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该综述探讨了非洲奶牛养殖中杂交育种、ARTs、基因选择技术的应用、挑战及应对策略。
### 非洲奶牛养殖技术的发展与挑战
在非洲，农业是多个国家的关键产业，对国内生产总值（GDP）贡献显著，其中乳业尤为重要。非洲拥有多样化的奶牛养殖系统，包括小农户（1 - 10 头动物）、中型规模（11 - 50 头）和大型生产系统（>50 头），不同系统在不同环境下运营，且奶牛品种表现各异。随着人口增长、城市化、收入提高和生活方式改变，非洲牛奶的需求和供应均有所增长，这在一定程度上得益于杂交育种计划和先进生殖技术（ARTs），如人工授精（AI）、胚胎移植（ET）和基因组选择的应用。
1. 研究背景与目的
非洲农业在多个国家经济中占据重要地位，乳业贡献突出。2021 年，非洲原牛奶总产值超 140 亿美元，部分国家乳业对农业 GDP 贡献率超 10%。非洲奶牛养殖系统多样，不同规模和品种的奶牛在不同环境下养殖。随着人口、经济等因素变化，牛奶需求和供应增长，推动了乳业发展，也凸显了先进养殖技术的重要性。本综述旨在评估和整理非洲奶牛养殖项目中杂交育种、ARTs 和基因选择的应用信息，提供成功案例，并分析挑战与应对策略。
2. 文献搜索方法
本综述的文献来源广泛，涵盖公共在线数据库（如 Google Scholar?、Pubmed?、Elsevier? 和 FAOSTAT?）中的同行评审期刊文章、会议论文、报告和书籍章节，还包括组织网站、新闻文章等其他相关来源的印刷资源。通过使用 “畜牧业”“奶牛遗传改良”“育种技术” 等多个关键词，结合非洲及非洲国家名称进行多次搜索，搜索时间为 2023 年 7 月至 2024 年 1 月。同时，采用更严格的纳入标准筛选文献，最终讨论了来自 12 个非洲国家的 19 个案例。
3. 非洲奶牛养殖技术的应用与影响
- 杂交育种：非洲杂交育种历史悠久，旨在改良本土品种。目前非洲约有 180 个公认的奶牛品种，其中 146 个为本土品种。非洲的奶牛杂交育种项目利用 Bos indicus（非洲瘤牛）的气候适应、抗病和长寿等优良性状，以及 Bos taurus（非洲无瘤牛）和来自北美、欧洲的外来品种的高产和生长特性。多个非洲国家开展了杂交育种项目，成果各异。例如，布基纳法索实施了多个杂交育种项目，其中 Fulani Sudanese Zebu 和 Pure Azawak Zebu 杂交项目提高了牛奶产量；喀麦隆从 20 世纪 30 年代开始杂交育种，Holstein - Gudali 杂交品种在繁殖性能上表现出色；埃塞俄比亚的杂交育种项目使杂交品种在牛奶产量、繁殖性能等方面优于本土品种。
- 人工授精：AI 于 1935 年首次在肯尼亚引入非洲，随后在其他国家逐渐推广。许多非洲国家报告使用 AI，其具有加速遗传更新、降低成本、减少疾病传播风险等优势。在博茨瓦纳，AI 技术与公牛补贴计划共同促进了国家牛群增长；在埃塞俄比亚，AI 服务使用和精液产量不断增加；在卢旺达，国家人工授精中心推动了乳业遗传改良，但 COVID - 19 疫情对精液生产和 AI 成功率产生了影响。
- 多排卵和胚胎移植：牛胚胎移植技术于 1949 年首次成功报道，在非洲只有少数国家使用。该技术虽能减少世代间隔、促进遗传改良，但因经济可行性问题，在以小农户为主的生产系统中应用率较低。肯尼亚于 1982 年开始胚胎移植，之后开展了更大规模的 MOET 项目；南非是非洲使用 ET 最普遍的国家，有较多相关数据报告；卢旺达也在积极开展胚胎移植工作，且成功率不断提高。
- 基因选择：非洲和发展中国家奶牛养殖面临的一个主要挑战是系谱和性能记录保存不佳，这阻碍了动物性能评估。基因组选择在非洲奶牛养殖中的应用具有多目标性和多学科性，包括选择供体雌性或种公牛、评估不同生产系统和环境下的最佳品种组成、预测感兴趣的性状以及识别适应性基因渗入的基因组特征等。肯尼亚通过 Dairy Genetics East Africa 项目评估杂交奶牛，确定了适合不同生产环境的品种组合；坦桑尼亚的 ADGG 项目创建了可持续的国家育种计划，提高了牛奶产量；埃塞俄比亚建立了国家奶牛性能记录系统，并与 ADGG 项目合并，实现了遗传选择和精液生产的优化。
4. 非洲奶牛养殖技术面临的挑战
- 技术和人员能力不足：AI、MO 和 ET 等育种技术的成功实施需要训练有素的人员，但非洲许多地区存在人员短缺和技能水平参差不齐的问题，导致怀孕率低，部分项目失败。在卢旺达、埃塞俄比亚、博茨瓦纳、肯尼亚等地，都面临着 AI 技术人员短缺、技术失败和沟通不畅等问题。
