加拿大的GS甲烷減排-可持續(xù)指數(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用
加拿大是世界上第一個(gè)正式發(fā)布國(guó)家級(jí)的甲烷效率指數(shù)，并且應(yīng)用于實(shí)際育種。
目前，加拿大已經(jīng)聯(lián)合歐洲幾個(gè)國(guó)家開(kāi)始了進(jìn)一步驗(yàn)證工作。
1.1 為什么奶牛甲烷減排如此重要？
以加拿大為例，2016年一份權(quán)威LCA報(bào)告顯示，奶牛生產(chǎn)全生命周期的溫室氣體排放中，腸道發(fā)酵（即甲烷排放）占比最高，其次為飼料生產(chǎn)、糞便管理等環(huán)節(jié)：
（數(shù)據(jù)來(lái)源：加拿大奶農(nóng)協(xié)會(huì)LCA報(bào)告）
1.2 構(gòu)建基于遺傳改良的“可持續(xù)指數(shù)”
1.2.1 數(shù)據(jù)基礎(chǔ)與項(xiàng)目積累
加拿大由Semex、Lactanet、AbacusBio、圭爾夫大學(xué)等科研與產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)協(xié)作，自2012年以來(lái)累計(jì)投入數(shù)千萬(wàn)美元，持續(xù)推動(dòng)奶牛溫室氣體相關(guān)性狀的基因組數(shù)據(jù)積累與技術(shù)創(chuàng)新。下面是多個(gè)項(xiàng)目時(shí)間路線：
1.2.2 創(chuàng)新性狀的定義與基因組評(píng)估
加拿大團(tuán)隊(duì)率先將三大“環(huán)境友好型性狀”納入奶牛遺傳評(píng)估體系：
（1）飼料效率 Feed Efficiency
— 采用單步基因組選擇模型
— 剔除產(chǎn)奶量、體型等傳統(tǒng)影響因素，更精準(zhǔn)反映單位飼料投入的實(shí)際效益
— 可靠性達(dá)51%，與主流產(chǎn)奶性狀無(wú)明顯負(fù)相關(guān)（2）體維持需求 Body Maintenance Requirement
— 以奶牛代謝體重（kg BW^0.75）為基礎(chǔ)，量化大型牛消耗更多能量的客觀需求
— 數(shù)據(jù)積累超過(guò)20年，主要由Lactanet團(tuán)隊(duì)采集
— 可靠性高達(dá)70%
（3）甲烷效率 Methane Efficiency
— 以MIR光譜預(yù)測(cè)甲烷產(chǎn)量，并通過(guò)遺傳分析確保該性狀與產(chǎn)奶量、乳脂乳蛋白等傳統(tǒng)性狀相互獨(dú)立
— 基因組評(píng)估可靠性高達(dá)75%
— 只需在泌乳120-185天階段采樣即可獲得有效遺傳信息
1.2.3 溫室氣體指數(shù)（GHG Index）如何構(gòu)建？
GHG指數(shù)核心是將飼料效率、甲烷效率、體維持需求、群體壽命等性狀育種值，依據(jù)其對(duì)溫室氣體排放的減排貢獻(xiàn)加權(quán)整合，形成統(tǒng)一指標(biāo)：
-
詳細(xì)文獻(xiàn)
image.png
每項(xiàng)性狀的單位變化對(duì)GHG減排的實(shí)際貢獻(xiàn)量（kg CO?e）都通過(guò)科學(xué)方法進(jìn)行測(cè)算。
例如：
這樣，每選擇一頭在GHG指數(shù)上更優(yōu)的奶牛，就意味著從基因?qū)用嫔蠋?lái)了更明確的減排效果！
1.2.4 GHG指數(shù)的實(shí)際改良效果有多大？測(cè)試有無(wú)甲烷效率指數(shù)
結(jié)果
加拿大的目前總指數(shù)-LPI
加拿大已將GHG指數(shù)納入官方LPI（Lifetime Performance Index）體系，使環(huán)境可持續(xù)性成為與產(chǎn)量、健康、繁殖等并列的遺傳改良方向
GHG指數(shù)權(quán)重
1.3. 進(jìn)一步單獨(dú)查看新加入的甲烷指數(shù)
1.3.1 甲烷效率的基因組驗(yàn)證-女兒甲烷的指數(shù)（2023年的interbull報(bào)告）
父本甲烷效率每提升一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差（SD），子代（女兒）每日甲烷排放量平均減少7.55克，一年大約減少3公斤，約占當(dāng)前平均水平的1.5%。
1.3.2 甲烷效率的基因組驗(yàn)證-加拿大內(nèi)部驗(yàn)證
顯著女兒降低了甲烷排放量
1.3.3 跨國(guó)數(shù)據(jù)驗(yàn)證（歐洲），效果顯著
加拿大與歐盟多個(gè)獨(dú)立奶牛群體、不同國(guó)家的數(shù)據(jù)均表明，甲烷效率遺傳育種值高的群體，實(shí)際測(cè)得的甲烷排放量更低，統(tǒng)計(jì)學(xué)差異顯著。
1.4 創(chuàng)新意義與行業(yè)價(jià)值
加拿大已實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排性狀的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化遺傳改良
“溫室氣體指數(shù)”將綠色發(fā)展理念與產(chǎn)業(yè)遺傳改良實(shí)踐深度融合
跨學(xué)科合作（基因組學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)、信息學(xué)、產(chǎn)業(yè)）推動(dòng)行業(yè)可持續(xù)變革
可為全球畜牧業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型提供參考和模板
1.5總結(jié)
通過(guò)將甲烷排放、飼料效率、體維持需求等環(huán)境友好型性狀納入主流遺傳育種指標(biāo)，加拿大奶牛業(yè)正走在全球畜牧業(yè)減排科技的前沿。 隨著大數(shù)據(jù)和基因組技術(shù)不斷成熟，“溫室氣體指數(shù)”體系有望在更多國(guó)家和品種中落地推廣，為全球減碳事業(yè)提供堅(jiān)實(shí)的基因支撐。
參考資料：
Francesca Malchiodi et al. (2025) “Development of a greenhouse gas index to reduce enteric emissions in Holsteins”, ADSA-Interbull 2025, University of Guelph, Canada.
