弗荷杂交牛与荷斯坦牛抗病性基因分析论文

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2024-11-13 16:24:12 来源：作者：liziwei

摘要：为揭示弗莱维赫、荷斯坦杂交后代牛（以下简称弗荷杂交牛）与荷斯坦牛在抗病力遗传的差异，利用Igenity®Select Profile（ISP）奶牛遗传评估项目，选取弗荷杂交牛与荷斯坦牛各100头，以临床常见的存活力、酮病、胎衣不下、产乳热、乳房炎、真胃移位、子宫炎、牛奶体细胞数等主要性状开展遗传评估检测。结果显示，弗荷杂交牛在存活力、产乳热、真胃移位、乳房炎、胎衣不下抗性遗传指数优于荷斯坦牛，统计学差异极显著（P＜0.01），在体细胞数、酮病、子宫炎抗性遗传育种值抗性相当，统计学差异不显著（P＞0.05）

　 摘要：为揭示弗莱维赫、荷斯坦杂交后代牛（以下简称弗荷杂交牛）与荷斯坦牛在抗病力遗传的差异，利用Igenity®Select Profile（ISP）奶牛遗传评估项目，选取弗荷杂交牛与荷斯坦牛各100头，以临床常见的存活力、酮病、胎衣不下、产乳热、乳房炎、真胃移位、子宫炎、牛奶体细胞数等主要性状开展遗传评估检测。结果显示，弗荷杂交牛在存活力、产乳热、真胃移位、乳房炎、胎衣不下抗性遗传指数优于荷斯坦牛，统计学差异极显著（P＜0.01），在体细胞数、酮病、子宫炎抗性遗传育种值抗性相当，统计学差异不显著（P＞0.05），生产寿命遗传指数显著低于荷斯坦牛，统计学差异极显著（P＜0.01）。该研究从基因及遗传育种层面初步揭示弗荷杂交牛与荷斯坦牛在抗病性遗传方面的差异，为弗莱维赫牛改良奶牛，实现乳肉牛融合发展提供参考。

　　关键词：弗荷杂交牛；荷斯坦牛；遗传评估

　　0引言

　　针对近年荷斯坦奶牛场面临的综合经济效益低、产肉性能弱等制约奶牛业发展的关键问题，通过引进国外产奶产肉性能良好的乳肉兼用牛血统，建立乳肉兼用牛杂交良繁体系；弗莱维赫牛作为优秀的乳肉兼用牛品种，以此杂交改良现有奶牛实现乳肉牛融合发展，对提高牛肉供给量和企业综合经济效益具有重要现实意义。奶牛遗传评估项目纽勤在中国首个提供依托美国奶牛育种协会数据库面向中国客户提供遗传评估数据的产品。通过先进的基因组学测试方法，借助全球奶牛的基因数据库和表型数据库，为奶牛场提供超前的遗传基因预测结果。该检测方法基于6.5万个与疾病和生产性状相关的基因标记，通过基因多态性（SNP）位点数据并结合数百万头奶牛的遗传数据和实际生产数据，提供50个以上与健康、繁殖、生产和体型相关性状和遗传情况的评估结果，为牛场遗传育种提供更可靠的决策依据。

　　1检测牛群的选择

　　选取石河子地区某牛场的纯种荷斯坦奶牛、弗荷杂交牛各100头，现场采集牛毛囊50枚以上，放置于专用毛卡中，现场记录牛的品种、耳号、性别、年龄等相关信息，委托纽勤生物科技（上海）有限公司，采用利用Igenity®Select Proﬁle奶牛遗传评估项目，使用GGP100K SNP芯片进行基因组检测。

　　2抗病性状基因组育种值统计分析

　　从检测的50多个性状中选取牛健康相关的体细胞（SCC）、生产寿命、产乳热、真胃移位、酮病、乳房炎、子宫炎、胎衣不下等主要性状基因组育种指数采用t检验进行统计分析。

　　3结果与分析

　　3.1牛奶体细胞性状遗传育种值

　　体细胞数是指每毫升牛奶中所含的体细胞的数量。体细胞数反映了牛奶质量及奶牛的健康状况,在正常情况下，牛奶中体细胞数为2万～20万个/mL。如高于20万个/mL，则乳腺已被感染，而且SCC数值越高，乳腺受感染程度越严重，体细胞数有一定的遗传性，利用Igenity®Select Proﬁle奶牛遗传评估项目，对体细胞相关多个基因多态性位点进行检测评估，得出2个品种牛体细胞遗传育种指数。由表1可知，弗荷杂交牛与荷斯坦牛的体细胞基因遗传育种指数分别为3.116±0.048、3.121±0.069，统计分析差异不显著（P＞0.05），表明在2个品种牛奶体细胞抗性遗传方面相当，检测结果见图1。

　　3.2生产寿命基因检测育种值

　　奶牛生产寿命是指奶牛从第1次产犊到死亡或者淘汰之间的时间。全基因组选择可以从分子水平上快速地分析个体的遗传价值，从而实现对基因型的直接选择，目前奶牛生产寿命的研究，主要是利用全基因组关联分析等手段研究奶牛生产寿命。本研究采用奶牛遗传评估项目，通过6.5万个SNP标记的高通量基因分型芯片检测，结合大量的健康与生产性能性状，综合分析得出生产寿命基因检测育种指数。由表1可知，荷斯坦牛与弗荷杂交牛的生产寿命基因检测育种值分别为-1.306±1.007、-1.978±0.515，荷斯坦牛的生产寿命明显长于弗荷杂交牛，差异极显著（P＜0.01），检测结果见图2。

