中国荷斯坦公牛CN和DUMPS遗传缺陷检测及系谱分析

旨在研究中国荷斯坦牛中瓜氨酸血症(Citrullinemia,CN)和尿苷酸核酶缺乏症(Deficiency of uridinemonophosphate synthase,DUMPS)2种遗传缺陷的携带者比率及系谱来源,并构建更简便的检测方法。本研究通过PCR-RFLP方法对参加我国联合青年公牛后裔测定和良种补贴项目的591头荷斯坦公牛进行了大规模CN和DUMPS的遗传缺陷检测,并构建了奶牛CN隐性有害基因的AS-PCR检测技术。结果,共发现2头CN和1头DUMPS隐性有害基因携带者公牛,携带者比例分别为0.34%和0.17%。经过系谱追溯,2头CN携带者公牛均为澳大利亚公牛Linmack Kriss King-CN后代,DUMPS携带者公牛为美国公牛Skokie sensation Ned后代。基于此,我国有必要尽快建立荷斯坦牛隐性遗传缺陷监控体系并进行系谱标注,通过青年公牛预选和选种选配,避免携带者公牛进入后裔测定和良种补贴项目,以逐步降低我国奶牛群体中隐性有害等位基因频率。     

中国荷斯坦牛DGAT1基因第8外显子对产奶性状的遗传效应分析

为了研究中国荷斯坦牛甘油二脂酰基转移酶1(DGAT1)基因第8外显子对产奶性状的遗传效应,试验以宁夏地区8个公牛家系的各8头女儿(共计64头)中国荷斯坦母牛为研究对象,采用ABI3730测序仪对DGAT1基因第8外显子进行基因型检测,检测出AA、AB、BB 3种基因型,基因型频率分别为0.594,0.344,0.062;采用SAS 8.02软件对4个产奶性状与DGAT1基因第8外显子的关联性进行分析。结果表明:AA型校正305天产奶量明显高于AB型和BB型,AB型和BB型乳脂率明显高于AA型,3种基因型的乳蛋白率和体细胞数相比差异不显著(P>0.05)。     

中国荷斯坦牛PRKACA基因对产奶性状的遗传效应分析

前期研究发现蛋白激酶cAMP-激活的催化亚基α(Protein Kinase cAMP-Activated Catalytic Subunit Alpha,PRKACA)基因在中国荷斯坦牛干奶期、泌乳初期和泌乳高峰期的肝脏组织中差异表达且与脂质代谢相关,参与胰高血糖素、胰岛素信号通路和脂肪细胞中脂解调节等通路。因此,该基因被认为是奶牛产奶性状关键的候选基因。本研究进一步验证PRKACA基因对中国荷斯坦牛产奶性状是否具有显著的遗传效应。利用45头公牛的混池基因组DNA对PRKACA基因的全部编码区以及上、下游调控区各2 000 bp区段进行重测序,在其5’调控区发现1个单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphism,SNP）位点g.11592189C>T。利用靶向测序基因型检测技术（Genotyping by Target Sequencing,GBTS）对北京地区926头中国荷斯坦母牛进行个体基因型检测。基于混合动物模型,利用SAS 9.4软件将该SNP位点与5个产奶性状进行关联分析。结果显示,在第1泌乳期,g.11592189C>T位点与产奶...     

中国荷斯坦牛Toll样受体4基因的遗传多态性与体细胞评分的关联分析

试验旨在研究中国荷斯坦牛Toll样受体4(toll-like receptor 4,TLR4)基因的遗传多态性及其与体细胞评分(somatic cell score,SCS)的关联性,寻找与乳房炎相关的分子标记,加快中国荷斯坦牛的抗病育种。利用PCR-RFLP和PCR-SSCP技术对30个公牛家系的610头中国荷斯坦牛TLR4基因进行多态性检测,用最小二乘均数法对TLR4基因的多态位点与SCS进行相关分析。结果发现,试验共检测到2个单核苷酸多态(single nucleotide polymorphisms,SNPs),TLR4基因5'侧翼区存在SNP -226 G>C突变,经PCR-RFLP检测发现3种基因型:GG、GC和CC,基因型频率分别为0.208、0.482和0.310;外显子3存在SNP 1760 C>T突变,经PCR-SSCP检测发现3种基因型:CC、TC和TT,基因型频率分别为0.738、0.225和0.007,以上2位点均偏离Hardy-Weinberg 平衡。对于SNP -226 G>C位点,基因型个体的SCS差异不显著;对于SNP 1760 C>T位点,CC基因型个体的SCS最小二乘均值极显著低于TT和TC基因型个体(P<0.01)。SNP 1760 C>T的CC基因型对于中国荷斯坦牛的SCS有较大的遗传效应,可作为分子标记应用于奶牛乳房炎抗性筛选。     

