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项目名称：奶牛性别控制冷冻精液产业化关键技术创新与应用

 

一、推荐单位意见:

良种奶牛数量严重不足、奶牛遗传品质偏低、繁育速度慢是困扰我国奶牛养殖业持续发展、产业转型升级的主要问题。过去十年我国耗费巨资从国外大量进口奶牛，但是并没有解决根本性问题，高额进口成本也给奶牛养殖业造成了沉重包袱。奶牛性别控制技术是立足我国奶牛养殖业的基础条件、快速扩繁良种奶牛的最有效技术手段。但过去该技术存在生产效率低、质量不稳定、生产成本高、受胎率低等问题，并且缺乏相关标准，所以一直处于小规模示范应用状态。

该项目首先确认了以X、Y精子DNA含量差异为依据的家畜精子分离和受精有效性，建立了家畜性别控制冷冻精液基础生产技术体系；进一步创新了奶牛性别控制冷冻精液产业化关键技术、集成创建了生产新工艺和人工授精新技术，制定了技术和产品2项国家标准，建立全国性的产业化技术服务网络。2006-2016年在全国累计推广奶牛性别控制冷冻精液411.48万支，近3年市场占有率超过60%、连续5年保持全国行业产销第一，成功繁育奶牛母犊126.09万头，新增产值约63亿元、新增效益约49亿元，取得了重大经济和社会效益。

该项目实现了世界范围内最大规模的奶牛性别控制技术产业化应用，使近几年我国从国外进口基础奶牛数量显著下降。项目的实施不仅对我国奶牛养殖业的持续健康发展与产业转型升级具有重要的经济价值和现实意义，而且对于促进行业的科技进步、地区特色经济发展具有重要战略意义。

同意推荐该项目为国家科学技术进步奖一等奖。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

二、项目简介：

良种奶牛数量严重不足、奶牛遗传品质偏低、繁育速度慢是困扰我国奶牛养殖业持续发展、产业转型升级的主要问题。据统计过去十年我国耗费200亿元巨资从国外进口基础奶牛80余万头，但是并没有解决根本性问题，高额进口成本也给奶牛养殖业造成了沉重包袱。奶牛性别控制技术是立足我国奶牛养殖业的基础条件、快速扩繁良种奶牛的最有效技术手段。

过去以奶牛为主的家畜性别控制冷冻精液生产技术存在生产效率低、质量不稳定、生产成本高、受胎率低等问题，所以一直处于小规模示范应用状态。本项目从1998年开始研究以X、Y精子DNA含量差异为依据的家畜精子分离和受精有效性，进一步创新了奶牛性别控制冷冻精液生产关键技术、集成创建了高效生产新工艺，开发了人工授精新技术，并且制定2项相关国家标准，实现了世界范围内最大规模的奶牛性别控制技术产业化应用。

1.主要技术内容及创新点

（1）优化了以X、Y精子DNA含量差异为基础的家畜精子分离及受精技术，建立了具有自主知识产权的奶牛精子染色技术、分离缓冲液设计、冷冻保存、精子活力保持、以及性别控制准确率检测的性别控制基础技术体系。

（2）首次发现动物异种精子辅助受精的运动推流作用，创新发明了山羊精子辅助奶牛性别控制冷冻精液生产的关键技术，把每支产品的分离有效精子数从200万个降低到70万个以下，使奶牛性别控制冷冻精液生产效率提高3倍以上，生产成本降低70%，性别控制准确率达到94%。同时研发了种公牛原精染色新技术，使可用于性别控制冷冻精液生产的种公牛比例从30%提升到90%以上，显著提升了种公牛的利用率。

（3）集成创建了奶牛性别控制冷冻精液高效生产新工艺，发明了子宫深部输精新方法及相应的输精器具，使奶牛性别控制冷冻精液配种情期受胎率提升15%-20%。制定了2项相关国家标准，产业化推广应用效果明显。

