基于GWAS后分析策略研究TRAPPC9基因对奶牛产奶性状的遗传效应

本研究基于课题组前期对北京地区中国荷斯坦牛群体产奶性状全基因组关联分析结果,在新的中国荷斯坦牛群中将转运蛋白颗粒复合体9(TRAPPC9)基因作为产奶性状的候选基因进行遗传效应验证。研究利用混池测序寻找SNPs位点,结合前期GWAS结果筛选到的SNPs位点,进而分析这些多态性位点与中国荷斯坦牛产奶性状的相关性。结果发现,SNP1、SNP2位点对乳蛋白率和乳糖率效应均显著(P0.05);SNP3位点对乳脂率和乳蛋白率的效应均极显著(P0.01);SNP4位点对乳脂率有极显著影响(P0.01);SNP5位点对乳脂率和乳糖率的效应显著(P0.05)。同时发现TRAPPC9基因的表达量对产奶性状也有显著影响(P0.05),而TRAPPC9基因启动子区DNA甲基化对产奶性状无直接显著影响。该结果进一步表明,TRAPPC9基因可以考虑作为分子遗传标记应用于中国荷斯坦牛产奶性状的标记辅助选择。     

不同动物部分组织基因组甲基化程度的差异分析

应用甲基敏感扩增多态性(MSAP)技术,检测和分析了猪、牛、羊、小鼠、鸡和鸭基因组的甲基化程度。结果表明,对CCGG位点,实验中检测的几种动物的甲基化程度多数在0.40￣0.50之间(不包括牛);不同动物来源相同组织基因组的甲基化程度不同,相同动物不同组织基因组的甲基化模式具有特异性;同一种动物,组织基因组的甲基化程度一般都高于血液基因组;另外,哺乳动物与禽类基因组甲基化程度未发现较大的差别,但哺乳动物基因组全甲基化位点较多,半甲基化位点较少。     

新疆伊宁市牛肉消费市场调查分析

新疆维吾尔族自治区伊宁市的穆斯林民族占总人口的50%以上,对牛肉需求量较大。为了解当地民众的牛肉消费现状,促进边疆少数民族畜牧业发展,作者对伊宁市人口相对密集的5个城区,进行了1 000余份消费者随机抽样调查和牛肉消费情况对比分析。结果发现,伊宁市家庭肉类消费以牛、羊肉为主,二者分别占总肉类消费量的43%和29%。消费者购买牛肉时,比较关注的因素包括牛肉质量、安全及价格等方面,能接受的最高牛肉价格与年龄和收入有关。调查分析结果显示,伊宁市5城区的牛肉市场具有较大的消费空间,肉牛业发展潜力巨大,该调查分析结果对中国相似地区肉牛业发展具有参考价值。     

基于体细胞评分的中国荷斯坦牛乳房炎抗性全基因组关联分析

【目的】通过全基因组关联分析定位和筛选相关基因,寻找与奶牛乳房炎抗性相关的分子标记,以进行下一步的标记辅助选择。【方法】对2 093头北京地区中国荷斯坦牛SCC进行对数转化,依据LASCS=log_2∑SCC/n和SCS-SD=log_2∑(scc-u)~2/n-1将测定日记录SCC转化为服从正态分布的统计量LASCS和SCS-SD。同时将LASCS和SCS-SD进行半个标准差(half of standard deviation,0.5 SD)和一个标准差(one standard deviation,1 SD)的划分,将牛只划分为乳房炎易感牛(Case)及抗性牛(Control)。将54 001个SNPs进行质控,剔除不符合条件的SNPs,剔除的条件是:SNPs的call rate90%,严重偏离哈迪-温伯格平衡(HWE)(P10E-6)和最小等位基因频率(MAF)0.03。然后通过ROADTRIPS软件(版本1.2)的3种检验:RM检验、RCHI检验和RW检验对LASCS和SCS-SD进行Case-control方法的全基因组关联分析。通过Bonferroni方法对关联分析结果进行校正,并针对牛的每条染色体分别制定各条染色体的显著水平,以0.05分别除每条染色体上的SNP数目,作为每条染色体的显著性水平。同时,将所有个体的LASCS和SCS-SD作为连续性状通过线性混合模型进行全基因组关联分析,将结果进行比较,以确定显著SNPs的位置。【结果】通过0.5 SD/1 SD的标准将群体划分后,分别有1371/708个个体用于LASCS性状的关联分析,和1385/716个个体用于SCS-SD性状的关联分析。通过质控将不符合的SNPs剔除之后,共有43781/43671(43817/43704)个SNPs分别可用于LASCS(SCS-SD)的0.5 SD/1 SD的关联分析。对LASCS和SCS-SD进行全基因组关联分析,经染色体水平上的Bonferroni校正(P0.05),共发现5个SNPs达到显著水平,其中3个SNPs定位到X染色体上,其它2个SNPs分别定位到7和28号染色体上。通过对基于0.5 SD的SCS-SD的乳房炎抗性进行全基因组关联分析发现一个全基因组水平显著的SNP(Hapmap48573-BTA-104531,P=1.11E-06)位于X染色体上。结果发现,被检测到5个显著的SNPs中,X染色体的显著SNPs(Hapmap48573-BTA-104531和Hapmap54175-rs29021817)位于IL1RAPL2基因内,7号染色体的显著SNP周围存在与炎症反应相关的基因(ILF3)。这两个基因都与白介素有关,而白介素4、5、6、12、13、17、22、23等都参与了不同的炎症反应,并发挥了重要的作用。ILF3是白介素家族中的一个跟炎症反应相关的因子,其功能与抑制翻译蛋白有关。本研究还通过线性混合模型对LASCS和SCS-SD进行全基因组关联分析发现了与Case-control方法在X染色体上同时定位到的SNP(BTA-28466-no-rs)。通过比较两种方法(线性混合模型方法和Case-control方法),对同一性状用两种方法可以定位的相同的位点,但不同性状的结果就各不相同。【结论】本研究找到了与乳房炎症反应相关的基因,为奶牛乳房炎易感性及抗性的分子遗传基础研究提供了数据支持。     