中国荷斯坦牛白细胞粘附缺陷病遗传分析

荷斯坦牛白细胞粘附缺陷病（BLAD）是一种遗传性免疫缺陷病，患病牛出生后，生长发育差，绝大多数在1年内死亡，且不具繁殖和哺育能力。该病的遗传基础为CD18基因编码区383位的A／G点突变导致白细胞表面的β2整合素表达缺陷。目前欧美等奶牛业发达国家都已经建立了完善的BLAD分子检测方法和跟踪监控体系。中国长期从国外进口荷斯坦公牛精液、胚胎或活体，由此可能引进了BLAD基因。本研究采用PCR—RFLP方法对116头可疑中国荷斯坦牛进行了检测．确定了2头BLAD携带者公牛和8头携带者母牛．未发现隐性纯合个体．     

荷斯坦牛二酰基甘油酰基转移酶1基因外显子8的单核苷酸多态性位点对蛋白质结构和功能的影响及其进化分析

为了检测荷斯坦牛二酰基甘油酰基转移酶1(diacylglycerol acyltransferase 1,DGAT1)基因外显子8的单核苷酸多态性(SNPs)位点,预测分析碱基突变对蛋白质结构和功能的影响,并讨论不同物种间DGAT1的进化关系。本研究利用PCR-SSCP综合测序方法检测DGAT1基因外显子8的SNPs位点,用生物信息学方法分析DGAT1蛋白的基本性质和结构功能,并分析不同物种间DGAT1氨基酸同源性及构建其进化树。PCR-SSCP分析结果显示,DGAT1基因外显子8存在1个双突变位点,即M694和M695;蛋白质结构和功能预测结果显示,该双突变不影响蛋白质的理化性质和结构,但能引起蛋白质功能域组成发生改变;进化分析结果显示,荷斯坦牛DGAT1氨基酸序列与绵羊同源性最高(99.1%),与黑猩猩同源性最低(65.3%)。     

中国荷斯坦牛DGAT1基因与产奶性状关联分析

以北京地区来自17个公牛家系的1222头中国荷斯坦母牛为试验材料,采用PCR—RFLP技术对DGAT1基因进行了遗传多态性分析,共检测到KK、KA和AA3种基因型,频率分别为0．1432、0．6097和0．2471;采用混合动物模型对数据进行拟合,通过SAS（8．02）软件对5个产奶性状与DGAT1基因的关联程度进行了统计分析。结果表明,DGAT1不同基因型间的305d产奶量、乳脂量、乳蛋白量差异极显著（P〈0．01）;多重比较结果显示：AA基因型的305d产奶量和乳蛋白量显著高于KK基因型（P〈0．01）,其乳脂量显著低于KK基因型（P〈0．01）。结果提示DGAT1基因对奶牛产奶性状具有较大遗传效应,可以用于中国荷斯坦牛产奶性状的分子标记辅助选择。     

引用德国荷斯坦奶牛改良的效果

1990年 8月安徽省下萨克森州友谊示范奶牛场从德国引进 79头荷斯坦奶牛 ,其中 1 5～ 1 7月龄种公牛 2头 ,这批奶牛生长发育良好 ,系谱资料齐全 ,外貌评分特级牛 2 8头 ,一级牛 51头 ,均为良种奶牛。而我省奶牛的产奶量、乳脂率以及体型外貌和乳房结构与德国荷斯坦奶牛相比有一定的差距 ,据此我们开展了引用德国荷斯坦奶牛改良效果的研究。1　德国荷斯坦奶牛在合肥地区的适应性研究以安徽省下萨克森州友谊示范奶牛场为基地 ,开展德国荷斯坦奶牛在合肥地区适应性研究 ,为合理的饲养管理、品系纯繁、提高生产性能和杂交改良打下良好的基础。1 .…     