2.授权专利、发表论文、专著、标准情况

授权国家发明专利11项，在国内外发表相关论文24篇（SCI收录5篇），出版专著2部，制定实施国家标准2项，获得内蒙古科学技术进步一等奖2项。

3.主要技术经济指标

①每台精子分离机奶牛性别控制冷冻精液年生产能力由1万支～3万支增加到8万支～9万支，生产成本从平均每支产品100元降低到30元；②种公牛利用率从30%提高到90％以上、产品质量总体提升30%（解冻后精子活力从0.3～0.4提高到0.4～0.6、精子存活时间从4小时～6小时延长到10小时～20小时）；③人工授精平均情期受胎率提升15%～20%、性别控制准确率达到94%；④科研投资年均纯收益率3.0（元/元·年）。

4.应用推广及效益情况

① 2014年～2016年累计生产推广奶牛性别控制冷冻精液170.54万支，累计新增销售收入34958 万元、利润8740万元、税收450万元；产销连续3年保持中国行业第一，奶牛性别控制冷冻精液市场占有率超过60%。②2006年～2016年在全国推广应用奶牛性别控制冷冻精液411.48万支，累计繁育高产优质奶牛126.09万头，合计新增产值约63亿元、新增效益约49亿元，取得了重大经济和社会效益。

 

 

 

三、客观评价：

1. 与国内外相关技术的比较

该项目成果主要在以下方面独具特色：根据动物异种精子辅助受精的运动推流作用，设计、创新了奶牛性别控制冷冻精液生产关键技术，集成创建了奶牛性别控制冷冻精液高效生产新工艺及人工授精的新技术体系，使奶牛性别控制冷冻精液生产效率、种公牛利用率、精子活力与存活时间、情期受胎率、性别控制准确率与国内外同类技术相比明显提升，生产成本显著下降。各项技术参数对比见表4。

表4、国内外同类技术对比一览表

	种公牛利用率	年产量 （万支/台）	解冻后		情期 受胎率	性控 准确率	生产成本 （元/支）
			精子活力 （0-1）	精子存活时间 （hr）
赛科星	90%以上	8～9	45%～60%	10～20	50%～60%	94％	20～30
国外 （美英等国）	30%左右	2～3	30%～40%	4～6	35%～45%	90％	120～150
国内 （2家）	30%左右	1～2	30%～40%	4～6	35%～45%	90％	60～80

说明：国内外同类技术的主要参数分别来源于中国奶业协会统计数据、美国XY公司与英国Cogent公司网站、行业学会及协会公开交流资料等。

 

2. 科技部认定的第三方成果评价报告

 2016年12月21日，中国农学会组织由张沅教授为组长、印遇龙院士和桂建芳院士为副组长的专家组，对“奶牛性别控制冷冻精液产业化关键技术创新与应用” 进行了成果评价，总体评价为：该成果针对限制我国奶牛健康发展的瓶颈-良种奶牛母牛数量严重不足的产业难题，优化了基于X、Y精子的DNA含量的奶牛性别控制技术，发明了家畜异种精子辅助受精新方法，创建了奶牛性别控制冷冻精液产业化关键技术体系。实现了奶牛性别控制技术的产业化应用，对我国现代奶业发展具有重要意义。成果总体水平达到国际先进，其中异种精子辅助受精技术达到国际领先水平。

3.国内外同行评价意见

内蒙古犇腾牧业公司：我公司从2007年开始应用赛科星公司的奶牛性别控制冷冻精液，累计使用数量超过5万支，繁育良种奶牛2万余头。特别是赛科星公司开发的奶牛超级性别控制冷冻精液精子数量多、精子活力高，在青年奶牛人工授精的情期受胎率可以达到60%以上，明显高于美国等国家同类产品的使用效果；特别是该产品在经产的2-3胎奶牛配种中使用也取得了45%以上的平均情期受胎率，对我公司的良种奶牛扩繁和奶牛更新换代发挥了重要作用，取得了很好的经济效益。

