北方地区某规模化牧场娟姗牛泌乳性能及其影响因素分析

原产于英国的奶牛品种娟姗牛近年来在我国愈发受到养殖者重视。目前,我国对娟姗牛尚未开展系统的遗传选育,对其经济性状群体特征的研究相对较少。本研究收集了河北某规模化奶牛场娟姗牛2017-2021年的奶牛群体改良计划(Dairy Herd Improvement,DHI)测定记录,对其产奶量、乳脂率、乳蛋白率及体细胞评分(Somatic Cell Score,SCS)的群体特征以及非遗传因素的影响进行分析。结果发现,测定季节、泌乳阶段、胎次对娟姗牛泌乳性能均有显著影响;随着泌乳阶段的推移,日产奶量呈先升高后降低的趋势,乳脂率、乳蛋白率、SCS呈先降低后升高的变化;日产奶量随着胎次的升高逐渐升高,在4胎及以上时最高;2胎和3胎牛的测定日乳脂率最高;1胎牛的测定日乳蛋白率显著低于其他胎次;2胎奶牛的SCS显著低于其他胎次;测定日产奶量在夏季最高,在冬季最低;测定日乳脂率和测定日乳蛋白率均在冬季最高,在夏季最低;SCS在冬季最高。综上,本研究以我国北方地区某娟姗牛群为例,揭示了娟姗牛在我国的产奶性能水平,初步分析了非遗传因素对娟姗牛产奶性能的影响,为今后娟姗牛生产性能的遗传建模分析奠定了基础。

GnRH1基因多态性与奶牛繁殖、产奶和热应激反应性状的关联分析

为探究GnRH1基因多态性与奶牛繁殖性状、产奶性状和热应激抗性的关系,本研究基于70头中国荷斯坦公牛的DNA混池测序,对GnRH1基因全序列及上下游2000 bp进行SNP位点扫描,在外显子2上发现1处同义突变位点g.72735118A>G,采用竞争性等位基因特异性PCR(KASP)技术对1160头泌乳期健康荷斯坦牛进行SNP分型,并采用GLM模型对SNP位点g.72735118A>G与繁殖、产奶和热应激反应性状的育种值进行关联分析。群体遗传学分析显示,位点g.72735118A>G符合哈代-温伯格平衡,基因型AA、AG和GG的频率分别为0.48、0.44和0.08,最小等位基因频率为0.30,多态性信息含量为0.42。关联分析表明,位点g.72735118A>G与初产日龄、首次配种受胎率、产犊至首次配种间隔、青年牛和经产牛首末次配种间隔等繁殖性状极显著相关,与头胎产奶量、乳脂量和乳蛋白量等产奶性状极显著相关,同时与直肠温度极显著相关。位点g.72735118A>G的不同基因型中,GG型个体的头胎产奶性状和繁殖性状均表现更优,但抗热应激能力较差;然而,AA型个体的产奶性状和繁殖性状表现较差,但抗热应激能力更强。综上,GnRH1基因是中国荷斯坦牛繁殖性状的重要候选基因,同时在奶牛的乳腺发育和体温调节上发挥着重要作用,可根据育种目标将SNP位点g.72735118A>G作为分子遗传标记应用于中国荷斯坦牛的分子育种。