中国荷斯坦牛RPL23A和ACACB基因对产奶性状的遗传效应分析

作者所在团队前期通过奶牛乳腺上皮组织转录组测序及荷斯坦公牛全基因组重测序研究发现RPL23A和ACACB基因是奶牛乳蛋白和乳脂性状的候选功能基因,本研究旨在探究这两个基因是否对奶牛产奶性状具有显著遗传效应。以北京地区7个牧场的1059头中国荷斯坦母牛为试验群体,采集尾根静脉血并提取基因组DNA,通过飞行时间质谱方法检测SNP位点基因型,利用SAS9.4软件的MIXED过程进行关联分析。结果表明,RPL23A基因的SNP位点g.20146771C>T与第1泌乳期5个产奶性状达到显著或极显著关联(P=0.0001~0.0416),其优势等位基因为T;ACACB基因的g.63878254T>C位点与第1泌乳期产奶量、乳脂量和乳蛋白量呈极显著关联(P<0.01),其优势等位基因为C;g.63962768G>A位点与第1泌乳期产奶量、乳脂量、乳脂率和乳蛋白率关联显著或极显著(P=0.0001~0.0391),其优势等位基因为A。综上,RPL23A基因主要影响中国荷斯坦牛产奶量和乳蛋白,ACACB基因对产奶量和乳脂具有显著遗传效应,3个SNP位点可考虑作为遗传标记用于标记辅助选择培育奶牛高乳蛋白乳脂新品系和选育提高。     

牛尿苷酸合酶缺乏症PCR-RFLP检测方法的研究

本研究通过PCR-RFLP建立了直接利用基因组DNA检测尿苷酸合酶缺乏症（DUMPS）突变的方法.对济南市6个奶牛场224头奶牛及53头荷斯坦种公牛进行了DUMPS的PCR-RFLP检测,共检出2头杂合母牛（携带者）,杂合子占检测母牛群的0.89%,在荷斯坦公牛中只检测到一种基因型,没有发现隐性突变基因的携带者.实验证明,该方法重复性好、灵敏性高、稳定性可靠.     

贵州荷斯坦奶牛甘油二酯酰基转移酶基因多态性及其与产奶性状的关联分析

甘油二酯酰基转移酶（diacylglycerol acyl-transferase 1,DGAT1）是控制甘油三脂合成的关键酶。近年来DGAT1基因被鉴定出来,被认为是奶牛乳脂率的一个重要功能候选基因。该研究以贵州荷斯坦奶牛为试验动物,利用奶牛DGAT1基因序列设计引物,以RCR-单链构象多态性（PCR-SSCP）方法检测了奶牛DGAT1基因第8外显子的碱基突变。结果共检测到AA、AB和BB 3种基因型,基因型频率分别为0.5588、0.3824和0.0588,等位基因A和B的频率分别为0.7549和0.2451;该碱基突变对305 d校正产奶量和乳脂率的影响均达到显著水平（P<0.05）,乳蛋白率影响不显著（P>0.05）;多重比较结果表明,AA和AB型对305 d校正产奶量和乳脂率均显著高于BB型（P<0.05）。结果显示,DGAT1基因突变对贵州荷斯坦奶牛泌乳性状有较大的遗传效应,可用于其泌乳性状的分子标记辅助选择。     

采用四引物ARMS-PCR方法检测奶牛乳腺组织DGAT1基因单核苷酸多态性

试验旨在快速有效地检测泌乳奶牛的二酰甘油转酰基酶1（diacylgycerol acyltransferase 1,DGAT1）乳脂量性状的优势等位基因K232A单核苷酸多态性,确定DGAT1基因型进而确定泌乳性状,为中国荷斯坦奶牛分子标记辅助选择提供技术支持。选取6头泌乳初期（3头为高乳产量牛,3头为低乳产量牛）中国北方荷斯坦奶牛为研究对象,提取乳腺组织基因组DNA,分别设计1对外引物和1对内引物,建立一种四引物ARMS-PCR体系快速检测奶牛乳腺组织DGAT1基因单核苷酸多态性。结果发现,外引物扩增片段长度为512 bp,为PCR反应的阳性对照,基因型为232K扩增片段长度为369 bp,基因型为232A扩增片段长度为181 bp。PCR结果显示,6头牛的乳腺组织样本均由外部引物扩增出长度为512 bp的片段,泌乳期高乳产量奶牛和泌乳期低乳产量奶牛乳腺组织的特异性扩增片段长度均为181 bp。表明本研究选取的6头奶牛样本DGAT1基因K232A多态性均为232A型。提示该PCR鉴定方法能够快速有效地鉴定奶牛DGAT1基因型,可用于中国荷斯坦奶牛分子标记辅助选择。     