英国剑桥大学悉尼萨赛克斯学院RHF Hunter教授：“没有人能够比李喜和教授更能够体会精子分离-性控技术对促进动物产品生产带来的深远意义。...他们最新研究结果显示，奶牛X精子或Y精子的性控准确率能够达到95%。...这将会在比较短的时间内通过性控技术繁育大量良种奶牛，使中国的奶牛的遗传性能尽快赶上世界水平。...在李博士的努力下，他们的科学小组在这方面的研究已经走到了世界前列...”。

3. 成果鉴定、验收报告

(1)项目鉴定报告（内蒙古自治区科技厅，2005 年）

项目名称： 奶牛X/Y 精子分离- 性别控制产业化关键技术的研究（1995-2005）：2005 年9 月以旭日干院士为主任的鉴定委员会认为：“经过多年的应用基础研究和产业化示范试验，确立了具有自主知识产权的奶牛精子分离-性别控制技术，为推广应用奶牛性控精液奠定了基础。该项成果不仅具有重要的学术意义，而且具有广阔的产业化应用价值”。

(2)项目验收报告（内蒙古自治区科技厅，2008 年）

①项目名称：奶牛性别控制技术研究示范（2006-2007）：“研究开发了以‘受精推流理论’为基础的奶牛性控冻精生产新技术，明显提高了生产效率降

低了生产成本，把奶牛性控技术推向了产业化推广应用阶段”。

   ②项目名称：奶业产业化技术集成示范与产业化开发（2009-2011）：“建立了全国性的奶牛性控技术业务和技术服务网络，在全国范围内累计推广应用奶牛性控冻精90万支，情期受胎率为56%，性控准确率为95%，根据产品跟踪统计已经繁育良种奶牛母牛犊40余万头，社会效益显著”。

③项目名称：奶牛分离精子的深部输精技术开发（2005-2006）：“采用了3 种输精器具，比较了不同密度、不同输精部位、不同输精时间的受胎效果，确定有效输精部位和输精时间两个技术要点，为推广应用提供了技术保障”。     

   ④项目名称：奶牛性控繁育技术产业化应用示范（2007-2009）：“在项目执行过程中，累计生产优良奶牛性控冻精42万支，产品解冻后平均精子活力0.45以上，存活时间10小时以上，情期受胎率60.1%，性控准确率95.2%，建立示范基地1186个，配种母牛40万头次，繁育母犊达20万头。…在全国培训技术人员2000人次，经济社会效益显著” 。

4.农业部牛冷冻精液质量监督检验测试中心检测报告（2009 年）

2008-2010年间，生产的所有牛性控冻精均送农业部牛冷冻精液质量监督检验测试中心进行质量检测，主要技术指标均合格，其中解冻后精子活力（0.4～0.73）和存活时间（8～10 小时）两个关键指标均明显高于国内外同类产品水平。

5. 研究项目内容查新报告

查到本项目单位的主要创新内容包括：以牛、马为研究的X或Y性控冻精生产技术开发，以“哺乳动物受精推流”为理论依据研究开发了添加异种动物精子的“奶牛性控冻精生产新技术"，通过离心去除精液中的部分精浆能够十分有效地提高染色效果，通过添加过氧化氢酶(CAT)和维生素E(VE)提升了产品活力、存活时间等指标，确立了奶牛性控冻精深部输精技术和开发了新型人工输精枪等。

6. 经济效益测算报告

该项科研成果在经济效益计算年限内可累计推广奶牛性控冷冻精液751.48万支，按贴现值计算72.84亿元。其中，从2006年到2016年已经在全国5000 余个奶牛牧场推广应用奶牛性控冷冻精液411.48万支，累计新增纯收益按当年值计算为35.28亿元，按贴现值计算为50.04亿元，已获经济效益49.43亿元。用于该项科研成果的每1元研制费用平均每年可为社会增加3.00元的纯收益。总体来看，项目研究成果的大范围推广应用大力推动我国奶牛良种化进程和乳品加工业的持续、健康、稳定发展，经济和社会效益显著。

