李永青， 操禮軍

（新疆畜牧科學(xué)院畜牧業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究所，烏魯木齊 830011）

奶業(yè)是健康中國(guó)、強(qiáng)壯民族不可或缺的產(chǎn)業(yè)，是食品安全的代表性產(chǎn)業(yè)，近年來(lái)，我國(guó)奶業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；?、組織化水平大幅提升。國(guó)家也大力倡導(dǎo)奶業(yè)振興，因此，改善奶牛泌乳性能，提高乳品質(zhì)和產(chǎn)奶量顯得至關(guān)重要[1，2]。 泌乳相關(guān)性能受到遺傳背景、飼養(yǎng)條件、管理模式等影響，但最終取決于泌乳相關(guān)基因的表達(dá)差異、單倍型等[3]。 Georges 等在后裔測(cè)定控制數(shù)量性狀的OTL（數(shù)量性狀基因座，Quantitative Trait Loci）研究中發(fā)現(xiàn)了159 個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)與奶牛產(chǎn)奶性狀呈現(xiàn)連鎖關(guān)系，并定位在1、6、9、10、20 號(hào)染色體上[4]。 目前，基于QTL 分析奶牛產(chǎn)奶性狀的研究已非常成熟，并在實(shí)際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。 全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）是將全基因組范圍內(nèi)的高密度標(biāo)記用于檢測(cè)基因或其周圍微小區(qū)域的標(biāo)記，并通過(guò)與表形性狀的關(guān)聯(lián)來(lái)篩選影響該性狀的遺傳變異[5]。 Daetwyler 等[6]在對(duì)奶牛進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析研究中發(fā)現(xiàn)了133 個(gè)與產(chǎn)奶性狀顯著相關(guān)的SNPs， 此項(xiàng)研究標(biāo)志著全基因組關(guān)聯(lián)分析在奶牛育種研究中取得了突破性進(jìn)展。

1 奶牛泌乳相關(guān)基因研究現(xiàn)狀

1.1 CXCL8

白介素8（CXCL8 基因）又稱中性粒細(xì)胞活化因子，屬于趨化因子家族。 CXCL8 基因最早是由Yoshimura 等人發(fā)現(xiàn)的，位于人類4 號(hào)染色體，全長(zhǎng)3 211 bp，包含4 個(gè)外顯子和3 個(gè)內(nèi)含子。 患有乳房炎的奶牛，CXCL8 可通過(guò)受體CXCR2 吞噬病原體。 徐敏等[7]通過(guò)分析CXCL8 受體單鏈構(gòu)象多態(tài)性發(fā)現(xiàn)其基因型與奶牛乳房炎呈現(xiàn)相關(guān)性。吳肖肖等[8]通過(guò)分析CXCL8 基因多態(tài)位點(diǎn)及其與乳房炎和產(chǎn)奶性狀的關(guān)聯(lián)性分析，發(fā)現(xiàn)CXCL8 基因與奶牛的乳脂率顯著相關(guān)。 而且CXCL8 四個(gè)多態(tài)位點(diǎn)中僅A2741G 與奶牛乳脂率顯著相關(guān)，同時(shí)體細(xì)胞評(píng)分相對(duì)較高，也表示奶?；既榉垦椎娘L(fēng)險(xiǎn)較大。

1.2 GPR120

G 蛋白偶聯(lián)受體120 是GPRs 家族的一員，屬于G 蛋白家族中的A 類受體，也是長(zhǎng)鏈脂肪酸第二類受體，是分子信使，參與跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。 通過(guò)細(xì)胞內(nèi)外信號(hào)傳遞參與機(jī)體不同生理過(guò)程。 在心臟、胃、脂肪、肺等各類組織中均表達(dá)[9]。尤其在脂肪組織和脂肪細(xì)胞中表達(dá)量較高，在脂肪分化和形成過(guò)程中起到關(guān)鍵作用，并與葡萄糖耐量、炎癥等過(guò)程相關(guān)，進(jìn)而影響全身代謝[10]。鄒紫雯等[11]發(fā)現(xiàn)GPR120 在第一外顯子的一個(gè)SNP 位點(diǎn)與日產(chǎn)奶量和乳脂率呈現(xiàn)顯著相關(guān)性，與乳脂率及體細(xì)胞極顯著相關(guān)，可作為奶牛泌乳性狀候選基因。