中国荷斯坦牛SCC变化规律及其与产奶性状之间的关系

本研究旨在分析北京地区中国荷斯坦牛测定日体细胞数的变化规律及其与产奶性状之间的关系,推断适于中国荷斯坦牛隐性乳房炎的判定标准。通过对北京地区76个荷斯坦牛牛场63510头母牛的DHI数据进行整理筛选,按每毫升奶中体细胞数(SCC)情况,用SAS8.2将其划分为12个子数据集及8个累积数据集。首先用Excel对12个子数据集的SCC和产奶性状作图,然后用Matlab的Spline函数对12个子数据集及8个累积数据集做泌乳期的SCC曲线。除乳脂率外,12个子数据集的SCC均值与各产奶性状均值的变化趋势相关显著,随着SCC的增长,产奶量、乳蛋白量和乳脂量逐渐下降,乳蛋白率逐渐上升(P0.001)。累计数据集作图发现,SCC20万与SCC10万的差异较大,而SCC50万与SCC40万差异较小。结果表明,为有效降低隐性乳房炎发病率,北京地区中国荷斯坦牛牛群宜以10万～50万SCC作为隐性乳房炎划分标准。     

乳房炎奶牛金黄色葡萄球菌毒素基因的检测及PFGE分型研究

作者针对临床及亚临床乳房炎奶牛乳汁中金黄色葡萄球菌分离株的毒素基因进行检测和脉冲场凝胶电泳(PFGE)基因分型,比较2种类型乳房炎金黄色葡萄球菌分离株的差异.无菌法采集奶样,采用国际标准方法从中分离金黄色葡萄球菌,用多重PCR方法扩增nuc基因和mecA基因以确证金黄色葡萄球菌(SA)和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA).进一步用PCR方法检测SA的各种毒素基因(SEs、ETs、TSST 1和PVL基因等).利用限制性内切酶Sma Ⅰ对SA基因组DNA进行酶切和PFGE分析,最后利用BioNumerics软件进行聚类分析.结果:19.3％(23/119)的临床乳房炎奶样和14.8％(26/176)的亚临床乳房炎奶样确定为金黄色葡萄球菌阳性样品,分别从中分离鉴定出43株和26株金黄色葡萄球菌,其中临床乳房炎分离株中有5株为mecA基因阳性.临床乳房炎奶牛奶样中检测到SA的SEA、SEB、SED、SEJ和PVL毒素基因,检出率分别为3.8％(1株)、11.5％(3株)、19.2％(5株)、7.7％(2株)和31.2％(10株);亚临床乳房炎奶牛乳样中仅检测到SA的SEA和PVL毒力基因,检出率分别为7.0％(3株)和84.1％(37株).表明临床与亚临床乳房炎奶牛乳汁中SA菌株携带的毒素基因不一样,SEs可能是临床乳房炎菌株的重要致病基因,PVL可能是亚临床乳房炎菌株的重要致病基因.69株SA使用Sma Ⅰ酶切分型后,可分为7个大簇、50个基因型,来源相同的SA分型后大部分位于同一簇内.临床乳房炎奶牛乳汁中检测到MRSA菌株,PVL基因在亚临床乳房炎中的检出率为临床乳房炎的2.7倍.PFGE方法能较好的区分临床乳房炎和亚临床乳房炎的SA分离菌株.     

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...     

