中国芯力量丨中国牛用上“中国芯”

一头奶牛能发掘出多少意想不到的产奶潜能？

2000年，中国奶牛年单产仅为2605公斤/头，3头奶牛产奶量才相当于奶业发达国家1头牛的产奶量，整体水平与奶业发达国家有上百年差距；2024年，中国部分高产牧场奶牛年单产达14吨/头，已超越绝大多数奶业发达国家。原奶的蛋白质、脂肪、体细胞数、菌落总数等核心指标的总体水平优于欧盟标准，中国牛奶已经是世界级品质。伊利原奶的菌落总数更是远优于欧盟标准，实现了划时代的进步。中国仅用约20年时间就走完了乳业发达国家上百年走过的路，在奶牛生产性能方面和他们齐头并进。

20年跨越百年差距，这一赶超背后蕴藏着来自“中国芯”的动力。

本土奶牛开启国产“基因体检”

奶业产量提高、品质提升的根本是奶牛种群改良培育，而这离不开全基因组检测技术。全基因组检测能获得精准育种值，加速遗传进展，降低近亲繁殖危害，降低牛群中有害基因频率，培养特色牛群以适应消费市场新需求和奶牛饲养新技术。

然而，采用全基因组检测技术耗时长、单价贵，不利于牧场大面积推广。欧美等国家通过研发奶牛基因检测和遗传评估等功能芯片，成功降低了检测成本，提升了检测效率。但我国在此领域缺乏自主研发和创新，国产化程度低。“基因检测芯片依赖国外，除了需要支付高额检测费用外，还面临着育种资源遗传信息泄露的风险。”国家乳业技术创新中心奶牛繁育与养殖技术研究中心执行主任李喜和说。

针对这一痛点，李喜和带领团队开发出具有自主知识产权的系列基因芯片——“高产、抗病、长生产期”奶牛特殊性状基因检测芯片与奶牛胚胎基因组遗传评估芯片。采用该系列基因芯片进行基因检测，效率比全基因组测序提升4倍以上，成本仅为其1/5。

李喜和介绍，基因芯片类似流行病毒快检试剂盒，只要把奶牛的样本组织涂抹到试剂盒上，就会与芯片上记录的奶牛繁殖、健康、生产寿命、饲料转化率、乳蛋白量、乳脂量、体细胞数等性状信息发生反应并呈现出不同颜色，快速出具能否高产、优产的诊断。

中国牛用上“中国芯”，中国奶牛育种技术和繁育形成了“芯片检测-智能选配-精准繁育”闭环，国外良种奶牛种源与繁育关键技术“卡脖子”问题相继被突破。

李喜和介绍说，国家乳业技术创新中心目前围绕本土化“中国奶牛”新品系培养，正在研究推出系列功能强化基因检测芯片，推进奶牛种源自主可控和种业科技自立自强，支撑产业高质量发展。

在牧场实验室解析遗传“指纹”

奶牛产奶能力主要取决于其父母——种公牛对奶牛群体遗传改良贡献率超过75%，种母牛对生产性能提升贡献率超过40%，高分公牛和金牌母牛结合的“女儿”往往单产更高、原奶品质更优异。

2024年12月，由赛科星奶牛核心育种场培育的荷斯坦种公牛在农业农村部全国畜牧总站乳用公牛遗传评估的1022头中，包揽全国前三，前十中占据六席。全国遗传评估排名前100奶牛种公牛中，超过30%来自赛科星，赛科星参赛种公牛综合育种值达到国际先进水准。

赛科星研究院育种中心主任孙伟介绍说，综合育种值是通过对种公牛后裔的遗传基因信息和生产性能数据进行综合计算得出数值，旨在筛选出遗传性能出色的种公牛。综合育种值高的种公牛，其“女儿”单产大概率更高，原奶的蛋白质、脂肪、体细胞数和菌落总数等核心指标可能更加优异。

优质种母牛群体规模小，限制了中国奶牛的种源供给能力。“美国育种核心群规模超过80万头，而我国由于起步晚，数量远少于美国。”孙伟说，“只有加速构建中国奶牛全基因组育种体系，借助智能育种技术进行基因解码，才有可能在种业上缩短差距。”

