今年的自治区政府工作报告在回顾2022年重点工作时提到：灵武奶牛体外胚胎繁育技术在全国首次实现批量繁育。看似话语简短，却意义非凡。经过科研人员500多个日夜的攻坚克难，宁夏奶产业发展跨入了新的里程碑。
悄然开启的一场“破题”行动
“刚出生的第一头小牛犊体高78厘米，体重57公斤，健康状况良好。目前基地已陆续出生了3头克隆牛。”1月29日，记者来到灵武市养殖基地，西北农林科技大学博士王炳科将这一喜讯告知记者。
3头克隆牛均在春节前出生。这是灵武市与西北农林科技大学合作，取得奶牛体外胚胎批量繁育技术成功之后，在良种奶牛繁育技术领域的又一重大突破，也是国内首次采用克隆技术对现存群体中百吨优良个体进行种质复原保存。开启了体细胞克隆技术在良种奶牛培育中担当核心和关键角色的新纪元，为破解我国奶牛良种繁育“卡脖子”问题奠定了坚实基础。
“良种是奶业发展的核心，是畜牧业的源头，决定了产业链的质量和效益。以基因组选择、OPU-IVP为代表的良种选育技术已成为世界各国进行良种快速扩繁和种质资源创新研究应用的制高点。”灵武市科技局生产力促进中心主任吴大伟说，建设良种奶牛繁育基地，为奶产业提供优质高产的奶牛种源，是自治区奶业实现高质量发展的关键和迫在眉睫的任务。
2021年4月，灵武市人民政府与西北农林科技大学达成产学研合作协议，决定在灵武市养殖基地招募符合条件的养殖牧场搭建实验室，进行试管牛的研发。
“建设实验室、买设备，投资成本上千万元，成功的概率只有50%。事是好事，但风险太大。”在众多养殖企业谨慎观望下，宁夏兴源达农牧有限公司成为第一个吃螃蟹的人。
“我们现在从国外引进的种牛质量每况愈下，没有自己的种牛群总不是办法。现在有这个好机会，能培育出自己的高质量试管种牛群，为什么不去尝试？”宁夏兴源达农牧有限公司总经理马磊坦言，目前在国内市场上，国外进口冻精已经占领了将近70%的市场份额。为了降低对国外奶牛种质的过度依赖，提高优良母牛的扩繁速度成为关键，试管牛技术产业化则可以有效解决这一难题。
在灵武市人民政府的支持下，宁夏兴源达农牧有限公司在牧场开始建设奶牛科研中心，为研发团队搭建实验室及宿舍。2021年4月17日，由西北农林科技大学5名导师、16名博士硕士组成的研发团队入住兴源达牧场，一场改变宁夏奶牛产业未来格局的研发行动悄然开启。
“试管牛”是从优质供体母牛体内采集卵母细胞，经体外培养成熟后，加入优质种公牛精液进行体外受精，所获得的受精卵经体外培养发育成囊胚后，再将胚胎移植到受体牛体内，即“借腹怀胎”。对于西北农林科技大学研发团队来说，实验室条件下“试管牛”技术和理论都相对成熟，但如何在牧场条件下完成实际生产，亟须解决。
“建立高产良种奶牛群体首要任务，就是筛选出具有培育价值的供体奶牛。我们花费3个月时间，以‘奶牛年产奶量大于18吨且无发病记录’为第一要素筛选候选奶牛，又对候选奶牛全部进行线性鉴定，进一步采集血液进行多性状基因组检测分析，最终从2个养牛场1万余头供体牛中，筛选出了300头优质供体牛。”谈起供体奶牛的筛选过程，研发团队成员、西北农林科技大学博士李赫强笑言，为了选出优质供体牛，研发团队成员整天跟奶牛待在一起，就差住到牛栏里了。