7. 科技奖励情况

分别获得2007年度（获奖名称：奶牛X/Y精子分离－性别产业化关键技术的研究）、2014年度（获奖名称：以“受精推流”原理为基础的奶牛性控冻精生产新技术开发与产业化应用）内蒙古自治区科学技术进步一等奖。

四、推广应用情况：

2006-2016年在全国5162个奶牛养殖牧场推广应用奶牛性别控制冷冻精液411.48万支，统计显示情期受胎率范围50-60%（平均52.3%）、性别控制准确率总体达到93-98%（平均93.7%），已经繁育奶牛母犊126.09万头。按照每头3月龄奶牛母犊的市场价格5千元合计新增产值约63亿元、新增经济效益49.43亿元，促进了我国奶牛良种化进程和奶牛养殖业持续发展，经济和社会效益显著。项目单位的近3年的奶牛性别控制冷冻精液市场占有率已经超过60%，连续5年产销全国行业第一。表5为内蒙古、黑龙江、北京、天津、河北省、山西省等我国奶牛主要养殖区域的84个规模化奶牛养殖牧场的124万头次奶牛性别控制冷冻精液人工授精推广应用统计情况。

 

表5 主要应用单位情况表

 

 

 

 

五、主要知识产权证明目录

 

 

 

 

六、主要完成人情况：

 

公示 姓名	排名	行政 职务	技术 职称	工作单位	完成单位	对本项目技术 创造性贡献
李喜和	1	首席 科学家	研究员	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	项目总体负责人，对于第1-3项科技创新工作均有重要贡献。
周文忠	2	无	教授	中国农业大学	中国农业大学	项目主要完成人，对于第1-3项科技创新工作均有重要贡献。
王建国	3	无	研究员	Ok138大阳城集团	Ok138大阳城集团	项目主要完成人，对于第1-3项科技创新工作均有重要贡献。
田见晖	4	副院长	教授	中国农业大学	中国农业大学	项目主要完成人，对于第1-3项科技创新工作均有重要贡献。
胡树香	5	技术 总监	畜牧师	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	项目主要完成人，对于第1-3项科技创新工作均有重要贡献。
秦应和	6	无	教授	中国农业大学	中国农业大学	项目主要完成人，对于第1-3项科技创新工作均有重要贡献。
张晓霞	7	无	研究员	北京奶牛中心	北京奶牛中心	项目主要完成人，对于第1-3项科技创新工作均有重要贡献。
丁瑞	8	生产 部长	畜牧师	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	项目主要完成人，对于第2-3项科技创新工作均有重要贡献。
赵高平	9	实验基地主任	畜牧师	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	项目主要完成人，对于第2-3项科技创新工作均有重要贡献。
王春生	10	技术服务部长	畜牧师	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	项目主要完成人，对于第2-3项科技创新工作均有重要贡献。
钱松晋	11	生产 主管	畜牧师	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	项目主要完成人，对于第2-3项科技创新工作均有重要贡献。
袁鹏	12	设备工程师	畜牧师	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	项目主要完成人，对于第2-3项科技创新工作均有重要贡献。
王丽霞	13	研发 助理	畜牧师	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	项目主要完成人，对于第2-3项科技创新工作均有重要贡献。
孙伟	14	育种 部长	畜牧师	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	项目主要完成人，对于第2-3项科技创新工作均有重要贡献。
苏杰	15	研发主管	畜牧师	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	内蒙古赛科星繁育生物技术（集团）股份有限公司	项目主要完成人，对于第2-3项科技创新工作均有重要贡献。

 

 

七、主要完成单位及创新推广贡献：

 

