影响奶牛产奶性状候选基因研究进展

奶牛的产奶性状是一种重要的数量经济性状，由微效多基因决定。奶牛产奶性状的更新以及改良是当今遗传育种研究的热点之一。利用候选基因的研究策略去寻找影响奶牛产奶性状的关键基因，进而从根本上改良奶牛产奶性状，从分子遗传学的角度来说具有实际意义。本文综述了与奶牛产奶性状相关基因ABCG2、BLG、CSN3、DGAT1、OPN、POU1F1、PPARGC1A、SCD1和SYP19等的研究进展，以期为提高奶牛产奶性能的研究提供帮助。 [关键词] 奶牛|产奶性状|候选基因     

奶牛产奶性状候选基因研究进展

产奶性状是奶牛的主要经济性状，主要包括产奶量、乳脂量、乳蛋白量、乳脂率、乳蛋白率5个方面。产奶性状改良是当今遗传育种界的研究热点之一。利用候选基因策略寻找影响产奶性状的主效基因，从而应用于奶牛产奶性状的改良，从分子遗传学角度来说是可行的。本文综述了与奶牛产奶性状有关的基因：乳蛋白基因、Weaver基因、催乳素基因、生长素和生长素受体基因、淀粉酶基因、核外基因和其他基因（DGAT1和DGAT2基因、垂体特异性转录因子）以及主效QTL的研究进展。     

中国荷斯坦奶牛RPL23A、ACACB基因3个SNPs检测及其与产奶性状的关联分析

旨在开展奶牛群体高乳成分功能基因的验证与筛选,利用微流控芯片自主选育技术分析北京地区母牛群体高乳蛋白、高乳脂基因频率,同时分析基因多态性及其与产奶性状的相关性。本研究对北京地区8个大型奶牛场1 596头中国荷斯坦奶牛RPL23A、ACACB基因的多态性进行了检测,所有个体均为3胎以内的泌乳牛,收集每头牛所有测定日的产奶量、乳脂率、乳蛋白率等数据,同时对3个多态位点不同基因型与产奶性状进行了关联分析。RPL23A基因的SNP位点g.20146771G>A,在第一泌乳期,与产奶量、乳脂量、乳脂率和乳蛋白量均达到极显著关联（P<0.01）,第二泌乳期,g.20146771G>A与5个产奶性状均呈极显著关联（P<0.01）。ACACB基因的SNP位点g.63962768C>T,在第一泌乳期,与产奶量、乳脂量、乳脂率和乳蛋白量均呈极显著关联（P<0.01）,在第二泌乳期,与产奶量、乳脂量、乳脂率和乳蛋白率呈极显著关联（P<0.01）。结果表明,RPL23A、ACACB基因可以作为影响中国荷斯坦奶牛产奶性状的候选基因用于标记辅助选择,以上基因位点可能通过直接或间接的途径影响奶牛的乳脂或乳蛋白性状,对产奶性状起到重要调控作用。本研究为荷斯坦奶牛后续的标记辅助选择奠定了良好基础。     

中国荷斯坦牛3个SNP位点与乳房炎、产奶性状的关联分析

试验旨在开展奶牛群体高乳房炎抗性功能基因的筛选与验证,通过分析SNP位点多态性及其与体细胞数和产奶性状的相关性,探讨其对乳房炎的抗病情况。本研究对北京地区568头中国荷斯坦牛DCK、HIST1H2BK基因的多态性进行了检测,并对3个多态位点不同基因型与体细胞数、产奶性状进行了关联分析。结果表明,DCK基因的SNP位点6:g.86337334 A>G与体细胞数极显著相关（P<0.01）,SNP位点6:g.86322040 C>T [rs43472176]与体细胞数也呈现极显著相关（P<0.01）;HIST1H2BK基因的SNP位点23:g.31354269 T>G[rs41654340],与体细胞数呈显著关联（P<0.05）,与乳脂率和乳蛋白率呈极显著关联（P<0.01）。本研究结果表明DCK、HIST1H2BK基因位点与体细胞数性状显著相关,其可能通过直接或间接的途径影响奶牛的乳脂率或乳蛋白率性状。本研究为荷斯坦牛后续的标记辅助选择奠定了良好的基础。     

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。     

奶牛产奶性状候选基因的研究进展

产奶性状主要包括产奶量、乳蛋白率、乳脂率、乳糖率和干物质率等方面,是奶牛的重要数量经济性状,由微效多基因所决定。通过改良产奶性状来提高奶牛产奶性能,具有重要的经济应用价值。本文综述了与奶牛产奶性状有关的候选基因:DGAT1、SCD1、OPN、PPARGC1A、OLR1和ABCG2基因,以期为今后提高奶牛生产性能的研究提供帮助。     

