冷热应激对牛PBMC和MDBK细胞活力及HSP70表达的影响

以奶牛原代培养细胞PBMC(peripheral blood mononuclear cells)和商业化细胞系MDBK(madin-darby bovine kidney)为细胞模型,采用MTS、实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR)及Western blot等方法检测不同程度的冷热应激对牛PBMC和MDBK细胞活力及HSP70表达水平的影响,分析不同温度的冷热应激条件下细胞活力和HSP70表达变化的规律,以及不同类型细胞应答冷热应激的差异。结果显示,冷应激和热应激均会使细胞活力降低,应激强度越大,细胞活力越低;冷热应激会调控细胞中HSP70的表达水平,重度冷应激(10℃)下调HSP70的表达,而热应激则上调HSP70的表达,但若超过细胞耐受极限度HSP70表达开始下降;HSP70表达水平应对冷热应激的变化与细胞的类型和冷热应激强度有关。结果表明,冷热应激会降低细胞活力,调控细胞HSP70的表达水平,HSP70的表达变化能够反映细胞冷热应激的强度,可作为评价奶牛冷热应激反应的澘在分子标记在奶牛个体中进行深入研究。     

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2 000 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1 160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，...     

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。     

荷斯坦牛血浆抗缪勒氏管激素浓度的影响因素分析及遗传参数估计

为探究荷斯坦牛血浆抗缪勒氏管激素（anti-Müllerian hormone,AMH）浓度的群体特征和影响因素,并初步估计其遗传参数,本研究采集了北京地区某规模化牛场398头健康泌乳母牛共625份血样,采用ELISA酶免法测定血浆AMH浓度,利用SAS 9.2软件的MIXED过程建立模型,分析血浆AMH浓度的影响因素;此外,基于DMU软件使用单性状动物模型对血浆AMH浓度进行方差组分和遗传参数估计,并计算AMH与奶牛部分繁殖性状之间的近似遗传相关。结果表明,北京地区荷斯坦牛血浆AMH浓度为（96.30±14.25） ng·L^-1;采样季节对血浆AMH浓度有极显著影响（P<0.01）,胎次、妊娠天数以及泌乳天数对血浆AMH浓度均无显著影响;血浆AMH浓度属于中等遗传力性状,遗传力为（0.10±0.08）;血浆AMH浓度与产犊后首次配种间隔、青年牛和经产牛的首末次配种间隔及死产率均存在中高遗传相关,近似遗传相关系数介于0.3~0.7之间。综上,本研究对AMH浓度的影响因素和遗传参数进行了初步分析,为进一步研究荷斯坦牛AMH浓度的遗传基础提供了参考,有助于通过AMH浓度对奶牛的繁殖性能进行研究。     

热应激对奶牛生理和免疫功能的影响及其机理

奶牛热应激综合征是指奶牛受到超过本身体温调节能力的高温刺激而产生的非特异性防御反应。奶牛发生热应激后会激活体内的下丘脑-垂体-肾上腺轴,改变机体的神经内分泌调节网络,引起奶牛体内皮质醇激素和多种激素水平变化,协同作用于机体以抵抗热应激对自身的影响;此外,热应激奶牛采食量和消化率普遍降低,营养物质摄入不足,机体处于能量负平衡状态。在这种状态下,奶牛会通过增加体内糖、脂肪和蛋白质的代谢来为机体提供能量从而缓解热应激。然而,严重热应激会导致奶牛代谢功能紊乱及免疫系统损伤,最终导致奶牛消化率、产奶量、繁殖率下降,而疾病易感风险性增加,从而影响奶牛生产的经济效益,给畜牧业带来巨大的经济损失。目前,关于奶牛热应激的研究较多,且多集中于产奶性能和繁殖性能等方面,而有关生理和免疫机能的研究报道较少。作者阐述了奶牛发生热应激时皮质醇激素的变化和调节、三大代谢过程的改变及免疫细胞和相关细胞因子的表达分泌等过程,旨在更加深入地了解热应激对奶牛生理状态及免疫功能的影响,从而为奶牛热应激综合征的防控、诊断和治疗提供理论依据。     

荷斯坦牛血浆催乳素浓度遗传参数估计及其与PRL、PRLR和TRH基因关联分析

为探究奶牛血浆催乳素(Prolactin, PRL)浓度的群体特征及其在不同环境条件和生理阶段下的变化规律,估计牛血浆PRL浓度的遗传参数,探究PRL、PRLR和TRH基因多态性与血浆PRL浓度之间的相关性,本研究于2014和2017年对北京地区某规模化牧场的472头泌乳期荷斯坦牛进行血浆PRL浓度测定,共获得1 169条数据。首先,采用固定模型分析采样季节、胎次、挤奶前后和泌乳阶段对奶牛血浆PRL浓度的影响;然后,采用重复力动物模型估计血浆PRL浓度的遗传参数;此外,通过扫描PRL、PRLR和TRH基因的多态位点,对血浆PRL浓度进行基于多态位点和单倍型的关联分析。结果显示：1)泌乳期荷斯坦牛血浆PRL平均浓度为224.29 mIU/L,胎次、采样季节和泌乳阶段对血浆PRL浓度有显著或极显著影响,血浆PRL浓度随胎次和泌乳阶段的推移而逐渐升高,春季和夏季时奶牛血浆PRL浓度极显著高于秋季和冬季(P<0.01);2)血浆PRL浓度的遗传力为0.02,为低遗传力性状;3)PRL和PRLR基因基因中未发现与血浆PRL浓度显著相关的SNP位点,TRH基因的rs137596325、rs1...     

