世界首次！南开大学突破“卡脖子”难题，让机器人自动“孕育”克隆猪！|南开大学人工智能学院

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种业是农业的基石，我国种猪产业因优良原种猪资源不足面临着“卡脖子”问题。日前，南开大学科研团队实现全流程机器人自动化“孕育”克隆猪，由一头普通的“代孕”母猪怀孕110天，诞下了7头克隆纯种小长白猪，这是自动化操作完成克隆全流程获得的克隆动物，为世界首次。该自动化操作克隆技术为我国解决大量快速“复制”优良动物品种，解决种猪育种“卡脖子”问题提供了方案。

由于发达国家对我国引进曾祖辈的原种猪进行封锁，我国只能引进退化快的祖父辈原种猪，通常经3年左右繁殖即退化，正经历着原种猪“引进、退化、再引进、再退化”的恶性循环。用克隆技术大量扩增祖父辈原种猪，是解决种猪育种问题的有效方案。但是，人工克隆操作存在一系列难题，使得大范围推广克隆技术用于种猪育种存在瓶颈。

为此，在国家重点研发计划项目支持下，南开大学人工智能学院赵新教授科研团队联合天津市农业科学院畜牧兽医研究所针对人工克隆技术存在的相关问题，对自动化操作克隆技术进行了研究。自动化操作克隆技术利用显微视觉建立了最大厘米级、最小亚微米级分辨率的全局视野，提高操作效率实现了克隆操作批量化；通过细胞受力分析，实现了基于最小力的克隆操作自动化；通过细胞内应变评估，降低了克隆操作过程对卵母细胞的损伤，提高了克隆操作后胚胎发育率，实现了克隆操作精准化。

科研团队采用自动化操作克隆技术，将标志克隆成功的囊胚率，从人工操作的10%提高到自动化操作的27.5%，囊胚率提升2.75倍。团队相关工作结果显示，单胎代孕母猪产仔数，从人工克隆猪的平均不足5头，提升到机器人化、自动化克隆猪两批3胎共24头，平均单胎产仔8头，提升了60%以上。此外，该团队第一批机器人操作的克隆猪已用于育种生产，13头健康克隆猪有9头留种，留种率69%，与普通种猪留种率35%相比翻了一番。该技术为大量扩增祖父辈原种猪、大范围推广克隆技术用于种猪育种和实际生产应用提供了途径。

南开大学于1992年在国内率先开展面向生物医学工程的微操作机器人研究，于1996年研制成功国内第一台面向生物医学工程的微操作机器人系统，于2002年获得机器人领域第一个国家技术发明二等奖，并于2017年在世界上首次获得了机器人操作的克隆动物，技术成果入选2018年中国智能制造十大科技进展。此次团队从机器人操作到自动化操作，进一步扩大了我国克隆技术在世界范围内领先优势。

我国种猪需求量巨大，每年种母猪更新量1300万头，种公猪更新量30万头以上。为适应育种规模化需求，赵新科研团队长期以来致力进一步提升克隆全流程机器人操作水平，在批量化、自动化、精准化、规模化上下功夫，研究工厂化的自动化动物克隆育种技术体系，旨在为解决种业“卡脖子”问题不断提供科学的自动化方案。

赵新，南开大学人工智能学院院长，教授，博士生导师。主要研究方向为微操作机器人系统，微纳设计与加工，生物模式形成与组织发育建模。在微操作机器人方面，赵新课题组开发了面向脑科学的机器人化膜片钳系统，面向生命科学的显微分析与操作仪，面向自动化核移植的显微操作机器人，自动化模式动物行为学观测系统等多套国内乃至国际领先的自动化显微操作与观测系统，获得了世界首批机器人操作克隆动物，入围“2018智能制造中国十大科技进展”等多项在国内外具有重要影响的成果，相关研究获得了央视、人民网等海内外权威媒体的广泛报道。

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