李昕鵬，孔小艷，黃 暢，旦增洛桑，趙 麗，次仁羅布，白瑪堅才，扎西羅布，索朗曲吉，巴桑珠扎*

(1.云南農(nóng)業(yè)大學動物科學技術(shù)學院，昆明 650201；2.西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學院畜牧獸醫(yī)研究所，拉薩 850000；3.西藏自治區(qū)山南市農(nóng)牧綜合服務(wù)中心，西藏，山南 856600)

西藏牛是藏區(qū)人民飼養(yǎng)的主要牛種，生活在世界上最高的高原：青藏高原，同當?shù)仃笈！⒉匮?、藏豬、藏雞等家畜一樣，具有適應(yīng)高寒、低氧、低壓，抗強輻射、耐粗飼等的優(yōu)良特性，這種特性是在長期的進化、馴化及日常生產(chǎn)中逐漸形成，具有穩(wěn)定的遺傳學特征[1]。當然，西藏牛本身也存在體型小、生長發(fā)育緩慢、生產(chǎn)性能低等缺點，這些不良特性大大限制了當?shù)剞r(nóng)牧民對其乳、肉、皮、畜力的需求。鑒于此，從20世紀60年代開始，西藏各地展開了大規(guī)模的黃牛改良工作，經(jīng)過幾十年的努力，在西藏牛改良工作中也取得一定的成果[2]。通過引進了荷斯坦牛與當?shù)攸S牛進行雜交改良，其后代泌乳量得到了提升，但隨著級進雜交代數(shù)的升高，高代次雜交牛在不同程度上表現(xiàn)出了繁殖性能下降、高原適應(yīng)能力減弱等問題，這一系列的問題使得雜交后代的生存能力下降，從而對其泌乳性能產(chǎn)生了不同程度的影響。除了奶牛品種會造成奶牛泌乳量的差異外，環(huán)境、營養(yǎng)等因素也會對其造成不同程度的影響。本綜述針對影響藏黃牛泌乳相關(guān)的因素展開討論，以期為藏黃牛雜交改良及橫交固定工作提供參考依據(jù)。

1 藏黃牛特點

1.1 低氧適應(yīng)的生理特點

西藏牛常年生活在青藏高原，適應(yīng)了這里高海拔、低氧氣濃度、強紫外線輻照等高原獨特氣候和地理環(huán)境。高原低氧適應(yīng)的本質(zhì)是在低氧環(huán)境下最大限度的攝取和利用氧氣[3]。血紅蛋白在血液中運輸氧氣的作用在機體利用氧氣的過程中發(fā)揮著重要作用[4]。齊曉園[5]等測定并對比了低氧狀態(tài)下迪慶牛和中甸牦牛血液生理指標結(jié)果表明雖然兩種動物有著不同的適應(yīng)機制，但隨著海拔的升高血紅蛋白含量也隨之增加。僅僅通過增加血紅蛋白含量來應(yīng)對低氧環(huán)境是存在一定局限性的，血紅蛋白含量的增加可能會導(dǎo)致血液粘稠度增加進而堵塞血管，所以機體對高原低氧環(huán)境的適應(yīng)是一個極其復(fù)雜的過程。世代居住在高原的動物還進化出不同適應(yīng)高原低氧環(huán)境的能力，例如牦牛的被毛多為黑褐色，除了抵御寒冷外，還能減少強紫外線帶來的傷害。在組織形態(tài)上，牦牛的肺結(jié)構(gòu)發(fā)達，肺動脈內(nèi)皮細胞和肺小葉結(jié)構(gòu)明顯，小葉間隔、肺泡隔和各級支氣管管壁等結(jié)構(gòu)內(nèi)含有豐富的彈性纖維，可維持肺良好的伸縮狀態(tài)[6]表明牦牛通過肺部結(jié)構(gòu)特征的改變更好的適應(yīng)高原低氧環(huán)境。

1.2 低氧適應(yīng)能力的分子基礎(chǔ)

研究發(fā)現(xiàn)生活在高原的動物對低氧環(huán)境的適應(yīng)并非都依賴于器官功能的改變，更多的是通過細胞代謝的調(diào)整以及多種低氧響應(yīng)基因從分子水平上來進行有效的響應(yīng)[7]。分子水平的研究通過基因組、轉(zhuǎn)錄組為主的組學挖掘出了許多與低氧適應(yīng)相關(guān)的基因，包括低氧誘導(dǎo)因子(HIF)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、促紅細胞生成素(EPO)和一氧化氮合酶(NO)等[8-9]。西藏牛及其它高原動物低氧適應(yīng)的分子機制有待進一步的研究，近年來多組學的聯(lián)合分析也可以讓我們更加全面和深入的了解高原低氧適應(yīng)背后的分子機制。

