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奶牛基因组学最新研究:健康和繁育力选择的新领域

发布时间:2017-12-04 17:30    作者:王永康 译    来源:    查看:
    一种新的奶牛群保健策略,除了免疫接种和生物安全以外,就是通过遗传选择,改变牛群的健康和繁殖效率。作为明尼苏达奶牛保健会议一部分的近期系列演讲中,我们配备了对当前健康和繁殖性状的基因组测定具有最新知识的职业兽医师。

    奶牛业基于通过后裔记录的奶产量选择,已有许多的年代。但现在我们能够在犊牛出生的时候,应用DNA变异体的基因组测定,预测它们可能的潜力,加速了牛群性状的改良。基因组选择加速了我们通过增加一头动物多少信息或资料,淘汰多少的低端数量的动物,以及降低后代出生时的父母年龄所进行的遗传选择的遗传改良。奶产量是比较容易选择的,因为它易于测量,而比较难以测量的性状,就包括了健康和繁殖性状。基因组选择,在选择难以测量或测量费用昂贵,测量发生在动物生命后期性状的时候,或者当动物没有或很少有后代的时候,具有它的最高价值。

    选择开始于动物的表型(Phenotype)。表型是一系列的可观察性状。305天的奶产量就是一种表型,而且它具有中等程度的遗传力。繁育力(fertility)可以定义为女儿妊娠率(DPR),在21天内妊娠的数量,或者由其他的方法如受孕率(CR)或产犊间隔所限定。基因型(genotype)是用于预测一种表型或性状的DNA上的一个部位。有些众所周知的选择指数,如净优值美元(Net Merit$),其中就包括了健康(体细胞评分)和繁育力性状(DPR)。应用这些指数,奶牛场主或牛群所有者就能利用选择而提高牛群的繁育力。

    在过去的50年来,选择主要集中在具有较高奶产量的生产后裔而没有顾及繁育力。随后,我们看到了奶产量的上升,但繁育力下降了。虽然受精率高,但有40%~56%的泌乳母牛在第一个月内失去妊娠。为了扭转这一趋向,在2003年,将DPR加入到选择指数中,并在2010年,又加入了小母牛受孕率(HCR)和母牛受孕率(CCR)。其结果是,目前繁育率和奶产量都有提高。DPR的遗传改良率已经从0.06(2006-2010年)达到目前4倍的0.28(2011-2015年)。DPR每1%的增加,相当于有4天空怀天数的预期减少,以及约有1%的更多犊牛,平均价值150美元。2015年4月,美国荷斯坦协会还采用或实施了饲料效率指数和繁育力指数。

    繁育力指数包括了HCR、CCR和DPR。新的繁育力指数将几个繁殖要素,结合于一个综合指数:处女小母牛的受孕能力,经产母牛在泌乳的同时开始性周期,显示发情和受孕的能力和她们保持或继续妊娠的能力。除了应用选择指数提高繁殖效率以外,基因组选择就可以通过单体型测定(haplotype testing),鉴别与近亲繁殖相关的品种特异繁育力问题。单体型是由父母一方传给后代的完整单元(未联合)而趋于不遗传的DNA的一部分。

    繁育力的单体型测定,用于鉴别在不同品种中通常降低繁育力的常染色体的隐性性状。我们目前的研究正在查验高繁育(100%受孕率)和低繁育(少于25%受孕率)的小母牛和与受孕率相关的DNA变化。我们用一种泛基因组或泛染色体的相关分析,鉴别与繁育力高度相关的部位。约有26个位点鉴定为与HCR(小母牛受孕率)相关,它们的遗传力估计为0.46或46%。我们在佛罗里达的同事发现了可以选择繁育力而不影响奶产量的区域(SNPs)。

    健康性状的选择,也需要一个特异和最好是标准化的健康或疾病的表型限定,才能鉴别与健康或疾病相关的基因组或染色体区域。我们已经有了乳房健康性状,蹄部健康性状,以及我们可以选择诸如子宫炎、胎衣不下,皱胃移位和酮病的产后疾病性状。

    在威斯康辛州立大学(WSU),加州戴维斯大学(UC·Davis),密苏里大学,科罗拉多州立大学,新墨西哥州立大学和德克萨斯A&M大学进行的研究,都在查验肉用和乳用犊牛中牛呼吸道疾病的遗传学。对于繁育力和健康性状的基因组选择,已经有了许多的个体PTA和选择指数,而且更多的还在开发之中。基因组选择使牛群的淘汰和配种,可以按照与牛群要求的指数相匹配的育种目标而量身定制。研究继续在鉴定可以用作基因组选择并与繁育力和健康性状相关的更多位点。

    有了这种信息,生产者应该如何去做,方向应该是什么?虽然价值在于取得遗传的进展,但不存在用依样画胡芦的方法去测定和应用测试结果。最好的开始或入手之处,是用你当前的牛群记录。目前你是如何利用父本冻精或公牛的?

    你想要避免近亲繁殖吗?还是出售剩余的犊牛和小母牛?或者想优化你的先进繁殖技术的应用?在进行任何测定之前,你需要有一个关于用这些结果将做什么的计划。取决于牛奶的市场和管理,你可以按照现有的指数(NM$,奶酪优值,放牧优值和液奶优值等)排名小母牛。你可以出售没有达到奶牛场标准的小母牛,用肉用牛的父本或公牛配种低端的后备小母牛,将高端或顶级的小母牛用性控精液授精,应用高端或顶级的母牛和小母牛取卵并用于体外受精,用中间的群体作为胚胎的受体,或者将低端的小母牛直接送至围栏饲养的肉牛场。

    不论如何去做,都要在测定以前制订你的计划,并依照计划执行。在完成了第一轮的测定以后,或者按照一年的情况,修正你的测定策略,并在回顾或复查你的记录和目标以后,再制订新的计划。

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