主要完成单位	创新推广贡献
内蒙古赛科星繁育生物技术 （集团）股份有限公司	该成果第一完成单位，是1-3项科技创新工作及科技成果产业化应用的主要组织者和实施平台。具体科技创新和推广应用情况的贡献包括：1、早期启动以牛为主的家畜X、Y精子分离-性控技术的可行性分析、受精能力基础理论研究，在此基础上研制了牛性控冷冻精液基础生产技术体系；2、组织建立了以奶牛为主的家畜X、Y精子分离-性别控制冷冻精液产业化生产技术平台，建立科技创新团队，创新添加异种精子的高效奶牛性别控制冷冻精液产业化关键技术；3、组织奶牛性别控制冷冻精液生产新工艺与人工授精新技术开发，建立全国性的技术服务网络，推进奶牛性别控制冷冻精液的产业化应用；4、组织参与制定《牛性控冷冻精液》和《牛性控冷冻精液生产技术规程》2个国家标准。 10项核心知识产权、21篇代表性论文的第一完成单位，主编和参与专著各1部，6项科技项目、2项内蒙古自治区科技进步一等奖的第一完成单位
中国农业大学	该成果主要完成单位，参加了科技创新1-3项的主要工作。具体科技创新和推广应用情况的贡献包括：1、共同设计参与牛性控冷冻精液基础生产技术体系的建立；2、共同设计参与创新添加异种精子的高效奶牛性别控制冷冻精液产业化关键技术；3、共同设计参与奶牛性别控制冷冻精液生产新工艺与人工授精新技术开发；4、组织参与制定《牛性控冷冻精液》和《牛性控冷冻精液生产技术规程》2个国家标准，推进奶牛性别控制冷冻精液的产业化应用。 3项核心知识产权、2篇代表性论文第一完成单位，参编2部专著，6项科技项目第二和第三参加单位，2项内蒙古自治区科技进步一等奖第二完成单位该成果第二完成单位。
Ok138大阳城集团	该成果主要完成单位，参加了科技创新1-3项的主要工作。具体科技创新和推广应用情况的贡献包括：1、共同设计参与牛性控冷冻精液基础生产技术体系的建立；2、共同设计参与创新添加异种精子的高效奶牛性别控制冷冻精液产业化关键技术；3、共同设计参与奶牛性别控制冷冻精液生产新工艺与人工授精新技术开发；4、组织参与制定《牛性控冷冻精液》和《牛性控冷冻精液生产技术规程》2个国家标准，推进奶牛性别控制冷冻精液的产业化应用。 3篇代表性论文第一完成单位，参编2部专著，6项科技项目第三、第二参加单位，2项内蒙古自治区科技进步一等奖第三完成单位。
北京奶牛中心	该成果主要完成单位，参加了科技创新2-3项的主要工作。具体科技创新和推广应用情况的贡献包括：1、共同设计参与创新添加异种精子的高效奶牛性别控制冷冻精液产业化关键技术；2、共同设计参与奶牛性别控制冷冻精液生产新工艺与人工授精新技术开发； 2项国家标准《牛性控冷冻精液》和《牛性控冷冻精液生产技术规程》的项目主持单位，参编2部专著。

 

 

 

八、完成人合作关系说明

本项目从1998年开始从事家畜X、Y精子分离-性控技术研究，到2003年建立了以牛为主的家畜X、Y精子分离-性控冷冻精液基础生产技术体系。2004年开始以“产、学、研”模式结合的模式联合中国农业大学、Ok138大阳城集团、北京奶牛中心组建奶牛性别控制冷冻精液生产技术创新研发团队，建立了以奶牛为主的家畜X、Y精子分离-性别控制冷冻精液产业化生产技术平台，主要成员包括项目第一完成单位赛科星公司的胡树香、丁瑞、王春生等，第二完成单位中国农业大学的周文忠、田见晖、秦应和，第三完成单位Ok138大阳城集团的王建国、第四完成单位北京奶牛中心的张晓霞。2006-2012年期间进一步创新添加异种精子的高效奶牛性别控制冷冻精液产业化关键技术，集成创建了奶牛性别控制冷冻精液生产新工艺与人工授精新技术，建立全国性的技术服务网络，推进奶牛性别控制冷冻冷冻精液的产业化应用。