贵州黑白花奶牛Leptin基因启动子区多态性与产奶性状关联分析

为了探讨贵州黑白花奶牛的产奶性状与Leptin基因的关联性,试验采用PCR-SSCP和DNA测序技术,对190头贵州荷斯坦奶牛Leptin基因进行单核苷酸多态性分析,分析不同基因型与产奶性状的相关关系。结果表明:Leptin基因启动子区在617 bp碱基处发生A→G的转换,表现出AA、AB、BB 3种基因型,AA基因型频率最高为0.468,A为优势等位基因,基因频率为0.65;基因型与产奶性状的关联性分析显示,AA基因型的产奶量及乳脂率均优于AB和BB基因型,但3种基因型对乳脂率的影响差异均不显著(P>0.05)。说明Leptin基因可以作为贵州黑白花奶牛产奶性状的标记辅助基因。     

中国荷斯坦奶牛EEF1D基因的SNPs检测及其与产奶性状的关联分析

试验旨在研究中国荷斯坦奶牛真核生物翻译延伸因子1D（eukaryotic translation elongation factor 1 delta,EEF1D）基因的多态性及其与产奶性状的相关性。利用Sequenom MassARRAY SNP分型技术对宁夏地区1 252头中国荷斯坦奶牛EEF1D基因的多态性进行了检测,并对其多态位点不同基因型和组合基因型与产奶性状进行了关联分析。结果显示,EEF1D基因的5'侧翼区存在2个SNPs位点,即EEF1D-1和EEF1D-3;经检测发现,EEF1D-1存在2种基因型,EEF1D-3存在3种基因型。χ²检验表明,中国荷斯坦奶牛在EEF1D-1位点偏离Hardy-Weinberg平衡状态（P < 0.05）,在EEF1D-3位点未偏离Hardy-Weinberg平衡状态（P > 0.05）;EEF1D-1和EEF1D-3位点多态信息含量（PIC）分别为0.10和0.28,分别呈现低度多态和中度多态。在试验群体中,EEF1D-1位点对乳脂率和乳蛋白率性状的效应均达到极显著水平（P<0.01）,对305 d产奶量性状的效应达到显著水平（P<0.05）;EEF1D-3位点对305 d产奶量、乳脂率和乳蛋白率性状的效应均达到极显著水平（P<0.01）;EEF1D基因的优势基因型组合GG-AG和GG-GG个体乳脂率均显著高于GG-AA组合个体（P<0.05）。说明EEF1D基因可以作为影响中国荷斯坦奶牛产奶性状的候选基因用于标记辅助选择。     

宁夏荷斯坦牛群体型线性评定分析报告

国内外奶牛体型与生产性能研究结果表明．奶牛的体型性状与其产奶性能、繁殖性能、抗病性能、使用年限及相关管理特性都具有一定的相关性．具备有良好功能体型的荷斯坦牛个体．其终身生产性能综合指数表现较高。通过对奶牛体型线性鉴定结果进行科学的数据分析研究。可以综合评价荷斯坦母牛群体型（部位）结构及线性性状存在的优缺点．评估种公牛对奶牛体型性状的遗传改良效果。     

Polymorphisms in genes of the somatotrophic axis are independently associated with milk production, udder health, survival and animal size in Holstein-Friesian dairy cattle

The somatotrophic axis consisting of pituitary-derived growth hormone and circulating insulin-like growth factor 1 has been well established as key regulators of animal health, metabolism, lactation, fertility, body composition and growth rate. The aim of this study was to simultaneously quantify the associations between SNPs in candidate genes of the somatotrophic axis (i.e., IGF-1, GH1 and GHR) with performance traits in Holstein-Friesian (HF) dairy cattle. Both novel SNPs identified previously by this group alongside other published SNPs within these genes were analysed for associations with performance in dairy cattle. Multiple regression analyses regressing genetic merit of up to 848 HF sires on novel SNPs (n = 76) and published SNPs (n = 33) were undertaken using weighted animal mixed linear models. Twenty-three SNPs were significantly associated with at least one of 18 traits analysed and involved in milk production, udder health, fertility and growth. Eight traits including milk fat composition, carcass conformation, stature, chest width, body depth, rump width, carcass and cull cow weight were independently associated with SNPs in two genes. Furthermore, for several traits including milk fat yield, somatic cell count, survival and carcass fat, SNPs in all three genes were independently associated with performance. Milk fat yield and carcass fat showed the highest number of independent associations across all three genes with five SNPs associated with both traits. The cumulative effects of the favourable alleles of all five SNPs across GH1, GHR and IGF-1 result in an increase of 5.9 kg and 28.6 units of milk fat and carcass fat, respectively. Cow survival was associated with a single SNP in each of the three genes with a cumulative allele effect of 1.5%. Independent effects of polymorphisms in GH1, GHR and IGF-1 reinforce the central role of the somatotrophic axis on animal development and performance.     