　　3.3存活能力基因检测遗传育种值

　　奶牛在牧场的存活能力是牛抗病力的集中体现，通过一系列抗病基因检测结合表型特征进行综合评估，得出牛存活能力的基因遗传育种值。由表1可知，荷斯坦牛与弗荷杂交牛存活能力的遗传育种指数分别为-0.663±1.225、2.213±0.502，差异极显著（P＜0.01），弗荷杂交牛的存活能力显著优于荷斯坦牛，说明弗荷杂交牛在抗病性方面具有显著的优势。

　　3.4抗产乳热基因检测育种指数

　　产乳热多发生在3～7胎，产后数天内多发，少数发生在分娩前和分娩中。其发生受饲料、环境、分娩季节、管理水平、品种、胎次、产奶量、遗传等多种因素的影响。产乳热抗性遗传力为0.6%，属于低遗传力性状。由表1可知，荷斯坦牛与弗荷杂交牛产乳热的抗性基因检测遗传育种值分别为-0.044±0.069、0.011±0.041，差异极显著（P＜0.01），表明弗荷杂交牛产乳热抗性显著优于荷斯坦牛，检测结果见图3。

　　3.5抗乳房炎基因检测育种值

　　奶牛乳房炎是一种由化学刺激、细菌感染或物理损伤引起的乳房组织炎症。乳房炎的影响因素很多，但遗传因素对其起着重要作用。主要奶牛乳房炎抗性候选基因包括乳铁蛋白基因、MHC/BoLA基因、ToLL样受体家族基因、趋化性细胞因子受体基因、牛锌指蛋白313基因、β-防御素基因和热休克蛋白70基因等。由表1可知，荷斯坦牛与弗荷杂交牛的乳房炎抗性基因检测遗传育种值分别为-0.975±0.663、0.675±0.635，差异极显著（P＜0.01），表明弗荷杂交牛乳房炎抗性显著优于荷斯坦牛，检测结果见图4。

　　3.6抗胎衣不下基因育种值

　　奶牛胎衣不下以产后12 h胎衣仍不能正常排出，出现全部或部分胎衣滞留为主要临床特征，滞留胎衣腐败继发炎症为主要病理学特征。遗传、抗氧化水平、激素、炎症、饲料、环境、胎盘组织结构、营养代谢、免疫状态等众多因素都对胎衣不下的发生具有重要影响，是一个受多因素调控的病理过程。本研究通过对牛胎衣不下相关基因的检测，由表1可知，荷斯坦牛与弗荷杂交牛的胎衣不下抗性基因检测遗传育种指数分别为-0.044±0.142、0.233±0.161，差异极显著（P＜0.01），表明弗荷杂交牛胎衣不下抗性显著优于荷斯坦牛。检测结果见图5。

　　3.7抗酮病基因育种值

　　酮病是奶牛最常见的代谢疾病之一，由于处于围产期的奶牛因能量供应不足和泌乳期间对能量需求旺盛而进入能量负平衡状态所引发的一种代谢性疾病。多发生于泌乳性能良好的高产奶牛，其主要特征是血液、尿液和乳汁中的酮体含量过高。奶牛酮病是多基因控制的代谢性疾病。本试验通过牛酮病抗性相关基因检测综合评估分析，由表1可知，荷斯坦牛与弗荷杂交牛的酮病抗性基因检测遗传育种值分别为-0.044±0.394、-0.124±0.269，差异不显著（P＞0.05），检测结果见图6。

　　3.8抗真胃移位基因育种值

　　奶牛真胃移位是指真胃的解剖位置发生变化，真胃从腹中线偏右的正常位置经瘤胃下方移到左侧腹腔，置于瘤胃和左腹壁之间，引起奶牛消化机能障碍，导致营养不良、生产性能大幅下降的一种疾病。遗传因素也影响真胃移位的发生，真胃移位是不遗传的，但对致病因素的敏感性可遗传。通过牛真胃移位抗性相关基因检测综合评估分析，由表1可知，荷斯坦牛与弗荷杂交牛的酮病抗性基因检测遗传育种值分别为-0.175±0.2、-0.014±0.129差异极显著（P＜0.01），表明弗荷杂交牛比荷斯坦牛抗真胃移位的能力明显增强，检测结果见图7。

　　3.9子宫炎抗性基因育种值

　　奶牛子宫内膜炎是由病原微生物侵袭子宫引起的子宫内炎症，是影响奶牛养殖业健康发展的主要生殖系统疾病之一。通过牛子宫炎抗性相关基因检测综合分析，由表1可知，荷斯坦牛与弗荷杂交牛的酮病抗性基因检测遗传育种值分别为0.094±0.320、0.327±0.381，差异不显著（P＞0.05）。表明弗荷杂交牛与荷斯坦牛抗子宫炎的育种指数无明显差异。检测结果见图8。

　　从弗荷杂牛与荷斯坦牛的抗病性基因分析结果，弗荷杂交牛在存活力、产乳热、真胃移位、乳房炎、胎衣不下抗性遗传指数极显著优于荷斯坦牛（P＜0.01）；在牛奶体细胞数、酮病、子宫炎抗性遗传育种值抗性相当，统计学差异不显著（P＞0.05）；在生产寿命遗传评估方面与荷斯坦牛相比存在明显劣势，这是由荷斯坦牛作为优秀的奶牛品种的产奶优势决定的。通过以上分析，表明弗荷杂交牛在抗病性基因遗传方面优势明显，其在抗病性方面具有明显的优势。

　　4讨论与结论

　　为判断目标群体是否存在重要候选基因，利用rehh软件针对该试验群体开展选择信号分析。考虑到性染色体的特殊性，仅对29条常染色进行了选择信号分析。结果共找到2 559个iHS分值极显著的SNP位点（图9、图10），经过与参考基因组（ARS-UCD 1.2版本）对比，发现这些位点分别位于443个基因内。