Detection of Dairy Cow Mammary Tissue DGAT1 Gene Single Nucleotide Polymorphisms Using Tetra-primers ARMS-PCR Method

This study was aimed to detect the single nucleotide polymorphisms of diacylgycerol acyltransferase 1 (DGAT1) K232A, and determine the DGAT1 genotype and milk traits of dairy cow, which would provide a new technique for marker-assisted selection in China Holstein dairy cows. In the present study, six Northern China Holstein dairy cows (three were lactating cows with high quatity milk and three were lactating cows with low quatity milk) were used to detect mammary tissue DGAT1 gene K232A polymorphisms. Genome DNA was extracted from each cow, a pair of external primers and a pair of internal primers were designed to amplify DGAT1 gene. The results showed that PCR-amplified fragments were 512 bp (external band), 369 bp (232K allele) and 181 bp (232A allele), respectively. The exterenal band functions as the internal PCR-positive control. The tetra-primer ARMS-PCR amplifications yielded a 512 bp fragment and a 181 bp fragment, indicating that the six dairy cows were all homozygous 232A. The results indicated that the tetra-primers ARMS-PCR was a quick and convenient method to identify dairy cow DGAT1 gene K232A polymorphisms, which was suitable for marker-assisted selection in China Holstein dairy cows.     

中国荷斯坦牛DGAT2基因第4外显子与产奶性状的关联分析

本试验以宁夏地区8个公牛家系的各8头女儿共计64头中国荷斯坦母牛为研究对象．利用AB13730测序仪对DGAT2基因Exon4进行了基因型检测后发现三个突变位点474bp（C／G）、48lbp（G／A）、621bp（C／T）,各个位点发现有两种基因型,分别为CC型、GC型,GG型、GA型,CC型和CT型,基因型频率分别为0．484、0．516,0．687、0．313,0．484和0．516。通过SAS软件（8．02）对4个产奶性状与DGAT2基因Exon4的关联分析表明．474bp（C／G）CG型305d产奶量和乳脂率显著高于CC型（P〈0．05）,乳蛋白率、体细胞数影响不显著（P〉0．05）;481bp（G／A）GA型305d产奶量显著高于GG型,与乳脂率、乳蛋白率、体细胞数无显著的相关性（P〉0．05）;621bp（C／T）CT型305d产奶量、乳蛋白率、体细胞数都显著高于CC型（P〈0．05）,乳脂率影响不显著（P〉O．05）。     

Joint analysis of the influence of CYP11B1 and DGAT1 genetic variation on milk production, somatic cell score, conformation, reproduction, and productive lifespan in German Holstein cattle

Recent publications indicate genetic variation in milk production traits on proximal BTA14, which cannot be explained solely with genetic variation in the DGAT1 gene. To elucidate these QTL effects, animals from a German Holstein granddaughter design (18 families, 1,291 sons) were genotyped for CYP11B1 (V30A) and DGAT1 (K232A) polymorphisms. Frequencies of alleles of maternal descent were estimated for CYP11B1(V) (0.776) and DGAT1(K) (0.549). Allele substitution effects (alpha/2) were first calculated for both alleles in separate models and then in a joint model. From the joint analysis, CYP11B1(V) effects on fat content (+0.04%) and protein content (+0.01%) were positive. Effects on milk yield (-82 kg), fat yield (-0.5 kg), and protein yield (-1.9 kg) were negative. Compared with the individual analysis, DGAT1(K) effects on fat content (+0.28%), protein content (+0.06%), and milk yield (-258 kg) were reduced; fat yield (+10.8 kg) was enhanced; and protein yield (-3.8 kg) was reduced. In the joint analysis, allele substitution effects of CYP11B1(V) and DGAT1(K) together explained more of the variation in milk production traits than DGAT1(K) alone. Further significant effects were found for CYP11B1(V) and DGAT1(K) among 6 reproduction traits and 14 conformational traits. These observations indicate a possible negative influence of DGAT1(K) on maternal nonreturn rate, and thus, on length of productive life.     