由于实验室研发与生产实际应用目标不同，条件差异也更大。因而，试管牛技术从实验室走向生产实际，是一次新的技术集成与创新过程，这个过程甚至比实验室研发更艰难。在牧场环境下，部分环境要素达不到实验室标准，冬天天气寒冷，在活体采卵期间，采卵房保暖措施不到位，采卵管内的卵泡液就会快速降温，甚至被冻住，不利于获取高质量的卵母细胞。同时，体外胚胎生产受到卵母细胞质量、成熟程度、体外受精、受精胚发育等关键环节影响，生产胚胎能否移植成功，又受到代孕牛的影响，关键环节多，技术要求高，任何一步出问题都会影响整体效率。
“受限于卵母细胞质量、仪器设备、环境等因素，刚开始卵母细胞的体外成熟率、受精率和成胚率并不高。有些受体牛顺利移植后，又出现了流产问题，部分也会由于未孕返情出现‘容怀’状况，导致在该周期内无法完成正常受孕，只能延后。”研发团队成员王炳科表示，前期出现的一些问题让“试管牛”研究困难重重，团队一部分成员陷入焦虑之中。在王勇胜教授带动下，博士生李赫强、肖劲邦、李紫元分别带领硕士研究生组成研发小组，仔细研究分析供体奶牛的超数排卵程序、活体采卵的技术细节要求、卵母细胞成熟液与受精、胚胎移植受体奶牛的处置等，不放过任何一个数据与细节。
阶段性成果又成为科研新起点
走进白土岗乡的兴源达牧场，一排排新生小牛犊居住的独栋小别墅格外引人注目。
“瞧，第一栋小别墅里的001号小牛犊就是去年10月23号出生的第一头试管牛。”王炳科走到小牛犊面前，拿出喂奶器给它喂奶，小家伙毫不客气地大口吸吮着。
在攻克各个关键环节的技术难关后，为了在活体采卵—体外胚胎生产—胚胎移植整体过程不影响养殖场正常繁育程序，尽最大可能减少牧场繁育损失，团队再次对所有程序进行仔细分析和计算，增加了夜间工作频次，吃住都在牧场，技术人员加入胚胎移植等环节，实现了超越预期的效果。
在基地繁育人员和科研团队的共同努力下，2021年11月，研发团队顺利完成体外胚胎培养，2022年1月，体外胚胎移进受体牛体内。经过280天足月繁育，终于在10月23日下午，迎来了首个体外胚胎生产奶牛的诞生。
“刚出生的小牛犊体重33公斤，体高66厘米，不到1小时就能自主站立，身体各项机能正常。”王炳科坦言，如今小牛犊体高已达90厘米，体重87公斤，非常健康。
“从个体来看，预计试管牛每胎生产的奶量能比目前奶牛平均泌乳量增加4吨，它这一生可能比正常母牛多16吨的产奶量。这样的母牛数量足够多的话，就能建立起良种奶牛核心群体。”在西北农林科技大学教授靳亚平看来，在牧场批量产出试管牛只是第一步，如何利用体外胚胎移植技术，实现性别可控，为良种奶牛快速扩繁提供保障，靳亚平带着学生们开始了新一轮研究。
与普通体外胚胎不同的是性控胚胎对精液的处理方式不同，受精方式也不同，操作上较为繁琐。由于性控精液是成品购买，受限于精子本身的质量及数量，研究人员添加相关试剂以改善受损精子质量，完善相关生理指标，同时，开启了性控胚胎生产新技术的探索。
2022年11月8日，宁夏首个性控胚胎“试管奶牛”在灵武养殖基地出生，母牛犊体重47公斤，体高78厘米。出生半小时后顺利完成首次进食，1小时后能够自主站立。经专家团队监测，小牛犊符合新生牛犊各项标准。这标志着宁夏良种奶牛体外胚胎生产和胚胎移植技术研究取得重大突破。
“此次体外胚胎生产的成功，构建了不影响养殖场正常繁育计划条件下的OPU-IVP-ET技术新体系，应用该技术每次可采集卵母细胞20—30枚左右，最高回收卵母细胞38枚，每次采卵可获得5—9枚左右可移植胚胎，移植成功率稳定在50%左右，达到了国际先进水平。”靳亚平教授表示。
