我国奶牛遗传病发展现状

王铜铜，郭　英，任立明，费　菁，李　宁，于政权，2，孟庆勇，2（.中国农业大学农业生物技术国家重点实验室，北京海淀0093；2.国家奶牛产业技术体系，北京海淀0093）



我国奶牛遗传病发展现状

王铜铜1，郭英1，任立明1，费菁1，李宁1，于政权1，2，孟庆勇1，2
（1.中国农业大学农业生物技术国家重点实验室，北京海淀100193；2.国家奶牛产业技术体系，北京海淀100193）

奶牛遗传病是指由奶牛遗传物质发生改变引起的可以由亲代传递给子代的疾病，近年来，随着我国奶业发展水平的不断提升，奶牛品种改良进程也在不断加快，在对奶牛遗传性状的不断优化和改良过程中，人工授精等技术得到广泛应用，奶牛的近交系数不断增大，从而造成奶牛遗传病的发生随之愈演愈烈，目前我国正处于奶业发展的重要时期，亟需加快推进奶牛良种化进程，奶牛遗传病的存在严重影响奶牛的遗传进展，阻碍我国奶业健康发展。

1　常见奶牛遗传病

目前，已报道的牛遗传病共400余种，其中美国荷斯坦牛协会公牛系谱记录的遗传疾病共有13类，包括牛头犬病（Bulldog）、牛白细胞黏附缺陷症（BLAD）、脊柱畸形综合征（CVM）、矮小病（Dwarf⁃ism）、无毛（Hairless）、皮肤缺陷病（IS）、红齿病（PT）、红色因子（RF）、并蹄病（Mulefoot）、尿苷酸合酶缺乏症（DUMPS）、无角（Polled）、孕期延长（Pro⁃longed gestation）、Red hair color和Black/Red[1]。除此之外，常见的奶牛遗传病还有瓜氨酸血症（CN）、凝血因子XI缺失、支链酮酸尿症（MSUD）等[2]。我国奶牛遗传病发生基本与国外遗传病传播相一致，目前国内常见的危害性较大的奶牛遗传病主要有脊柱畸形综合征、牛白细胞黏附缺陷症、瓜氨酸血症、尿甘酸合酶缺乏症等。

脊柱畸形综合征（CVM）最早于1999年由丹麦科学家Agerholm报道，是在荷斯坦牛群中存在的一种常染色体隐性遗传疾病，之后该疾病在美国、荷兰、日本等国牛群中相继被发现。该疾病发生是由于奶牛3号染色体（BTA3）上的SLC35A3基因外显子4的第559位的单碱基发生突变（G/ T）导致的第180位的氨基酸由缬氨酸突变为苯丙氨酸，从而造成患病胎儿的早期流产、早产、死胎或者犊牛出生后短期内死亡以及犊牛脊柱弯曲畸形、胸椎颈椎短小和掌指关节和跖趾关节对称性收缩和弯曲等[3-4]，由此导致的母牛产犊间隔延长、产奶量下降以及母牛淘汰和更替等增加了奶牛的饲养成本，对奶业生产造成间接的经济损失。

牛白细胞黏附缺陷症（BLAD）是一种与人白细胞黏附缺陷症（LAD-1）病因相同的疾病，多发生于1～14月龄荷斯坦牛，是常染色单基因隐性遗传病，最早于1983年在1头荷斯坦小母牛发生，是由CD18基因（编码整合素β亚单位）第2外显子的第55位碱基突变导致的白细胞表面β2整合素表达明显减少或缺乏，从而造成的白细胞黏附及相关的功能（包括吞噬和趋化作用）缺陷[5]。患牛主要表现为持续性或重复性感染，口腔黏膜、齿龈、舌黏膜等坏死性溃疡，损伤恢复困难，生长发育受阻等[6-7]。

