,配種的情期受胎率為41.99%。盧克煥等(2006)使用流式細胞儀分離X、Y精子,準確率達到90%以上,分離的精子用于體外受精,生產(chǎn)的胚胎移植后產(chǎn)下雌雄雙犢。
2.2.1.5 水牛體細胞核移植及轉(zhuǎn)基因研究
水牛由于其自身的繁殖特性和生理特點,核移植研究進展緩慢。我國水??寺≈饕M行了供體核種類、去核方法、融合條件等方面的研究。2002年廣西大學將一頭22歲摩拉公牛的12枚核移植胚胎移植給6頭本地受體水牛,結(jié)果一頭沼澤型水牛妊娠,但于妊娠期225d流產(chǎn)產(chǎn)下一頭5.4kg的公牛胎兒。2004年世界首例體細胞克隆水牛在廣西大學誕生,但小牛出生后不久即死亡。2004-2005年,廣西大學共獲得6頭體細胞核移植母水牛,細胞核供體均為胎兒成纖維細胞或顆粒細胞,表明了水牛體細胞核移植技術(shù)的可行性。直到2007年,Shi等才首次報道成功克隆了3頭水牛,填補了水??寺游锏目瞻住?008年1月和2月,在廣西水牛研究所分別誕生了世界首例亞種間(國外河流型水?!帘镜卣訚尚退#┛寺∷:褪澜缡桌鋬雠咛タ寺∷?。
我國自2005年獲得世界首例體細胞克隆水牛以來,先后建立了顯微授精介導的轉(zhuǎn)基因水牛技術(shù)和慢病毒介導的轉(zhuǎn)基因水牛技術(shù),并分別于2010年12月2日、17日成功獲得了世界首例單精子顯微授精的轉(zhuǎn)基因水牛雌雄雙犢和世界首例慢病毒介導的轉(zhuǎn)基因水牛雄性牛犢。2010年12月19日,世界首例轉(zhuǎn)基因克隆水牛在廣西大學誕生,為雄性雙犢,一頭體重為20.5kg,正常存活;另外一頭體重14kg,不幸死亡。
近年來,廣西水牛研究所轉(zhuǎn)基因克隆也取得了重大突破。2014年8月25日,產(chǎn)下一頭體重達63.7kg的健康摩拉水牛雌犢,經(jīng)檢測,該犢?;蚪M上已經(jīng)整合有外源基因,且生長狀況良好并存活至今。2019年5月31日,該母牛成功產(chǎn)下了一頭雌犢,這是世界首次轉(zhuǎn)基因克隆水牛產(chǎn)下后代,證明了轉(zhuǎn)基因克隆水牛不僅能成長至成年,而且能正常妊娠直至產(chǎn)下健康后代,為利用轉(zhuǎn)基因克隆水牛作為乳腺生物反應器的研究奠定了基礎。
2.2.2 水牛分子育種技術(shù)
水牛為世界第二大產(chǎn)奶家畜,但其總產(chǎn)奶量僅占世界奶類總產(chǎn)量的13%(FAO,2016),即使是最優(yōu)秀的河流型(摩拉、尼里-拉菲和地中海水牛)品種,其單產(chǎn)水平也僅有2 000~2 200kg,僅是荷斯坦牛單產(chǎn)水平的0.25~0.275倍。此外,水牛繁殖力低,具體表現(xiàn)為初情期晚、原始卵泡儲備少、發(fā)情征兆不明顯、配種受胎率低等。顯然,產(chǎn)奶量低、繁殖力低已成為制約水牛產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸,迫切需要提高水牛產(chǎn)奶性能。因此,利用現(xiàn)代分子育種手段,選育和提高水牛產(chǎn)奶性狀和繁殖性能已成為當今水牛育種的發(fā)展趨勢。
目前國內(nèi)有一些科研院所從事水牛分子育種工作,華中農(nóng)業(yè)大學利用全基因組關(guān)聯(lián)分析和候選基因法篩選出多個與產(chǎn)奶和繁殖性狀相關(guān)的SNPs,并率先在國內(nèi)進行水牛DHI測定工作,建立了全國最大的地中海水牛核心群體。廣西大學目前已鑒定了多個與水牛產(chǎn)奶性狀相關(guān)的候選基因與分子標記。云南農(nóng)業(yè)大學進行了中國多個本地水牛的遺傳多樣性分析。廣西水牛研究所水牛分子育種團隊目前建立并掌握了水牛繁殖性狀和產(chǎn)奶性狀全基因組關(guān)聯(lián)分析、全基因組選擇、分子標記篩選、基因功能分析鑒定、動物基因編輯敲除CRISPR-CAS9等關(guān)鍵技術(shù),已成功研發(fā)了一款通用型的奶水牛 200K SNP 芯片,初步篩選了一批水牛產(chǎn)奶和繁殖性狀的候選基因及分子標記。水?;蚪M測序研究工作的完成為深入了解水牛物種起源、馴化過程及其品種選育等奠定了遺傳學基礎,尤其是對應用現(xiàn)代分子育種技術(shù)選育優(yōu)良的水牛品種具有深遠的意義。