2015年开始，孙伟把实验室建到牧场，依托全国96座规模化牧场、60余万头奶牛建立奶牛育种大数据平台，对每一头奶牛进行品种登记、性能测定、体型鉴定等，收集基础数据，建立健康档案、生产档案、家族档案，并从中筛选出遗传评定优异、遗传血统纯正、生产性能拔尖、体型外貌俊朗的优秀种母牛进行全基因组测序。

在海量基因数据中挑出决定乳蛋白量、乳脂量、体细胞分、体型总分、肢蹄和泌乳系统等性状的基因，难如大海捞针。孙伟带领团队开发基于机器学习的遗传评估算法，成功解析世界优良奶牛品种与中国区域牛群品系遗传指纹，成功将种公牛选育周期从6年缩短至2年。

奶牛繁育的核心目标是性别控制，即尽可能实现“想生女儿就生女儿”。孙伟带领团队在国内建成首个“胚胎工程-基因组筛选”产业化平台，开展高产奶牛性控胚胎技术的大规模应用。2021至2024年间，团队累计生产高产奶牛性控胚胎6万余枚，在全国7个省份的30多个规模化奶牛场开展胚胎移植超过5万枚，平均受胎率50%以上，各项核心指标均达到国际先进水平。

过去十年间，赛科星开发了1-3代奶牛性控冻精。和国外同行相比，生产效率提升3倍、生产成本降低70%，突破了配种胎次受限的应用瓶颈，繁育后代性控准确率达到94%，后代母犊成年后平均年单产提升300公斤，产业化应用的经济与社会效益显著。

位于呼和浩特的赛科星研究院胚胎工程中心

“牛管家”精准感知服务

传统牧场往往面临人工依赖度高、设备分散、数据割裂等问题，基于芯片智能化的精准养殖如同一位不眠不休又智慧敏锐的“牛管家”，贯穿奶牛采食、产奶、配种、健康管理等全流程提供精准服务，开启了从个体感知到系统决策的全链路精细化管理。

在优然敕勒川生态智慧牧场，奶牛带着耳标、套着项圈，这些智能设备中安装了与远程终端系统相连的微型芯片，实时记录奶牛的生命体征数据，做到全程信息化管控饲养监护。

带有身份识别号的耳标可以监测采食次数和奶量；项圈则像智能手环，可以准确获取奶牛的活动量、头部动作和采食的频次等数据，耳标加项圈的组合就像是一套身体管家，监测奶牛的反刍、睡眠质量，甚至可以判断发情期，为奶牛繁殖效率和产奶量提供关键信息。

除了奶牛本身佩戴的智能设备外，牧场内配备的水雾喷淋、风扇等智能设施，都会根据牛舍内温度、湿度、光照等空间环境情况全自动运行，什么时候开风扇通风，什么时候喷淋、开启多久，喷淋水雾与风扇如何科学结合进行降温，都可以精准实施、轻松操作，为奶牛提供舒适惬意的饲养环境。

“我们自主开发的‘伊起牛·智慧牧业生态系统’实现了AI技术的突破和跨越。”伊利奶牛科学研究院畜牧主任工程师刘琪介绍，数智化的加持让奶牛养殖更便捷、更科学、更精准，AI技术开发应用也是牧场节本提质增效的最有效路径。用户输入每一个问题，系统都将给出精准解答和解决方案，而在答案的背后，是伊利以数十年积累的超过1000万头奶牛数据和500亿条生产记录数据资产为基础，通过部署“YILI-AI”私有化大语言模型AI智能体，并依托智能视觉系统、大语言模型、智能算法与自主决策三大核心技术路径，构建覆盖奶牛养殖技术与管理运营全领域的智慧养殖体系，可谓“奶牛养殖业DeepSeek”。

牧场人员在牛舍内使用“伊起牛·智慧牧业生态系统”

据统计，在AI技术的应用下，今年上半年伊利合作牧场奶牛日单产提升1.66公斤、综合管理成本降低0.31元/公斤奶。而同步落地的原奶智能物流平台通过“双中台”赋能，优化运输里程9.3%，年降本超千万元，全程保障原奶新鲜度。全面AI技术的部署实现了从经验驱动向数据驱动转型、从被动响应向主动预警升级、从人工分析向智能决策跨越的转型实践，不仅为行业提供可复制的智能化范本，更以“增效”“节本”双目标重构我国奶业核心竞争力。