2 影響藏黃牛泌乳性能的因素及建議

2.1 生長性狀

生長性狀是指生物與生長、發(fā)育等有關(guān)的性狀，對于生物的生長具有決定性的因素，黃牛的生長性狀包括體尺、體高和體長等相關(guān)參數(shù)，直接影響肉牛的產(chǎn)肉能力[10]。大別山牛屬于中國黃牛的一種，趙拴平[11]等用PCR技術(shù)對大別山牛群體中PAX3基因多態(tài)性的研究中發(fā)現(xiàn)位于內(nèi)含子區(qū)域的4個SNPs位點與牛群部分生長性狀有著顯著的相關(guān)性，內(nèi)含子區(qū)域雖不編碼氨基酸，但可能作為轉(zhuǎn)錄調(diào)控過程中的增強子或抑制子對基因表達產(chǎn)生影響[12-13]。牦牛同藏黃牛一樣都生活在青藏高原上，相比于藏黃牛，牦牛有更強壯的體格，在藏區(qū)有著“高原之舟”的美譽，梁春年[14]等利用PCR-SSCP技術(shù)對5個牦牛品種LPL基因的研究中發(fā)現(xiàn)該基因外顯子7的多態(tài)性與牦牛的體重、體高和胸圍存在顯著的相關(guān)性。對肉牛生長性狀的研究對其產(chǎn)肉能力有著重要意義，而對奶牛生長性狀的研究主要是起到輔助提高生產(chǎn)性能的作用。但隨著對奶牛生長性狀的研究，發(fā)現(xiàn)奶牛生長性狀與其一些重要的經(jīng)濟性狀也存在關(guān)聯(lián)性，生產(chǎn)性狀也成為了奶牛研究的一個重要方向[15]，馬麗琴[16]等研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)體軀容量、肢蹄等體型外貌性狀都會對荷斯坦奶牛的泌乳量造成影響。所以在今后對藏黃牛的育種工作中也應(yīng)重視對奶牛生長性狀的選擇。

2.2 雜交改良

隨著西藏乳業(yè)的不斷發(fā)展，提高藏黃牛的泌乳性能可以提升藏區(qū)對乳制品的需求，通過引入高產(chǎn)奶牛(荷斯坦牛)理論上可以提高藏區(qū)牛群泌乳量，但由于高產(chǎn)奶牛對高原低氧低溫的不適應(yīng)導(dǎo)致其在藏區(qū)難以存活，嚴重影響了奶牛的健康和生產(chǎn)性能，所以對藏黃牛的改良工作勢在必行。在2001年，衛(wèi)學承[17]就藏黃牛的改良報告中指出，藏區(qū)工作者通過雜交育種的方式培育出了西藏乳用黑白花牛，其不僅能適應(yīng)高原低氧環(huán)境，在提高產(chǎn)奶量的同時還提高了牛奶中的營養(yǎng)成分，在當年世界品種培育中取得了巨大成功。雜交育種的特點之一是可以結(jié)合父母雙方的優(yōu)良品質(zhì)，如：藏黃牛與荷斯坦牛的雜交選育的優(yōu)良后代，不僅可以適應(yīng)高原特殊環(huán)境，同時泌乳量也相應(yīng)得到了提升。

對藏黃牛的改良工作由來已久，現(xiàn)已成為發(fā)展西藏奶產(chǎn)業(yè)和良種雜交育種工作的重要內(nèi)容[18]。從20個世紀70年代后期，西藏山南市先后引進國外優(yōu)良高產(chǎn)奶牛與當?shù)攸S牛通過雜交的方法進行品種改良，到2018年山南當?shù)攸S牛同荷斯坦牛級進雜交大多數(shù)已經(jīng)進入第四代，有的甚至已經(jīng)進入第五代[19]。以產(chǎn)奶量高的中國荷斯坦牛為父本，藏黃牛為母本的雜交后代單產(chǎn)水平不斷提高，奶牛養(yǎng)殖效益也得到了提高，促進了當?shù)厝橹破返陌l(fā)展。雜交改良的方法雖然可以提高藏黃牛的泌乳量，但是隨著級近雜交的推進，雜交后代也逐漸凸顯出不利于生產(chǎn)的性狀、出現(xiàn)了犢牛出生存活率降低而死亡率升高等問題[20]。雜交改良目的是為了使西藏牛泌乳量最大化，但伴隨著雜交的推進，級進雜交后代占當?shù)匚鞑嘏５难壴絹碓缴?，表現(xiàn)出了對低氧適應(yīng)能力的減弱[1]，對環(huán)境的不適應(yīng)很有可能對其生產(chǎn)性能造成不同程度的影響，所以雜交代數(shù)并不是越高越好。同時多代級進雜交還會使得西藏黃牛特有的一些基因丟失。在開發(fā)利用遺傳資源時不能只是針對某一特性，即使雜交后代泌乳量能一直提高，但在持久的單純開發(fā)的過程中，原有物種的基因平衡性就會被打破，一些優(yōu)良的甚至是尚未發(fā)現(xiàn)的基因極大可能就會消失[21]導(dǎo)致該物種的種質(zhì)資源遭到嚴重的破壞。因此雜交改良不能只是為了某個特性而進行無限的選擇，這是不科學的，資源的開發(fā)利用和資源保護是同樣重要的。所以選育的過程中應(yīng)采取適當?shù)谋７N措施來防止藏黃牛種質(zhì)資源的流失從而保護藏黃牛群體的遺傳多樣性，如建立藏黃牛遺傳資源基因庫。

