5月16日，美国农业部公布《基因组到表型组：改善动物健康、生产和福利——USDA动物基因组研究蓝图2018-2027》[1]。农业部农业研究局和国家食品与农业研究所（NIFA）曾于2008年发布第一个十年蓝图《USDA农业基因组学研究蓝图2008-2017》，至今部分目标虽已达成，但仍有许多目标需更深入研究，另外，由于新兴技术的出现又有了新的研究主题。因此，在2008版的基础上研制了新的农业动物基因组蓝图，主要包括3个方面的研究主题。

1、科学到实践

（1）美国动物农业中基因组选择技术的商业应用。动物基因组学研究的首要目标是运用基因组信息改进动物对选择的反应。随着DNA测序和基因分型技术的进步，人们获取动物育种的基因组信息的能力也在不断提升。

（2）基因组科学应用于动物生产。全基因组选择技术用于动物育种，曾是前一版蓝图的重要目标之一，目前已成功用于奶牛、肉牛、猪、家禽和一些水产养殖品种。通过在家畜中选择基因组，缩短世代间隔将显著改善动物种群的遗传进度，确定功能基因组序列变异可促进动物进一步改良。

（3）通过精准育种和管理来优化动物生产。基因组分析增强了人们对生产性状遗传基础的认知，这将促使优化动物育种策略的新技术开发，并为管理决策者提供相关信息，以实现多种环境下动物的最大生产潜力。

2、发现科学

（1）通过加深对动物基因组生物学的认识，促进动物经济性状的遗传改良。人类对家畜基因组生物学的大部分理解来自于对人类和啮齿动物的研究。当家畜物种中存在相似的基因时，可推断出它们的基因功能。

（2）降低动物疾病的影响。基因组加强的选择技术可以用于提高家畜的抗病性，但家畜的抗病性也是现代技术最难解决的问题。抗病性只有在动物暴露在疾病中时才会显现，为了改良基因组选择技术，在动物生产过程中需要运用自然发生动物疾病过程的复杂动物疾病调查数据库，以鉴别个体潜在的抗病性。

（3）精准农业技术在动物表型鉴定中的应用。根据第一版蓝图的研究结果，获得了许多家畜品种的准确基因型和具有成本效应的分型方法。下一步的工作正从基因分型转向与表型鉴定，包括收集和测量个体动物的重要经济性状，收集商业生产过程中的常规度量等，这需要进一步获取基因组学信息。通过开发电子传感器，可以实现经济相关度量的收集。同时需要开发数据基础设施，以支持对数据的充分利用。

（4）利用微生物组提高动物生产效率和可持续性。所有动物个体都是由宿主动物及其微生物组成的生物共生体，动物都受到这些微生物及其基因组学和生物化学性质的影响。目前，对微生物组学（宏基因组学）的研究仍处于起步阶段，为了解答微生物组对畜牧生产和动物健康的作用，构成微生物组的许多生物体需要有足够的参考基因组，用于提供生物体的生物化学能力，例如对宿主很重要的维生素合成功能等。同时，需要新技术和评估分析来全面研究和阐述微生物组在家畜健康和生物学中的重要作用。

3、基础设施

（1）培养下一代动物科学家。将基因组信息纳入选择技术是个复杂过程，因此需要开展定量遗传技术和分子生物学等专业知识的多学科培训，未来还需要确保农场生产人员拥有自动、全面收集个体动物数据所需要的计算等专业技能。

（2）为农业动物开发先进的基因组工具、技术和资源。要完全了解基因组如何运作和充分利用这些信息，必须注释基因组。为了完成此项工作，需要对基因表达的全面分析（转录组学）、蛋白质生产（蛋白质组学）和代谢物生产（代谢组学）等技术进行改进，从而对家畜基因组与重要经济性状之间的关系进行综合分析。

（3）为动物生产创建大数据工具和基础设施。虽然当前计算机的数据处理能力足以对收集到的动物测量数据进行常规基因组选择分析。但是，如要处理、存储和使用所有蓝图中涉及的动物环境措施、动物健康数据和微生物组测量指标等，则超出了目前的能力范围。因此有必要显著提升当前的计算能力，以达到蓝图所需的目标。

（4）推动生物技术发展，提升动物可持续性和效率。现在可以使用定点核酸酶对家畜的DNA进行特异性改变。随着更多的动物基因组信息的发现，人们将能更准确地预测DNA变化以改良家畜的重要经济性状。为了充分利用基因编辑技术，先进的生殖技术需要将对单个个体进行的修改扩展到更大的生物群体。

（5）为未来动物生产表征和保持遗传多样性。新蓝图提出通过各种基因组方法研究如何改进对家畜的选择。该研究将推动具有遗传适应性的家畜育种技术的提升，包括支持和改善动物健康、增强动物的抗病性，提高其抵御极端天气和其他挑战的能力等。随着研究与开发继续导致动物基因组发生改变，有必要保护当前的遗传资源。目前还没有针对所有家畜物种的有效保存方法，因此需要进一步开展相关研究。

该报告还描述了动物农业的未来愿景，特别指出，通过将遗传改良率提高10倍和发展精准畜牧生产系统等将可能使全球动物蛋白质的供应量提升近2倍。为达成该目标，报告提出了以下建议。

（1）通过开发和使用传感技术和预测算法，利用数据驱动的方法改进疾病检测和管理。

（2）利用与田间表型相关的大型基因序列数据集，结合基因组学、先进生殖技术、精准育种技术，加速家畜、家禽和水产养殖种群的可持续性性状，如育性、饲料效率、动物福利和抗病性等的遗传改良。

（3）确定可持续性和动物福利的客观衡量标准，以及将这些标准纳入到精准畜牧系统中。                                 （郑颖）