西门塔尔牛、和牛与荷斯坦牛杂种优势预测及实际杂交效果分析

旨在利用覆盖全基因组和性状的特异性SNPs标记预测和牛、西门塔尔牛与荷斯坦牛杂种优势,为牛杂种优势利用和选种选配提供参考依据。本研究分别利用牛Illumina Bovine HD 770 K和GGP Bovine 100 K芯片对464头和牛、1 222头西门塔尔牛和43头荷斯坦牛3个亲本群体进行基因型分型,并通过牛QTLs数据库筛选与目的性状对应的QTLs,对比牛参考基因组映射得到与初生重、周岁重、胴体重性状相关的特异性SNPs;然后构建覆盖全基因组和性状特异性SNPs两种标记状态同源矩阵,通过计算杂交组合亲本间的遗传距离来预测品种间杂种优势,并利用配合力分析验证较优组合的实际杂交效果。结果表明,基于全基因组和性状特异性SNPs计算的各杂交组合遗传距离差异不显著。在全基因组水平上,西门塔尔牛♂×荷斯坦牛♀（S×H）与和牛♂×荷斯坦牛♀（W×H）亲本间杂交组合遗传距离分别为0.346 1和0.338 9;在初生重、周岁重和胴体重性状上,S×H亲本间遗传距离分别为0.343 1、0.348 7和0.336 7,而W×H遗传距离分别为0.337 6、0.340 7和0.329 2;两种SNPs标记计算的遗传距离均为S×H较大,W×H次之。因此,在初生重、周岁重、胴体重性状上,S×H为较优杂交组合。通过分析德系西门塔尔牛♂×荷斯坦牛♀实际杂交群体的配合力,发现10个父系在初生重性状上一般配合力和特殊配合力均为正效应,最高效应值分别达到3.760 9和8.931 2。西门塔尔牛与荷斯坦牛杂交可在初生重、周岁重和胴体重获得较高的杂种优势。     

Effects of DGAT1 variants on milk production traits in German cattle breeds

Various QTL mapping experiments led to the detection of a QTL in the centromeric region of cattle chromosome 14 that had a major effect on the fat content of milk. Recently, the gene encoding diacylglycerol O-acyltransferase (DGAT1) was proposed to be a positional and functional candidate for this trait. This study investigated the effects of a nonconservative lysine to alanine (K232A) substitution in DGAT1, which very likely represents the causal mutation, on milk production traits. Existing granddaughter designs for Fleckvieh and German Holstein, the two major dairy/dual-purpose breeds in Germany, were used to estimate allele frequencies and gene substitution effects for milk, fat, and protein yield, as well as fat and protein content. A restriction fragment length polymorphism assay was applied to diagnose the K232A substitution in DGAT1. Estimates of the allele frequencies for the lysine-encoding variant were based on maternally inherited alleles in sons and amounted to 0.072 for Fleckvieh and 0.548 for German Holstein. Effects of DGAT1 variants on content traits were pronounced; estimates of the gene substitution effect for the lysine-encoding variant were 0.35 and 0.28% for fat content and 0.10 and 0.06% for protein content in Fleckvieh and German Holstein, respectively. Conversely, negative effects of the lysine variant of -242 to -180 kg for Fleckvieh and -260 to -320 kg for German Holstein were revealed for milk yield from first to third lactation, resulting in enhanced fat yield of 7.5 to 14.8 kg in Fleckvieh and 7.6 to 10.7 kg in German Holstein. For protein yield, however, mainly negative effects of -3.6 to 0.2 kg in Fleckvieh and -4.8 to -5.2 kg in German Holstein were observed. Pearson correlations between residuals of milk yield and content traits were decreased when omitting DGAT1 effects in the analysis, thereby indicating that DGAT1 contributes to negative correlations between these traits. Molecular tests allow for the direct selection among variants; however, the benefits of the alternative alleles depend on economic weights given to the different milk production traits in the breeding goal.