一、平台简介
内蒙古农业大学马属动物研究中心(以下简称:“中心”)紧紧围绕内蒙古农业大学立足草原畜牧业的办学特色,扎根“畜牧学(包括马业科学)”优势学科和专业优势,培养适应我国马产业转型升级对复合型拔尖创新型人才,围绕马属动物领域,开展马科学、马产业以及马文化等3个不同层面的全面系统的综合研究,树立“马业发展、种业为先,种铸基石”的理念,解决马种源“卡脖子”技术的核心问题,促进科技成果转化,为内蒙古乡村振兴提供马业人才支持,为内蒙古经济社会高质量发展提供智力和技术保障。
“中心”先后建立11个研究平台:农业农村部马属动物种业创新重点实验室(部省共建)、农业农村部马属动物遗传育种与繁殖科学观测实验站(农业农村部)、内蒙古自治区马属动物科学研究与技术创新重点实验室(自治区科技厅)、内蒙古自治区蒙古马遗传资源保护及马产业工程实验室(自治区发改委)、内蒙古自治区马属动物种质资源创新与遗传改良“草原英才”创新团队(自治区党委组织部)、内蒙古自治区马业科学工程技术研究中心(自治区科技厅)、内蒙古自治区现代马业健康发展协同创新中心(自治区教育厅)、内蒙古蒙古马综合(DNA+大数据)基因库(自治区农牧厅)、内蒙古马属动物产业技术创新战略联盟(自治区科技厅)、内蒙古马骆驼种业科技创新团队(自治区农牧厅)、内蒙古侨联新侨创新创业基地(自治区侨联)。“中心”还创办了国家马业科学本科专业,学制4年,这是内蒙古农业大学历史上第一次独立创办的“马业科学”本科专业(专业代码:090305T)。
二、研究方向
1. 马属动物遗传育种
(1)马属动物综合资源库及精准鉴定体系的构建
收集全国马属动物品种血液并提取DNA,构建全国马属动物品种的遗传物质库,通过测序分析寻找每个马属动物品种的标签基因建立基因数据库。通过马表型智慧采集系统的研发和应用,搜集全国马属动物品种的典型表型构建全国马属动物表型库,结合基因标签数据和表型数据实现精准鉴定的目的,为全国马属动物精准鉴别和保种工作提供有效的方案。
(2)经济型马属动物基因组选育体系的构建及应用
通过高质量基因组的组装、多组学分析和智慧化表型采集和管理体系的构建,解释速度马、耐力型运动马、乳用型和肉用型、特色花斑等经济型马属动物形成的分子机制,建立基因组选育体系,并运用于品种的培育过程中,提高选育进度。
2. 马属动物繁殖理论与技术
(1)马属动物繁殖调控机制探索
马属动物繁殖调控机制基本空白,针对马属动物采样困难的特点,结合多组学和原位组化技术摸清马和驴性成熟、发情、妊娠、着床、泌乳等主要繁殖过程的分子调控机制,开展马、驴卵母细胞成熟机制、马、驴受精机制、马、驴、骡表观调控机制,马、驴、骡胚胎着床及激素调控机制、马泌乳机制、基因可变剪接对马属动物精子生成的调控作用、microRNA对精子生成的调控机制等课题,以此绘制较为完整的马属动物繁殖调控全图谱。
(2)马属动物卵母细胞、胚胎冷冻、活体采卵、IVF、ICSI等繁殖技术优化与应用
根据马属动物卵母细胞和胚胎的生物学特点,设计不同冷冻液配方和冷冻载体,并进行冷冻损伤机理的相关研究,开发出高效的冷冻液配方;根据马属动物精液的生物学及输精特点,设计不同冷冻稀释液配方和冷冻程序,结合进行冷冻损伤机理的相关研究,开发出高效的冷冻稀释液配方和程序;针对马属动物卵子获取难,建立高效的马属动物活体采卵(OPU)体系;研究不同直径卵泡液的转录组和代谢组,并进行联合分析,根据结果进行卵母细胞体外成熟体系的优化,并建立成熟后IVF及ICSI技术及体外胚胎培养体系。
3. 马属动物营养与饲料
(1)马属动物精准营养、添加剂功能及营养调控策略研究
根据马、驴不同阶段的营养需要,选择合适的饲料原料进行配比,重点对低蛋白日粮、微生态制剂、酶制剂、植物提取物等功能性添加剂的作用机理、添加效果进行研究。并根据马属动物的生理结构及营养学特点,研究制订马属动物标准化饲养规范,重点研究母子一体化技术、断奶补饲技术、快速育肥技术等。
(2)基于马属动物肠道菌群结构研究开展马属动物源益生菌的筛选和鉴定
对马属动物肠道菌群组成及多样性进行研究,确定不同品种、不同年龄、不同性别马(驴)肠道的优势菌群及规律,探讨肠道菌群对马属动物健康的影响。由此,从马属动物肠道、阴道等组织中分离、筛选、鉴定出生长速度快、抑菌性能好的菌株,对候选菌株的多样性、抑菌性、安全性进行全面解析。通过体内外实验,探讨益生菌对机体免疫系统的作用机理。
4. 马属动物产品开发
(1)马属动物肉品质、乳品质营养价值及产品开发研究
建立马肉、驴肉、马奶、驴奶营养价值数据库及近红外快速测定等模型,挖掘其营养及保健功效,并进行相应产品开发。
(2)微生态制剂研发
以筛选得到的马属动物源益生菌为基础,研发复合微生态制剂,从而预防改善马属动物胃肠道疾病。
(3)多学科交叉建立马源激素产业理论及技术