冷热应激对北京地区荷斯坦牛产奶性能及血液生化指标的影响

【目的】分析冷热应激对北京地区荷斯坦牛产奶性能和血液生化指标的影响,评估可指示荷斯坦牛冷热应激反应的候选血液生化指标,为该地区奶牛的生产管理及耐应激个体选育提供理论依据。【方法】本试验以北京市三元绿荷金银岛牧场的健康泌乳荷斯坦牛为研究对象,连续监测了热应激期(2014年8月份)、非应激期(2014年11月份)和冷应激期(2015年1月份)牛舍THI,并分别采集了178头、120头和126头荷斯坦牛的血样,测定了14种血液生化指标,同时收集了试验个体的7项产奶性能数据,采用SAS9.2中的MIXED模型分析了荷斯坦牛在冷热应激下产奶性能和血液生化指标的变化规律,并通过Logistic过程分析了荷斯坦牛在冷热应激下显著变化的血液生化指标指示奶牛个体冷热应激反应的准确性。【结果】牛舍8月份的平均温度为31.80℃,平均THI达到了81.57,且该月THI大于78持续时间超过8 h的天数达到了21 d,表明本试验群体在8月份长期处于中度热应激状态;11月份的平均温度为12.76℃,该月平均THI为55.43,表明本试验群体在11月份处于非应激状态;1月份的平均温度为-6.70℃,平均THI为25.63,且该月有21 d的温差大于12℃,表明试验群体在1月份处于较严重的冷应激状态。与非应激期比较,热应激下荷斯坦牛AMY下降了1.34 kg,奶样中FP、PP、F/P和SP极显著降低(P0.01),LP显著降低(P0.05),SCS则极显著增加(P=0.01);血清中GH、LD、PRL和SOD极显著升高(P0.01),而BUN、CRP、LDH、LPO、NE和K~+极显著降低(P0.01);ROC曲线分析显示PRL、GH和CRP的AUC值大于0.80,分别为0.91、0.85和0.83。与非应激期比较,冷应激下荷斯坦牛AMY下降了1.13 kg,奶样中FP和SP极显著下降(P0.01),F/P显著下降(P0.05),SCS则极显著增加(P0.01);血清中COR、CORT和K~+极显著升高(P0.01),而CRP、DA、GH、PRL和SOD极显著降低(P0.01),ATCH显著降低(P0.05);ROC曲线分析显示仅SOD的AUC值大于0.80,其值为0.84。【结论】研究结果表明北京地区荷斯坦牛在8月份和1月份均处于较严重的应激状态,且冷热应激已极大地影响了该地区荷斯坦牛的产奶性能和生理状态,PRL和GH可作为监测荷斯坦牛早期热应激的候选指示指标,SOD可作为监测荷斯坦牛早期冷应激的候选指示指标。     

热应激对奶牛生理和免疫功能的影响及其机理

奶牛热应激综合征是指奶牛受到超过本身体温调节能力的高温刺激而产生的非特异性防御反应。奶牛发生热应激后会激活体内的下丘脑—垂体—肾上腺轴,改变机体的神经内分泌调节网络,引起奶牛体内皮质醇激素和多种激素水平变化,协同作用于机体以抵抗热应激对自身的影响;此外,热应激奶牛采食量和消化率普遍降低,营养物质摄入不足,机体处于能量负平衡状态。在这种状态下,奶牛会通过增加体内糖、脂肪和蛋白质的代谢来为机体提供能量从而缓解热应激。然而,严重热应激会导致奶牛代谢功能紊乱及免疫系统损伤,最终导致奶牛消化率、产奶量、繁殖率下降,而疾病易感风险性增加,从而影响奶牛生产的经济效益,给畜牧业带来巨大的经济损失。目前,关于奶牛热应激的研究较多,且多集中于产奶性能和繁殖性能等方面,而有关生理和免疫机能的研究报道较少。作者阐述了奶牛发生热应激时皮质醇激素的变化和调节、三大代谢过程的改变及免疫细胞和相关细胞因子的表达分泌等过程,旨在更加深入地了解热应激对奶牛生理状态及免疫功能的影响,从而为奶牛热应激综合征的防控、诊断和治疗提供理论依据。     

高原地区奶牛血液指标的影响因素分析

旨在探究我国高原地区奶牛血液指标的群体规律及其影响因素。本研究测定了拉萨地区不同纯度的荷斯坦牛共435头健康泌乳个体的18项血常规、3项血气、4项电解质和2项生化指标，进行表型相关性分析，并综合牛场、月龄、泌乳阶段、体况评分、荷斯坦牛血统比例和测定时间等影响因素进行方差分析。结果表明，高原地区奶牛群体白细胞计数、红细胞计数(red blood cells, RBC)和血小板计数分别为(7.66±2.14)×10⁹个·L^-1、(6.94±0.74)×10¹²个·L^-1和(405.73±224.48)×10⁹个·L^-1,氧分压(partial pressure of oxygen, PO₂)和二氧化碳分压(partial pressure of carbon dioxide, PCO₂)分别为(11.28±1.61)kPa和(3.39±0.38)kPa。在27项血液指标中，平均红细胞血红蛋白浓度(mean corpu...     

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1 160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。