- 品种和性能数据有限：许多非洲小农户缺乏品种组成和合适杂交品种的信息，缺乏牲畜数据库和性能数据，这阻碍了新育种技术的成功应用，也影响了牲畜改良计划的目标实现。
- 资金和资源不足：非洲牲畜遗传改良项目面临资金短缺问题，政府和资助伙伴优先满足紧急需求，对畜牧业育种的资金支持较少。此外，非洲多样化的生产系统缺乏新育种技术的资金和资源，小农户难以获得个人融资和信贷。
- 生物技术投资回报率低：育种技术需要农民进行初始投资，但在非洲发展中国家，农民对新技术成本和回报的担忧使其更倾向于传统方法。例如，小农户认为胚胎移植的经济收益无法弥补投资，且 AI 导致雄性犊牛出生率较高，影响了农民对 AI 服务的采用。
- 育种技术服务可及性差：许多国家牛精液的生产和分配集中在少数中心，偏远地区农民获取精液和胚胎困难，运输基础设施差、中心维护不善等问题进一步降低了服务质量。在坦桑尼亚、乌干达、博茨瓦纳、埃塞俄比亚和肯尼亚等地，都存在因距离、设施和成本等因素导致的技术服务可及性问题。
- 发情检测困难：非洲奶牛发情检测主要依赖低效的视觉观察，导致错过配种机会，影响 AI 技术的采用。许多因素，如农民不在牛舍、缺乏发情知识、检测延迟和输精员迟到等，都导致了发情检测困难。
- 育种计划监测系统不完善：许多非洲国家的奶牛遗传改良项目因监测和跟进不足而失败，这不仅影响了有效育种方法的采用，还阻碍了数据收集和项目评估，进而导致资金减少和项目难以扩大规模。
- 自然灾害和冲突影响：干旱、洪水等自然灾害会导致牛死亡率上升，影响育种技术的应用。政治不稳定和冲突也会阻碍人工授精服务的提供，例如塞内加尔和毛里塔尼亚的冲突就影响了牲畜改良项目的实施。
- 法律框架和政策不完善：新生物技术的引入需要明确的政策和监管框架，但许多非洲国家在育种技术进口私有化后，监测系统不明确，导致品种改良计划失败。例如，马里的一个杂交育种计划因欧洲品种的混乱进口而失败。
5. 应对非洲奶牛养殖技术挑战的策略
- 人员能力建设：培训大量非洲动物健康人员和技术人员掌握现有和新的育种技术，这对于确保奶牛养殖项目的可持续性至关重要。例如，布基纳法索的 Vache du Faso 项目强调了合格技术人员对育种技术实施的重要性。
- 建立数据平台：农民集成数据平台允许农民通过移动技术将动物数据输入中央服务器，帮助做出明智的育种决策。肯尼亚、埃塞俄比亚和坦桑尼亚的 ADGG 项目就是成功案例，类似平台可由私营公司开发，同时需要加强各方合作以确保数据共享和平台的可持续性。
- 加大投资力度：国家和地方政府应拨款支持奶牛养殖项目，促进新技术的推广和研究。同时，应建立公私合作伙伴关系，共同支持国家和地区的奶牛改良计划。
- 优化技术与市场：在引入新育种技术前，需考虑生产系统类型、农民需求、技术成本和经济收益等因素，确保技术的适用性和投资回报率。此外，稳定的下游市场对于提高农民对育种技术的接受度至关重要。
- 保障技术供应与分配：建立社区级精液分配中心，确保农民能够方便地获取育种技术，同时加强基础设施的维护和更新，提高技术的可及性和服务质量。
- 改进发情检测技术：通过培训农民记录和识别发情迹象，以及采用发情同步化技术，提高非洲奶牛的发情检测准确率，从而提升繁殖效率。
- 加强育种计划监测与评估：对育种计划进行持续监测和评估，评估其生产、社会和经济影响，以便及时调整策略，确保项目目标的实现，并为项目的延续和资金分配提供决策依据。
- 制定应对灾难计划：非洲各国畜牧部门应制定应对自然灾害、疾病爆发和冲突等情况的计划，包括疫苗接种、动物治疗、移动管理和农民补偿等措施，同时需要各方合作提供支持。
- 完善法律政策框架：非洲国家应制定和更新育种技术的政策和指南，明确技术整合要求，防止技术重叠，促进有效监测和评估，确保农民和其他利益相关者能够从奶牛养殖中获得最大利益。
6. 结论
综合来看，杂交育种、AI、ET 和基因选择等奶牛养殖策略在撒哈拉以南非洲的 12 个国家显著提高了奶牛遗传多样性和生产力。尽管部分技术的广泛应用面临挑战，如资金有限、技术技能不足和经济可行性问题，但现有育种方法的结合已带来了可衡量的生产和经济效益。非洲的成功案例为其他热带奶牛养殖系统提供了借鉴，而失败案例则为未来项目提供了经验教训。解决资金、合作和项目跟进方面的差距，有助于吸引更多利益相关者参与，优化育种计划，推动非洲乳业的进一步发展。通过加强公私合作，有望增加投资和研究，促进非洲乳业的持续进步。