瓜氨酸血症（CN），又称琥珀酸合成酶缺失症，最早于1986年在澳大利亚的荷斯坦牛群中发现，是一种导致奶牛尿循环代谢紊乱的常染色体单基因隐性遗传缺陷病，该疾病发生是由于精氨酸琥珀酸合成酶基因突变导致其编码的精氨酸琥珀酸合成酶缺失85个氨基酸，从而使患牛体内瓜氨酸不能正常合成精氨酸琥珀酸而在体内大量蓄积，造成尿循环代谢障碍[8]。病牛在胎儿期表现正常并且能够正常出生，但在出生后不久即表现出精神沉郁、抽搐、失明、惊厥等精神症状，一般于5日内死亡，死亡率可达100%[9]。

尿甘酸合酶缺乏症（DUMPS），1987年最早在美国荷斯坦牛中发现，属于常染色体单基因隐形突变，该疾病发生是由于奶牛1号染色体上发生单基因突变吗，从而导致的基因编码产物尿甘酸合酶缺失76个氨基酸，使其酶催化功能丧失，并由此造成血液中瓜氨酸含量增多，尿素循环受阻，引发高氨血症，最终导致母牛在怀孕40 d左右时流产，或者是犊牛在出生后1周内死亡[10]。

据报道新生犊牛先天性缺陷的发生频率为0.2%～3%，其中40%～50%发生死产[11]，但是由遗传缺陷造成的胚胎死亡往往被诊断为母牛早产或流产，较少关注是否为遗传缺陷原因，从而造成奶牛遗传病可以在牛群中长时期传播而不能消除。奶牛遗传病的存在一方面可以造成诸如胎儿死亡和流产、犊牛出生后死亡以及病牛的生产性能和利用价值降低等直接经济损失，另一方面一旦遗传病得以传播，隐性携带者的检出和淘汰以及良种奶牛的选育工作都将耗费极大的人力物力，造成不必要的间接经济损失。

2　我国奶牛遗传病广泛传播原因

奶牛遗传病的广泛传播是由多种因素共同作用造成的，首先，奶牛遗传病的自身特点决定其易于传播，在美国荷斯坦牛协会公牛系谱记录的13种遗传疾病中，除Polled为常染色体显性遗传外，其余均为常染色体隐性遗传，这类疾病只有隐性纯合子奶牛才表现出病症，而携带者具有正常性状，一旦带有遗传缺陷的公牛冻精得到大规模使用，其基因缺陷会在牛群中快速传播，如奶牛遗传病CVM的最初携带者Penstate Ivanhoe Star（注册号1441440）出生于1974年，其后由于其儿子及后代具有优良的生产性能，并且人工授精的广泛应用使其基因得以广泛传播，然而，直至2000年CVM才被发现，随后丹麦、美国等世界多个国家陆续开始对CVM携带者进行检测和淘汰，然而，至2010年美国仍有约25%的公牛是CVM携带者，而由此基因纯合造成的母牛流产等已对世界奶业造成巨大损害[12]。

其次由于我国每年从澳大利亚、新西兰等国引入大量冻精、胚胎和种牛，但是在种牛引进过程中对隐性遗传病的检查和鉴定不足，导致我国在充分利用国际优秀种质资源的同时，国外存在的奶牛遗传病能够在较短时期内迅速涌入国内，不仅如此，由于我国长期以来对奶牛遗传病的不重视，导致我国对遗传病国际动态跟进不及时，有资料显示，2000年10月份丹麦及多个国家陆续开始禁止所有经DNA测定为CVM阳性的公牛用于人工授精或出口，但是我国2000-2002年出生的种牛仍大量与CVM携带者有亲缘关系[13]，部分公牛站1999年后出生的公牛甚至出现90%～ 100%与CVM携带者有亲缘关系。