根据项目特点及技术需求，该成果工作内容区分为基础技术开发、产业化关键技术创新、产业化工艺流程创立及成果推广应用四个部分。科技创新合作方式主要是以共同立项、分工合作的模式，赛科星团队总体负责组织实施和提供主要创新生产平台，包括提供奶牛种公牛原精液材料、生产与产品检测药品耗材、相关产品试验基地设施；中国农业大学、Ok138大阳城集团、北京奶牛中心团队负责分离精子的受精生物学研究、产品检测技术开发，并直接参与奶牛性别控制冷冻精液产业化关键技术创新与生产工艺流程研制、以及产业化应用技术开发试验。

在本项目完成人合作中，产出成果主要包括代表性论文24篇、发明专利11项、专著2部、自治区科技进步奖一等奖获奖2项、国家标准2项、项目鉴定验收材料6份。代表性项目合作及合作成果如下。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

完成人合作关系情况汇总表

 

序号	合作方式	合作者 （项目排名）	合作时间	合作成果	证明材料	备注
1	共同立项	李喜和、周文忠、王建国、秦应和、田见晖、钱松晋、张晓霞 （1、2、3、6、4、11、7）	2000-2005	项目成果鉴定：奶牛X、Y精子分离-性别控制产业化关键技术的研究	成果鉴定证书
2	共同立项	李喜和、王建国、钱松晋、周文忠、胡树香、王春生、孙伟、袁鹏、丁瑞（1、3、11、2、5、10、14、12、8）	2006-2008	项目成果验收：奶牛性控技术研究示范	成果验收材料
3	内蒙古自治区科技进步奖	李喜和、周文忠、王建国、秦应和、田见晖、钱松晋 （1、2、3、6、4、11）	2004-2006	获奖项目名称：奶牛X、Y精子分离-性别控制产业化关键技术的研究	获奖证书
4	内蒙古自治区科技进步奖	李喜和、周文忠、王建国、胡树香、田见晖、丁瑞、袁  鹏 （1、2、3、5、4、8、12）	2009-2013	获奖项目名称：以“受精推流”原理为基础的奶牛性控冻精生产新技术开发与产业化应用	获奖证书
5	国家标准	张晓霞、李喜和、周文忠、王建国、胡树香、钱松晋 （7、1、2、3、5、11）	2009-2013	标准名称：《牛性控冷冻精液生产技术规程》，《牛性控冷冻精液》	国家标准发布材料
6	发明专利	李喜和、周文忠、钱松晋、王建国 （1、2、11、3）	2006-2009	一种低剂量家畜精液及生产方法和应用（专利号：ZL200610014916.8）	专利证书
7	发明专利	周文忠、李喜和、王建国、钱松晋 （2、1、3、11）	2010-2011	一种用于奶牛精子分离的荧光染色方法（专利号：ZL201010146370.8）	专利证书
8	发明专利	周文忠、王丽霞、胡树香、李喜和 （2、13、5、1）	2010-2012	专利名称：一种卵黄稀释液的配制新方法（专利号：ZL201010299290.6）	专利证书
9	发明专利	王丽霞、苏杰、孙伟、周文忠、胡树香、丁瑞、李喜和 （13、15、14、2、5、8、1）	2010-2013	专利名称：添加抗氧化剂CAE和VE制备家畜性控冷冻精液的方法。(专利号: ZL201110433773.5)	专利证书
10	发明专利	苏杰、李喜和、赵高平、胡树香、孙伟 （15、1、9、5、14）	2011-2013	专利名称：使用荧光染料FITC与MITO鉴定混合精子的方法（专利号：ZL201310685086.1）	专利证书