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世界首次!南开团队实现全流程机器人自动化“孕育”克隆猪
来源: 南开大学新闻网发稿时间:2022-05-31 12:47

  南开新闻网讯(通讯员 刘曜玮 记者 乔仁铭)2022年3月31日,由一头普通的“代孕”母猪怀孕110天,诞下了7头克隆纯种小长白猪,这是自动化操作完成克隆全流程获得的克隆动物——南开大学科研团队实现全流程机器人自动化“孕育”克隆猪,为世界首次。

  南开大学赵新教授科研团队联合天津市农业科学院畜牧兽医研究所针对人工克隆技术存在的相关问题,对自动化操作克隆技术进行了研究,成功实现突破。该团队亦成为世界上唯一实现机器人操作及自动化操作克隆全流程的团队。团队从机器人操作到自动化操作,进一步扩大了我国克隆技术在世界范围内领先优势。

  种业是农业的基石,我国种猪产业由于优良原种猪资源不足同样面临着“卡脖子”问题。发达国家对我国引进曾祖辈的原种猪进行封锁,我国只能引进退化快的祖父辈原种猪,通常经3年左右繁殖即退化,正经历着原种猪“引进、退化、再引进、再退化”的恶性循环。

  用克隆技术大量扩增祖父辈原种猪,是解决种猪育种问题的有效方案。但是,人工克隆操作步骤多、难度大、效率低,胜任克隆操作的人员极度短缺,不能真正解决生产祖父辈原种猪大量需求的难题,这使得大范围推广克隆技术用于种猪育种存在瓶颈。

  为此,在国家重点研发计划项目支持下,南开大学人工智能学院赵新教授科研团队联合天津市农业科学院畜牧兽医研究所针对人工克隆技术存在的相关问题,对自动化操作克隆技术进行了研究。自动化操作克隆技术利用显微视觉建立了最大厘米级、最小亚微米级分辨率的全局视野,提高操作效率实现了克隆操作批量化;通过细胞受力分析,实现了基于最小力的克隆操作自动化;通过细胞内应变评估,降低了克隆操作过程对卵母细胞的损伤,提高了克隆操作后胚胎发育率,实现了克隆操作精准化。

  采用自动化操作克隆技术,将标志克隆成功的囊胚率,从人工操作的10%提高到自动化操作的27.5%,囊胚率提升2.75倍。团队相关工作结果显示,单胎代孕母猪产仔数,从人工克隆猪的平均不足5头,提升到机器人化、自动化克隆猪两批3胎共24头,平均单胎产仔8头,提升了60%以上。此外,该团队第一批机器人操作的克隆猪已用于育种生产,13头健康克隆猪有9头留种,留种率69%,与普通种猪留种率35%相比翻了一番。

  自动化操作克隆技术为大量扩增祖父辈原种猪、大范围推广克隆技术用于种猪育种和实际生产应用提供了途径,这为我国解决大量快速“复制”优良动物品种,解决种猪育种“卡脖子”问题提供了方案。

  据了解,我国种猪需求量巨大,每年种母猪更新量1300万头,种公猪更新量30万头以上。为适应育种规模化需求,赵新科研团队长期以来致力进一步提升克隆全流程机器人操作水平,在批量化、自动化、精准化、规模化上下功夫,研究工厂化的自动化动物克隆育种技术体系,旨在为解决种业“卡脖子”问题不断提供科学的自动化方案。

编辑:韦承金

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