荷斯坦奶牛牛嘴宽度影响因素分析及遗传参数估计

【目的】探究中国荷斯坦奶牛牛嘴宽度的群体规律,并估计其遗传参数。【方法】2021年7月至2021年8月分别在2个规模化奶牛场测定了628头泌乳期荷斯坦奶牛的牛嘴宽度及臀高、体高、体斜长和胸围等体尺性状,同时利用体斜长和胸围估计试验牛体重。利用SPSS 26.0软件分析了牧场、月龄和泌乳阶段等因素对牛嘴宽度的影响,以及牛嘴宽度与各体尺性状之间的相关关系;基于DMU软件采用单性状动物模型估计了牛嘴宽度的方差组分及遗传力。【结果】荷斯坦奶牛牛嘴宽度的群体平均值为17.28 cm,变异系数为5%,变异相对较小;牧场和月龄对牛嘴宽度均有极显著影响(P<0.01),泌乳阶段对牛嘴宽度有显著影响(P<0.05),牛嘴宽度随母牛月龄的增加呈逐渐增加的趋势,泌乳初期牛嘴宽度显著小于其他泌乳阶段(P<0.05);牛嘴宽度与各体尺性状之间存在极显著正相关(P<0.01);荷斯坦奶牛牛嘴宽度的遗传力估计值为0.28,为中高遗传力性状。【结论】牧场和月龄对奶牛牛嘴宽度影响极显著,泌乳阶段对奶牛牛嘴宽度影响显著,牛嘴宽度与臀高呈较弱相关。荷斯坦奶牛牛嘴宽度是一个具有中高遗传力的体尺性状。     

中国荷斯坦牛乳房炎风险评估模型建立及预测分析

实验旨在探究奶牛乳房炎的风险因素,建立奶牛乳房炎风险评估模型,预测奶牛乳房炎患病风险。本研究利用北京地区1998—2016年196万余条奶牛群体改良(Dairy Herd Improvement,DHI)测定记录,将具有统计学意义的因素进行多因素Logistic回归分析,分析其中的风险因素,并建立奶牛乳房炎风险评估模型,通过大量DHI记录进行奶牛乳房炎患病风险预测研究。多因素Logistic回归分析结果发现,场规模越大,奶牛患乳房炎的概率相对越小;胎次越高,奶牛患乳房炎的概率越大;夏季奶牛患乳房炎的概率比其他季节的概率高;泌乳天数高于300 d的奶牛患乳房炎风险约为泌乳天数低于100 d奶牛的2倍。使用北京地区DHI记录进行Logistic回归分析得出,奶牛隐性乳房炎风险评估模型和奶牛临床乳房炎风险评估模型预测价值分别为0.721和0.825,认为可以应用于实际牛群。综上,本研究中确定的奶牛场规模、胎次、DHI测定季节、泌乳阶段等风险因素可用于奶牛乳房炎预测,并构建了奶牛隐性乳房炎、临床乳房炎的风险评估模型,以减少奶牛群的乳房炎发生概率。     

叶酸补饲对隐性乳房炎奶牛免疫力及产奶性状相关基因表达的影响

旨在探究叶酸补饲对隐性乳房炎奶牛免疫及产奶相关性状的影响和相关分子机制，为隐性乳房炎奶牛补充叶酸奠定理论依据和实践基础。本试验基于北京郊区某牧场的中国荷斯坦奶牛群体，根据胎次、体重以及体细胞数（连续2个月SCC>500×10³个·mL^-1）选择29头泌乳牛作为研究对象，分为补饲组（n=18）和对照组（n=11）。连续14 d对补饲组进行包被叶酸（每天120 mg/500 kg）饲喂，对照组不做任何处理。对收集到的DHI数据（包括体细胞数、日产奶量等）进行分析。随后，每组随机挑选4个个体，采集分离血液白细胞提取RNA并进行转录组测序，通过DESeq2进行基因差异表达分析。运用KOBAS3.0-KEGG通路数据库对鉴别出的差异表达基因进行功能富集分析。结果发现，补饲包被叶酸后，奶牛的体细胞数显著降低（P<0.05），对产奶相关性状没有显著影响。转录组数据的分析结果揭示，补饲组与对照组有277个差异表达基因（P<0.05，log₂|Fold change|>1），包括105个显著上调的基因和172个显著下调的基因。这些基因主要富集在包括炎症反应、免疫反应、细胞因子生成调控、细胞分化、白细胞趋化和迁移、调节免疫系统过程等免疫相关的功能GO条目，以及先天免疫和细胞免疫应答相关的重要通路。综上，奶牛补饲叶酸对其免疫相关性状等有重要影响，且显著影响免疫相关通路的基因表达，为叶酸补饲的推广应用提供了一定的科学理论基础。