1.3 κ-酪蛋白（κ-casein，CSN3）

牛奶中的酪蛋白分為四種類型，包括: αS1、αS2、β 和κ。 CSN3 定位于牛6 號(hào)染色體上，而其中κ-酪蛋白若發(fā)生變異，則會(huì)對(duì)造成牛奶特有表現(xiàn)的乳濁狀態(tài)產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致牛奶出現(xiàn)分層，因此，其是保持牛奶非透明狀態(tài)的重要物質(zhì)[12]。 CIESLAK J 等[13]發(fā)現(xiàn)CSN3 多態(tài)位點(diǎn)與奶牛泌乳性狀和產(chǎn)奶量存在顯著相關(guān)，可作為奶牛分子育種遺傳標(biāo)記。 李文清等[14]通過(guò)篩選4 個(gè)可能靶向CSN3 的miRNA，發(fā)現(xiàn)酪蛋白與產(chǎn)奶性狀顯著相關(guān)，且從泌乳高峰期至泌乳后期逐漸減少，進(jìn)一步揭示了其調(diào)控機(jī)制。

1.4 DGAT1

奶牛的DGATI 基因全長(zhǎng)約8 600 bp，與人、豬、鼠同源性較高，與人的同源性最高，可達(dá)到92%，且結(jié)構(gòu)相似。 LEIGE 大學(xué)（比利時(shí)）為了研究DGATI 基因K232A 與奶牛乳脂率的關(guān)系，進(jìn)行了多次驗(yàn)證研究，發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞系催化甘油三酯合成的速度中，等位基因K 與等位基因A 存在顯著差異，充分驗(yàn)證了DGATI基因與奶牛乳脂率密切相關(guān)[15]。

1.5 GHR

1995 年Georges 等[4]發(fā)現(xiàn)奶牛生長(zhǎng)激素受體（GHR）基因定位于第20 號(hào)染色體上，并在該染色體上檢測(cè)到了與奶牛生產(chǎn)性能密切相關(guān)的QTL。 GHR 基因第836 位存在TA 堿基突變，通過(guò)關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)該突變位點(diǎn)（F279Y）可能會(huì)使得奶牛產(chǎn)奶量顯著上漲，乳脂率和乳蛋白率相應(yīng)下降[16]。 2014 年王思偉等[17]發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)激素受體基因變異位點(diǎn)F279Y 對(duì)奶牛泌乳性能存在顯著影響，尤其對(duì)乳脂率影響較為顯著，而對(duì)其他性狀如蛋白率、蛋白量和產(chǎn)奶量的影響較小，不顯著。TA 基因型奶牛的乳脂量、乳蛋白量和產(chǎn)奶量顯著高于TT 基因型和AA 基因型奶牛。 經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外多次研究驗(yàn)證，對(duì)奶牛泌乳性能產(chǎn)生影響的候選基因已將奶牛GHR 基因納入。