2.3 功能基因

隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展和測序費用的降低，研究人員不再是僅僅通過對生物表型或生理數(shù)據(jù)的比較來研究某一物種的特性，而是希望通過RNA-Seq、全基因組重測序等技術(shù)挖掘出與復(fù)雜表型相關(guān)背后的分子機制。轉(zhuǎn)錄組學是在轉(zhuǎn)錄水平上對基因的表達來進行研究，基因在表達的過程中會受到內(nèi)在因素和外在條件的影響，即不同細胞或者同一細胞在不同時期、不同環(huán)境下轉(zhuǎn)錄所生成的RNA是不同的。轉(zhuǎn)錄組反映的是某一特定的發(fā)育或生理階段特定的細胞或組織基因的表達情況[22]。陳一丹等[23]采用RNA-Seq技術(shù)對高產(chǎn)奶牛和低產(chǎn)奶牛的血液進行轉(zhuǎn)錄組測序分析同時進行遺傳變異的檢測，結(jié)果取差異表達基因和含有重要遺傳變異的基因的交集，在47個基因中篩選到DEFB4A、LTF、PGLYRP1、MS4A8這4個基因是與QTL數(shù)據(jù)庫中報道的與產(chǎn)奶性狀相關(guān)的基因。全基因組重測序技術(shù)可以測定并統(tǒng)計某一個體或群體在全基因組范圍內(nèi)堿基的信息，將序列信息比對到已知的參考基因組上，根據(jù)各序列的差異性得到SNP、InDel、SV等信息，通過變異信息的注釋可以挖掘出與性狀相關(guān)的重要候選基因。劉孟超等[24]利用全基因組重測序技術(shù)對北京鴨、野鴨和部分地方鴨種進行測序，并基于遺傳分化指數(shù)Fst檢測北京鴨群體受到特意選擇的區(qū)域，結(jié)果發(fā)現(xiàn)北京鴨與野生祖先綠頭鴨相比與生長發(fā)育、羽色相關(guān)的基因受到了明顯的選擇，對這些性狀的選擇能使北京鴨更好的迎合市場的需求。同樣地利用重測序技術(shù)對高產(chǎn)奶牛和低產(chǎn)奶牛進行測序分析，可以在全基因組的水平上鑒定與奶牛泌乳量相關(guān)的功能基因，進而為奶牛品種的選育提供新的分子標記加快育種進程。

2.4 飼養(yǎng)管理

科學飼養(yǎng)奶牛同樣也是影響奶牛泌乳量和品質(zhì)的一個重要因素。劉文英[25]就高產(chǎn)奶牛存在的飼養(yǎng)問題中指出高產(chǎn)奶牛除了需要高產(chǎn)量外，還需要產(chǎn)出高品質(zhì)的牛奶。高品質(zhì)的牛奶對人體有益而低品質(zhì)的牛奶可能會對人體造成健康影響[26]。解決這個問題除了可以通過選擇優(yōu)產(chǎn)品種外，奶牛飼料營養(yǎng)、食欲、健康等都會對其產(chǎn)奶性狀造成影響。張國[27]總結(jié)了奶牛的泌乳規(guī)律，指出了在不同時期的飼喂要點。飼料的選擇也同樣重要，飼料是為奶牛提供能量的唯一有效來源[28]比如曹宏斌[29]等研究了鈣鋅混合劑對泌乳牛的影響，發(fā)現(xiàn)在奶牛全混合日糧中添加鈣鋅混合劑后有提高奶牛泌乳量的趨勢。因此選擇合適的飼喂方法以及科學的進行飼養(yǎng)才能最大限度的發(fā)揮高產(chǎn)奶牛高產(chǎn)奶量的這個優(yōu)勢。

3 展望

西藏牛作為乳肉兼用型的地方品種，其主要畜產(chǎn)品如乳、肉等都是藏區(qū)人民賴以生存的生活和生產(chǎn)資料。但西藏牛本身存在體型小、生產(chǎn)性能低的缺點也限制了藏區(qū)畜牧業(yè)的發(fā)展。對西藏牛的改良仍是發(fā)展藏區(qū)畜牧業(yè)和奶業(yè)的重要工作。雜交改良的方法仍是提高西藏牛泌乳量的重要手段，但雜交改良后代會因西藏牛血緣隨著雜交代數(shù)的推進導(dǎo)致其占比減少，從而對高原特殊環(huán)境適應(yīng)力減弱。在今后的研究中挖掘高原動物適應(yīng)性相關(guān)的基因并更加深入的了解其分子機制和調(diào)控機理，可以為雜交后代高產(chǎn)牛的選育和高原地區(qū)的引種提供相應(yīng)的科學依據(jù)和理論基礎(chǔ)。