至此，在靳亚平教授的带领下，西北农林科技大学31名硕博研究生研发团队在实施奶牛第四代辅助生殖技术研究方面取得重大突破。首批培育500头高产奶牛活体种群全部成功植入，奶牛良种繁育问题得以有效破解。
打造宁夏优质乳工程“梦之队”
“这批新生的体外胚胎生产奶牛预计年单产可达14吨以上，比目前单产平均提高4吨左右，使用寿命4胎以上，平均每头奶牛终身产奶增加16吨以上。”吴大伟介绍，奶业振兴不仅要靠现代化的生产经营体系，也要靠自繁奶牛育种的科技创新。只有打破技术壁垒，走在生物育种的科技前沿，提升奶业发展的核心竞争力，才能在国际市场中实现弯道超车。
灵武市是宁夏发展奶产业的核心区，近年来，该市立足“黄金奶源带”区位优势，在白土岗乡高标准打造现代养殖基地，引进蒙牛集团（灵武）奶业全产业链高质量发展百亿集群项目，打造高端液态奶加工厂、建设优质奶源基地。通过龙头带动、人才驱动、平台联动，整合“链”上资源优势，跑出了灵武“加速度”。目前，白土岗养殖区奶牛存栏达到18万头。
同时，灵武市深入实施种业振兴行动，加快推进农业核心技术攻关，开展奶牛良种快速繁育技术研发实践。并把奶牛良种选育建立中国品系核心种群作为奶产业发展的基础工程，突出科技人才硬核支撑作用，推动奶产业高质量发展。
“我们投资2000万元建设宁夏功能最全，集生鲜乳、疾病、饲料检测和种子工程培育等为一体的奶牛服务中心。去年还为研究团队一次性提供200万元的科研经费，保障研究资金需求。”灵武市委组织部相关负责人表示，除了在全区举办奶产业职工职业技能大赛，还举办了实用技能人才“破土成才”培训班，500余名技能人才从“潜力股”变身“实力派”。同时，实施“灵武市奶产业黄金带优势区急需紧缺人才引育”等党建引领人才培育发展项目，形成“人才紧跟产业走，产业依靠人才兴”互融互促关系，促进教育链、人才链与产业链有效衔接。
“除了试管牛批量生产，我们还通过克隆技术，把自治区高产奶牛群体中终身产奶量超过100吨的超级奶牛完整复制出来，然后利用已经建立的活体采卵—体外胚胎生产技术生产性控胚胎，一方面构建终身产奶量高于100吨的核心母牛群体，同时再结合基因组检测技术和体外胚胎生产以及干细胞技术，为自治区选育出国内具有自主知识产权的良种公牛和良种母牛。”靳亚平教授说。
目前，在西北农林科技大学科研团队共同努力下，灵武市优质后备奶牛繁育基地示范项目第一阶段工作基本完成。截至2022年底，科研团队制作胚胎1100枚，移植胚胎520枚，目前，已有112头体外胚胎生产和移植怀孕牛陆续降生，其中公牛62头，母牛50头。
今年，灵武市将继续与西北农林科技大学打造校企融合创新联合体，进一步完善奶牛活体采卵—体外胚胎生产—胚胎移植技术和超级奶牛克隆技术，使体外胚胎生产移植超过1000枚，移植宁夏当地超级奶牛克隆胚胎200枚以上，实现优质胚胎在较大范围内生产应用，持续推进产奶量超过80吨、繁育4胎以上的超级奶牛体细胞分离鉴定。
“我们将推进奶牛体外胚胎生产的单精子注射技术，实施干细胞育种和实验室平皿选育计划，实现良种性控胚胎生产和良种繁育技术重大突破，计划在3—4年内，获得高产、长寿、抗逆性好的优良奶牛群体和种公牛，实现奶牛良种自主繁育。”靳亚平教授表示。
2024年至2025年，灵武市将建成国内第一个终身产奶量100吨奶牛核心群体和后备种公牛群体，届时通过创建体外胚胎生产+克隆+干细胞技术体系，将打造出奶牛种业领域与国外竞争的新赛道，成为现代奶牛良种培育的引领者。