牛催乳素基因及其单核苷酸多态性与产奶性状关系的研究进展

SNPs是目前遗传标记研究的一大热点,牛催乳素(prolactin,PRL)基因是与产奶性状相关的重要候选基因。PRL基因上的SNPs与牛的产奶量、乳脂量、乳蛋白量、乳脂率、乳蛋白率等性状存在某种关联,可用于牛的标记辅助选择(MAS)育种。笔者从PRL的结构与功能、基因的定位及作用机制、PRL上的SNPs与产奶性状关系的研究等几个方面进行了综述。     

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。     

Evaluation of association between polymorphism within the thyroglobulin gene and milk production traits in dairy cattle

In dairy cattle, many studies have reported quantitative trait loci (QTL) on the centromeric end of chromosome 14 that affect milk production traits. One of the candidate genes in this QTL region – thyroglobulin (TG) – was previously found to be significantly associated with marbling in beef cattle. Thus, based on QTL studies in dairy cattle and because of possible effects of this gene on fat metabolism, we investigated the association of TG with milk yield and composition in Holstein dairy cattle. A total of 1279 bulls from the Cooperative Dairy DNA Repository Holstein population were genotyped for a single nucleotide polymorphism in TG used previously in beef cattle studies. Analysis of 29 sire families showed no significant association between TG variants and milk production traits. Within‐sire family analysis suggests that TG is neither the responsible gene nor a genetic marker in association with milk production traits.     

戴瑞奶绵羊产奶性状的全基因组关联分析

旨在通过对奶绵羊产奶性状的全基因组关联分析（GWAS）,寻找和定位与奶绵羊产奶性状相关的遗传标记和功能基因。本研究以135只戴瑞奶绵羊为试验材料,基于全基因组重测序技术,通过SAMTOOLS进行单核苷酸多态性（SNP）检测,使用PLINK v1.90进行质控,利用GEMMA v 0.98.1的混合线性模型对质控结果进行奶绵羊产奶性状相关的全基因组关联分析。结果表明,有1个SNP与泌乳后90天日均产奶量在全基因组范围内显著相关,8个SNPs达到潜在显著关联,相关的候选基因包括TRNAQ-CUG-2、LOC114117240、ACADL、MYL1、CHD6、SLCO3A1;有2个SNPs与150天日均产奶量达潜在显著关联,相关的候选基因包括PRMT6、RNF180;有2个SNPs与泌乳周期达潜在显著关联,相关的候选基因包括PRMT6、TRNAW-CCA-68、TRNAS-GGA-61。进一步基因功能分析推测,ACADL、SLCO3A1可能是影响奶绵羊产奶性状的候选基因。本研究为奶绵羊产奶性状的分子机制解析提供了一定的基础,为我国奶绵羊新品种培育提供了一定的理论参考。     

牛血液蛋白多态性与数量性状的关系

血液蛋白多态性在选种中可视为一类附加性状。数量性状是由许多彼此独立的基因作用的结果 ,每个基因对性状的作用甚微 ,但遗传作用的机制仍服从孟德尔规律。牛的生产性能如产奶性能、生长性能和繁殖性能是通过有关生理活动来实现的 ,这涉及到酶、蛋白质等一系列生物活性物质的功能发挥 ,由于蛋白质 (酶 )多态性等生化性状与生同来 ,终生保持相对稳定 ,对外界环境保持相对独立性 ,如能找到生化性状对生产性能的预示物 ,就可提早选种 ,加快育种进度。本文综述了血液中血红蛋白、运铁蛋白、血清白蛋白位点的不同基因型多态性与产奶性能、繁殖性能、生长性能、疾病发生的研究进展情况     

Productive performance of the dairy cattle Girolando breed mediated by the fat-related genes DGAT1 and LEP and their polymorphisms

Candidate genes have been associated with milk production in bovines, such as the diacylglycerol O-acyltransferase 1 (DGAT1) and leptin (LEP); however, they have not been simultaneously investigated nor have been evaluated in the Brazilian Girolando breed (Gir × Holstein, backcrossed to Holstein). Our aim was to determine the influence of fat-related genes, DGAT1 and LEP, and their polymorphisms on performance traits of milk production in the Girolando breed. Results indicated that the K allele of the DGAT1 gene showed a significant association with total and average daily milk production with additive effect. The LEP gene showed that the A allele and its homozygote are highly prevalent and almost fixed in this population and may have been favorably selected during backcrossing for the origin of this breed. The important impact of the K allele of the DGAT1 gene on milk production corroborates the initiative of performing marker-assisted selections with this gene in breeding programs of the Girolando breed.