为充分开发利用多元化的马属动物资源、提高马产业附加值,结合组织学、细胞生物学、分子生物学、生物信息学、化学、材料学、工程学等多学科理论及方法,明确结合雌激素、孕马血清促性腺激素等马源激素合成、调控与分泌机制,突破马源激素高效获取、提取/制备、加工的理论和技术壁垒,形成完备的相关技术体系,打造优势特色鲜明的马源激素产业。
三、标志性研究成果
我国知名马学专家芒来教授带领的马属动物研究团队从建立之初致力于自治区乃至全国的马科学、马产业、马文化的发展,在该团队的努力与依托单位的支持下,内蒙古农业大学于2010年和2012年增设运动马驯养与管理专科专业和马兽医方向本科班,2019年创立内蒙古自治区首个马业科学本科专业。目前为止我校运动马驯养与管理专业现已培养专科生571人,马兽医方向已培养本科生273人,同时团队所建立的科研平台到目前为止已培养了马科学领域硕士生、博士生和博士后126人,建成基于马科学、马产业、马文化,涵盖专科、本科、硕士、博士、博士后的全过程马业人才培养体系,在平台建设发展的过程中凝练出了“选才”“引才”“育才”和“扩才”的“四优育”培养模式,研究毕业生中有61人在高校、农牧业技术推广中心等单位从事马业科学教学科研推广工作。
1.马属动物遗传育种研究
主要分为两大部分:1、马属动物种质资源库(低温-80°(超低温-196°)环境中保存基因、血液等); 2、马属动物数据资源库(基因组数据信息) 。
2018年建立中国第一个马属动物综合资源库,由低温保存和超低温保存两个部分组成。低温保存中国29个地方马品种和24个地方驴品种的血液和DNA样本,并将这些个体的全基因组进行测定形成数据资源库,将数据放入大数据平台进行保存和共享。规划逐步收集全球所有马属动物的遗传资源,努力建成全球最大的马属动物综合资源库。
其中内蒙古有4个马种和1个驴种:阿巴嘎黑马、鄂伦春马、蒙古马(包括4个类群)、锡尼河马、库伦驴。
在理论方面,利用基因组重测序,基因组SNP芯片和Y染色体数据,评估现存蒙古马的遗传多样性,并鉴定蒙古马特有的mtDNA和Y染色体的单倍群,为蒙古马血统登记提供科学依据。利用多组学研究方法,对蒙古马特有的优良性状进行解析,并鉴定、验证具有重要经济价值的功能基因。通过蒙古马优质性状相关基因的挖掘,促进地方品种的开发利用,从而间接达到保种目的。通过比较耐力卓越和普通蒙古马,发现受选择的基因和通路主要与肌肉发育相关。进而构建蒙古马全身骨骼肌纤维类型表型谱和表达谱,发现蒙古马全身主要骨骼中慢肌纤维比例显著高于速度型马种纯血马,并有高于耐力型马种阿拉伯马的趋势,从而为蒙古马耐力卓越的性状提供了科学依据。通过全转录组解析发现,蒙古马高占比的慢肌纤维主要决定于编码RNA
sox6和非编码RNA
miRNA-499、miRNA-206、circRNA-EIF4G3、LOC10214767共同互作。在研究的过程中还发现蒙古马的慢肌纤维发育与限饲和蒙古族传统的吊马术具有直接的关系。该研究对耐力马的科学训练具有重要的支撑,在马的运动性能研究领域属于国际领先水平。
2.马属动物繁殖理论与技术
在国内首次建立了较完整的马属动物繁殖理论与技术研究体系,系统揭示马PMSG激素分泌机理并初步建立了PMSG分泌型马胎盘细胞模型,建立了马卵母细胞玻璃化冷冻保存技术体系并开展了OPU的初步探索,另外在卵母细胞体外成熟及配子发生发育领域也进行了初步的研究,深入研究了马属动物生殖发育相关机理。
3.马属动物营养与饲料
通过对马属动物肠道菌群组成及多样性进行分析,探讨肠道菌群对马属动物健康的影响,现已分析出蒙古马肠道各区段优势菌群,前肠道以厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria)比例最高,后肠道则以厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为优势菌群。从马属动物肠道内容物中分离鉴定出具有益生功能的菌株,对候选菌株的多样性、抑菌性、安全性进行全面解析;已分离鉴定出纤维素降解菌2株、乳酸菌2株,构建工程乳酸菌,为微生态制剂的开发奠定了基础。
4.马属动物产业
自主研发“全自动不锈钢酸马奶生产装置”等获得实用新型专利。专利号:ZL
201020286777.6。与锡林郭勒盟中蕴马产业集团有限公司建立全面合作,于2021年立项联合实施了内蒙古重大专项《乳用马高效繁育及马奶产品工业化多样生产集成示范》(经费1600.00万元,其中财政专项经费761.00万,中蕴自筹839.00万)。获得工业化生产马奶新产品15-20个,开发马奶、酸马奶系列产品——极马力(能量饮品)、马奶粉、马奶啤酒等。国际上首个工业化生产的马奶和酸马奶产品,由“中蕴集团”生产。作为耐力型科尔沁马和三河马新品系培育项目首席科学家团队,负责技术指导和培训,开展线上人工授精理论培训,并进行现场指导;负责后期育种技术数据分析,耐力型科尔沁马新品系分子水平的研究鉴定等任务。
四、平台负责人
白东义 博士;邮箱:baidongyi1983@163.com