2.2.3 水牛營養(yǎng)與飼養(yǎng)科學
第三,休閑文化視野下的書法更加重視行為過程,這不僅包括一般認為的“寫寫字”的書法行為,還表現(xiàn)為參觀書法展覽的過程、旅游書法勝地的過程等等。重過程,不重結(jié)果,比如參加比賽為了獲獎,參加展覽為了加入書法家協(xié)會,或者上級領(lǐng)導要求寫書法作品的行為,這些為目的(結(jié)果)的書法與作為休閑書法的主旨想去甚遠。休閑書法就是純粹為了享受書法的樂趣,如細細揣摩蘭亭書法藝術(shù)學院攝制的《紙上的舞蹈》①,體會筆墨任意滲化的舒適和愜意就是典型的例子。
2.2.3.1 水牛營養(yǎng)需要徐如海(2001)通過呼吸測熱得出泌乳期水牛的畜體絕食產(chǎn)熱量為320.06kJ/(W0.75·d),熱增耗238.96kJ/(W0.75·d);文秋燕等(2003)利用間接測熱法測定了正常狀態(tài)下,泌乳水牛站立時的整體產(chǎn)熱量,當日糧能量16.39MJ/kg、粗蛋白15.03%時,泌乳水牛畜體產(chǎn)熱量為559.05kJ/(W0.75·d);趙峰(2007)研究報道,12~16月齡生長水牛的日糧總能消化率為69.34%,消化能代謝率為82.52%,總能代謝率為57.15%,后備母水牛平均每日甲烷能為8.965kJ;鄒彩霞(2010)建立了通過泌乳水牛乳蛋白、乳脂肪、乳糖及乳總固形物含量預測水牛乳能值的回歸方程。過去20年來世界各國在水牛營養(yǎng)需要研究方面取得了較大進步,但仍需世界各國加大投入,共同合作,以獲得較為系統(tǒng)的水牛飼養(yǎng)標準。
2.2.3.2 水牛飼料資源開發(fā)
水牛耐粗飼,能廣泛利用各種常見飼料、農(nóng)作物秸稈及其他工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品,如稻草、玉米秸稈、甘蔗渣、甘蔗葉、木薯渣等。沈贊明等研究結(jié)果表明,稻草基礎日糧加入羥甲基尿素和硫酸銨可顯著提高水牛瘤胃微生物纖維素酶活性。關(guān)意寅等利用瘤胃尼龍袋法測定在不補飼和補飼糖蜜-尿素舔磚2種情況下,稻草、甘蔗葉、玉米秸稈3種秸稈營養(yǎng)成分在水牛瘤胃中停留48h后的降解率,結(jié)果表明,補飼糖蜜-尿素舔磚可使稻草、甘蔗葉、玉米秸的干物質(zhì)降解率、中性洗滌纖維降解率和粗蛋白降解率均有不同程度的提高,說明補飼糖蜜-尿素舔磚能提高秸稈的瘤胃降解率,具有較好的實用價值。唐振華等研究結(jié)果表明,青貯甘蔗尾和青貯玉米秸稈單獨飼喂對生長水牛平均干物質(zhì)采食量影響不顯著,青貯玉米秸稈平均日增重較青貯甘蔗尾高,但差異不顯著。組合飼喂時生長水牛平均干物質(zhì)采食量、平均日增重比二者單獨飼喂高。在水牛飼料資源開發(fā)方面,尤其是本地大宗秸稈資源開發(fā)利用以及高效利用方面仍有待深入研究。
2.2.3.3 水牛營養(yǎng)代謝與調(diào)控
近年來,國內(nèi)在水牛營養(yǎng)代謝調(diào)控方面做了許多研究,尤其是水牛瘤胃微生態(tài)系統(tǒng)的研究越來越多。劉園園等試驗表明,通過PCR-DGGE技術(shù)可以較好地分析水牛瘤胃產(chǎn)甲烷菌的多樣性。楊承劍等采用16S RNA基因克隆文庫法分析德昌水牛瘤胃產(chǎn)甲烷菌區(qū)系組成,結(jié)果表明德昌水牛瘤胃產(chǎn)甲烷菌以Methanobrevibacter 產(chǎn)甲烷菌為優(yōu)勢菌群。楊承劍等利用16SrRNA基因克隆庫技術(shù)分析廣西富鐘水牛瘤胃產(chǎn)甲烷菌組成及多樣性,結(jié)果亦顯示富鐘水牛瘤胃產(chǎn)甲烷菌以Methanobacteriales為優(yōu)勢菌群。2012年,廣西水牛研究所利用高通量測序技術(shù)對南方7類水牛(含5種沼澤型和2種河流型水牛)的瘤胃微生物進行了多樣性分析,此外還在瘤胃微生物與脂肪酸代謝調(diào)控、甲烷調(diào)控以及環(huán)境因子的互作等方面也在積極開展相關(guān)研究。
2.2.3.4 奶水牛舒適環(huán)境研究