中国荷斯坦牛PIK3CB基因多态性及其与繁殖和产奶性状的关联分析

【目的】探究磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸3-激酶催化亚单位β(PIK3CB)基因多态性及其与中国荷斯坦牛繁殖和产奶性状的关系。【方法】通过混池测序对中国荷斯坦牛PIK3CB基因进行单核苷酸多态性(SNP)位点筛选,采用竞争性等位基因特异性PCR(KASP)技术在1 160头健康泌乳中国荷斯坦牛中进行SNP分型并进行群体遗传学分析,采用线性模型进行SNP与11个繁殖和产奶性状基于单位点和单倍型组合的关联分析。【结果】在PIK3CB基因中共检测到了17个SNPs,筛选出7个SNPs用于后续分析。关联分析发现,7个SNPs与多个目标性状存在显著或极显著的关联(P<0.05;P<0.01);位于外显子区域的g.130433743 A>G位点AA基因型个体和位于可变剪接区域的g.130448069 G>A位点GG基因型个体,其经产牛首末次配种间隔、产奶量、乳蛋白量和乳脂量最低,体细胞评分最高,上述基因型个体具有较短的首末次配种间隔,而产奶性能相对较差;g.130387717 G>A位点AA基因型个体,其初配日龄和青年牛首末次配种间隔最低,产奶量、乳蛋白量和乳脂量最高,该基因型个体的繁殖和产奶性能均较好,上述3个SNPs位点可作为中国荷斯坦牛繁殖和产奶性状的候选位点重点关注。单倍型分析发现,PIK3CB基因的g.130387717 G>A、g.130430832 A>-、g.130433743 A>G、g.130433982 C>T、g.130446073 C>T和g.130448069 G>A 6个SNPs紧密连锁形成一个单倍型块,且与多个目标性状存在显著或极显著关联(P<0.05;P<0.01),其中H2H3和H2H4单倍型组合个体的繁殖和产奶性能较好,为优势单倍型组合。【结论】中国荷斯坦牛PIK3CB基因存在丰富的遗传变异,其多态性与繁殖和产奶性状存在关联,g.130433743 A>G、g.130448069 G>A和g.130387717 G>A位点可作为潜在分子标记,为中国荷斯坦牛的平衡育种提供理论依据。

MET基因多态性与中国荷斯坦牛繁殖和泌乳性状的关联分析

为筛选与中国荷斯坦牛繁殖和泌乳性状相关的遗传标记,本研究从分子水平探究了MET基因单核苷酸多态(single nucleotide polymorphisms,SNPs)与繁殖和泌乳性状的相关性。通过混池测序法在70头无血缘关系的健康中国荷斯坦公牛中扫描目标基因的SNPs,采用竞争性等位基因特异性PCR(kompetitive allele-specific PCR,KASP)对其后代1160头中国荷斯坦泌乳牛进行部分SNP的基因分型,基于连锁不平衡分析获得双倍型信息,并采用线性模型对SNP及其双倍型与5个繁殖和6个泌乳性状的估计育种值(estimated breeding values,EBV)进行关联分析。随后,针对位于功能区域的SNPs进行生物信息学分析和基因表达量相关性分析,初步探究其潜在的调控机制。本研究在MET基因中共检测到19个SNPs,说明该基因存在丰富的遗传变异;就其中7个SNPs进行了基因分型,分型结果与目标性状的关联分析结果显示,7个SNPs与多个性状存在显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的关联;位于上游调控区的g.51737889T>C位点GG基因型个体的初产日龄、青年牛首末配种间隔、经产牛首末配种间隔、体细胞评分的EBV最低,说明该基因型个体同时具有较好的繁殖性能和泌乳性能;另一个位于上游调控区的g.51736640A>C位点GG基因型个体的初产日龄、青年牛首末配种间隔、经产牛首末配种间隔、体细胞评分的EBV最低,但乳蛋白率、乳脂率的EBV最低,说明该基因型个体繁殖性能较好,但泌乳性能相对较差;此外,位于第6外显子的g.51660569G>A位点TC基因型个体初产日龄的EBV较低,青年牛首末配种间隔、经产牛首末配种间隔、体细胞评分的EBV最低,说明该基因型个体具有较好的繁殖性能。连锁不平衡分析发现,该基因的7个SNPs形成2个单倍型块,其双倍型与目标性状的关联分析进一步表明,单倍型块1中H1H3个体的繁殖性能较好且泌乳性能中等,单倍型块2中H4H4个体的繁殖性能和泌乳性能均较优秀,为两个优势双倍型;此外,H1H3包含g.51660569G>A位点的TC基因型,H4H4为g.51737889T>C、g.51736640A>C两位点GG基因型的组合,其关联分析结果与单个位点的结果一致。基序分析结果表明,g.51737889T>C与g.51736640A>C位点的优势等位基因G可富集到与基因激活、细胞增殖、分化相关的转录因子,且两位点GG基因型的MET基因表达量均最高,其双倍型H4H4表达量也较高,进一步验证了关联分析结果。综上,本研究获得了中国荷斯坦牛MET基因的多态性图谱,并通过关联分析、生物信息学预测及基因表达量分析发现并验证了MET基因与繁殖、泌乳性状的遗传关联,为中国荷斯坦牛高产高效选育提供了可用的遗传标记。