1.6 BPIHBP1

GPIHBP1 基因在牛體存在可變剪切體，具備2 種翻譯蛋白，分別由171 個(gè)氨基酸和142 個(gè)氨基酸組成。 GPIHBP1 蛋白包含的結(jié)構(gòu)域有4 個(gè)：信號(hào)肽、氨基末端的酸性域、淋巴細(xì)胞抗原6（ymphocyeantigen，Ly6）結(jié)構(gòu)域以及GPI 錨定結(jié)構(gòu)域[18]，2008 年Gin 等人發(fā)現(xiàn)Ly6 保守域以及酸性區(qū)域?qū)τ贕PIHBP1 與脂蛋白脂肪酶(LPL)及乳糜微粒相結(jié)合具有重要作用[19]。 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)張勤等在對(duì)中國(guó)荷斯坦奶牛產(chǎn)奶性狀與GPIHBP1 基因（糖基化磷脂酰肌醇錨定高密度脂蛋白結(jié)合蛋白1）關(guān)聯(lián)分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，該基因啟動(dòng)子區(qū)的C/A 突變與奶牛產(chǎn)奶量、乳蛋白量以及乳脂率等存在極顯著相關(guān)。 楊潔等人通過(guò)分析GPIHBP1 基因啟動(dòng)子，并分析單倍型與泌乳性狀（產(chǎn)奶量、乳脂量、乳蛋白量、乳脂率以及乳蛋白率）關(guān)聯(lián)程度，發(fā)現(xiàn)野生型育種值極顯著低于突變型的育種值(P<0.001)。 因此，GPIHBP1 基因可以作為影響奶牛泌乳性狀的候選基因[20]。

2 奶牛育種工作中存在的問(wèn)題

2.1 傳統(tǒng)育種

傳統(tǒng)育種工作因世代間隔長(zhǎng)，導(dǎo)致育種周期較長(zhǎng)，投入時(shí)間、人力、物力等成本較高，獲得收益相對(duì)較慢[21]。 而分子育種技術(shù)的迅速發(fā)展則有效的縮短了育種時(shí)間，從分子水平進(jìn)行選育，其準(zhǔn)確性和可靠性也將更高。

2.2 分子育種

奶牛生產(chǎn)性能與篩選出的泌乳相關(guān)基因存在顯著相關(guān)性，挖掘奶牛產(chǎn)奶性狀功能基因是我國(guó)分子育種的關(guān)鍵，但泌乳相關(guān)基因并不是決定奶牛產(chǎn)奶性狀的唯一因素。 許多研究在分析泌乳相關(guān)基因?qū)Ξa(chǎn)奶量、乳脂率、乳蛋白率等重要經(jīng)濟(jì)性狀時(shí)，忽略了種公牛的影響，未對(duì)其所選泌乳牛進(jìn)行遺傳背景追溯，導(dǎo)致得出的結(jié)論并不全面，有待進(jìn)一步考究。

3 解決對(duì)策

在篩選泌乳相關(guān)基因的研究中，正確選擇試驗(yàn)對(duì)象至關(guān)重要，需考慮以下幾點(diǎn)重要因素：飼養(yǎng)環(huán)境、管理模式、胎次、出生日期等基本保持一致，同時(shí)更應(yīng)該對(duì)試驗(yàn)牛只個(gè)體的遺傳背景進(jìn)行調(diào)查，盡量選擇遺傳背景接近牛只。 同時(shí)，種公牛對(duì)奶牛的遺傳貢獻(xiàn)率也相對(duì)較高，培育和選擇優(yōu)秀種公牛，是奶牛群體遺傳改良工作中至關(guān)重要的。 而種公牛的后裔測(cè)定工作是開(kāi)展種公牛良種選育的最佳方法[22]。

4 小 結(jié)

奶牛養(yǎng)殖業(yè)中的關(guān)鍵指標(biāo)包括產(chǎn)奶量、乳脂率等，遺傳基因作為主要的遺傳因素，通過(guò)對(duì)基因功能的深度研究，測(cè)定牛只完整泌乳周期（每月測(cè)定一次，連續(xù)參測(cè)10 次）的乳成分和產(chǎn)奶量數(shù)據(jù)，并與奶牛泌乳候選基因型或表達(dá)量進(jìn)行相關(guān)性分析，進(jìn)而確定泌乳基因?qū)Ξa(chǎn)奶量、乳脂率、乳蛋白率等的重要影響，為進(jìn)一步研究驗(yàn)證該基因功能奠定基礎(chǔ)。在后期的研究中，還將進(jìn)一步擴(kuò)大泌乳基因研究范圍，積極開(kāi)展功能驗(yàn)證。