為確定環(huán)境因子對水牛健康和生產(chǎn)的影響機制、綜合評價指標,建立我國水牛生產(chǎn)體系下的適宜環(huán)境參數(shù)與限值,2016年至今廣西水牛研究所采用典型規(guī)?;霈F(xiàn)場測定和智能化環(huán)控艙精準研究兩條途徑,在研究溫熱環(huán)境、飼養(yǎng)密度和有害氣體對水牛生產(chǎn)性能、生理生化指標、行為學、瘤胃內(nèi)環(huán)境、機體免疫等指標影響的基礎上,闡明了水牛對環(huán)境因子變化的生理、行為、代謝等的應答反應。目前該研究根據(jù)水牛的生理參數(shù)和環(huán)境參數(shù)擬合出三套水牛舒適指數(shù)模型,為集約化條件下水牛生產(chǎn)環(huán)境精準控制提供了理論和數(shù)據(jù)支撐。
2.2.4 水牛乳制品開發(fā)與食品安全
2.2.4.1 水牛乳制品基礎研究
水牛與荷斯坦牛在分類學上屬于不同的屬,前者為水牛屬Bubalus arnee,后為牛屬Bos primigenius,二者在生理特性上具有較大差異。水牛乳中乳蛋白的含量約為荷斯坦牛乳的1.5倍,水牛酪蛋白膠粒徑小于荷斯坦,膠束之間能形成網(wǎng)絡狀(李子超等,2012)。水牛乳中脂肪含量為73.4g/kg,高于荷斯坦牛乳的41.3g/kg,脂肪球粒徑顯著大于荷斯坦牛(5μm VS 3.5μm)(Menard 等,2010),水牛與荷斯坦牛的嗜乳脂蛋白基因上存在差異,其中217、258和371等位點差異會導致氨基酸的改變(Bhattacharya 等,2004)。通過雙向電泳以及iTRAQ技術(shù),研究者還發(fā)現(xiàn)水牛與牛屬牛、山羊、馬、駱駝、牦牛、人乳中的乳清蛋白以及乳脂球膜的蛋白質(zhì)組均存在顯著差異,鑒定得到的差異蛋白可用于不同物種間乳的摻假識別(Katharina 等, 2012; Yang 等, 2013; Yang 等, 2015)。廣西水牛研究所與浙江大學通過雙向電泳技術(shù),發(fā)現(xiàn)水牛乳品種間存在20多個差異蛋白(Li 等, 2016),且通過HPLC技術(shù)發(fā)現(xiàn)水牛乳酪蛋白存在多態(tài)性(Lin 等, 2013;任大喜等, 2014)。進一步采用iTRAQ(同位素相對標記與絕對定量)技術(shù)研究了不同品種水牛乳清蛋白組,共鑒定到611個來自于不同水牛品種的乳清蛋白,發(fā)現(xiàn)地中海水牛與摩拉水?;蛘叩刂泻KEc尼里拉菲水牛間存在顯著差異。
2.2.4.2 水牛乳制品開發(fā)
廣西水牛研究所從生鮮水牛乳、水牛乳制品(干酪、酸奶)、飼料和牛乳房周圍中,篩選出多菌株高黏附性、抑菌、抗氧化等高活性益乳酸菌。在乳制品加工方面,廣西水牛研究所研發(fā)了發(fā)酵水牛乳、水牛乳奶酪等產(chǎn)品,率先在國內(nèi)集成了8種水牛乳干酪和1種活性乳酸菌乳清飲料的系列干酪綜合加工技術(shù),水牛乳快速成熟技術(shù)可使硬質(zhì)干酪成熟時間縮短3~9個月,軟質(zhì)干酪成熟時間縮短1~2個月;所研發(fā)的活性乳酸菌乳清飲料的生產(chǎn)技術(shù),充分利用了大量副產(chǎn)物乳清,有效解決了乳清排放造成的環(huán)境污染問題。目前,該所已建立了水牛乳的干酪生產(chǎn)線,并進行了水牛乳干酪的規(guī)?;a(chǎn)。
2.2.4.3 產(chǎn)品質(zhì)量安全
2011年,暨南大學采用毛細管區(qū)帶電泳(CZE)分離水牛奶中的酪蛋白,并對其進行定量分析,為水牛乳中是否摻雜其他牛乳提供了很好的監(jiān)測手段。2013年,北京化工大學采用PCR-RFLP技術(shù)有效地對牛奶、水牛奶和牦牛奶進行鑒別,并且能對摻雜牛奶進行檢測,檢測限至少能達到5%。廣西水牛研究所在該領(lǐng)域建立了水牛乳理化指標基礎數(shù)據(jù)庫,開展了水牛乳主要微生物及農(nóng)、獸藥殘留分析與風險控制研究,建立了水牛原料乳摻假及農(nóng)、獸殘檢測方法。同時,起草了地方標準《生水牛乳》《巴氏殺菌水牛乳》《水牛乳及其制品中摻入牛屬乳的定性檢測PCR法》《滅菌水牛乳》等,對水牛乳產(chǎn)品市場的規(guī)范,以及奶水牛產(chǎn)業(yè)的安全、健康發(fā)展起到積極的推動作用。