另外，长期以来我国育种工作者没有深刻意识到遗传病可能造成的经济损失，奶牛育种的注意力主要集中于奶牛的生产性能、产奶能力等方面，而对奶牛遗传病的相关研究尚处于起步阶段，目前，部分奶牛遗传病分子机制已阐述清楚，并已有相关检测方法可以对其进行鉴定和检测，但是诸如：无毛症、皮肤不全症、红齿病等遗传病其分子遗传机制尚未清楚，目前仍只能根据表型进行判断，而对于未表现出明显症状的遗传缺陷携带者尚无有效鉴定检测方法[14]。在这种情况下，一旦种牛为某遗传缺陷携带者，人工授精、超数排卵、受精卵移植等现代繁殖技术即可将该遗传缺陷快速传播。

3　我国奶牛遗传病防控现状

遏制奶牛遗传病广泛传播现状，减少奶牛遗传病造成的经济损失首先应加强对奶牛遗传病的重视，我国广大科研工作者及育种人员应深刻意识到奶牛遗传病的存在可能对奶业发展带来的严重损失，逐步改变奶牛改良工作只集中于产奶能力、生产性状等的现状，加强对奶牛遗传病的重视，不断改进奶牛遗传病检测方法，并可以在政府相关政策形成初期，通过多种形式提出重视奶牛遗传病，加强遗传病检测的建议。政府相关部门应加大对奶牛遗传病监测和投入力度，逐步建立我国奶牛遗传缺陷早期诊断和监控体系，同时在已建立的全国奶牛数据处理中心的基础上进一步完善全国种牛信息数据库，健全良种奶牛登记制度，对危害较大的奶牛遗传病如CVM、BLAD等可开展全国范围内的强制性测定，并可以借鉴美国等奶业发达国家的有害基因携带者标记制度，对携带遗传缺陷的种牛进行标记[15]，逐步剔除带有遗传缺陷奶牛，停用并销毁携带者公牛冻精，通过多种措施的共同施行，逐步降低我国奶牛遗传病发生率，保障我国奶业健康发展。

其次，奶牛遗传病的检测和鉴定离不开技术的支持，目前，对奶牛遗传病的检测主要分为两种：一种是利用孟德尔遗传定律，通过检测遗传缺陷在奶牛世代间传递规律进行判断，但是该检测方法耗时较长，且无法做到早期检测，不利于及时筛查出遗传缺陷。另一种是利用分子学检测技术对奶牛进行遗传物质水平上的检测，目前PCR-Sequencing、PCR-SSCP、PCR-RFLP、CREA、RPA、胶体金、基因芯片等技术均可应用于奶牛遗传病检测，其中最常用的奶牛遗传病分子学检测技术主要是PCR-SSCP和PCR-RFLP，PCR-SSCP技术是将PCR技术与SSCP技术相结合，利用不同单链DNA构象不同检测基因点突变和短序列缺失的一种方法，该方法目前已应用于CVM、CN等的检测[16]；PCR-RFLP是用PCR扩增目的DNA后，利用特异性内切酶将扩增产物消化切割成不同大小片段，之后通过凝胶电泳分辨出变异DNA与正常DNA，该技术已用于BLAD、DUMP、CN等疾病诊断[17-18]。随着我国奶牛群体的不断扩大，建立针对不同遗传缺陷的高灵敏度、准确性的高通量、自动化检测方法对于我国奶业健康发展意义重大。

另外，进一步完善我国奶牛引种检测程序，加强对进口种牛、胚胎、精液的遗传病的检测，在奶牛引种前应充分了解奶牛系谱资料，对危害较大的奶牛遗传病进行强制性检查，停止进口无系谱奶牛，我国农业部于2011年11月发布的《肉用种牛及冷冻精液和胚胎进口技术要求（试行）》明确规定，申请从境外引进的种牛、冷冻精液和胚胎的需提供出口国法定机构出具的记录完整三代（父母代、祖代、曾祖代）系谱资料，并且不得携带CVM、BLAD、MF、DUMPS、CN、AS等主要遗传缺陷基因，出口方应对上述遗传缺陷基因在系谱上标识或在销售合同中明确约定，该办法的实行可以有效避免多种遗传缺陷基因继续涌入国内，有利于我国逐步淘汰带有以上遗传缺陷奶牛，进一步优化我国良种奶牛基因库。与此同时，我国应随时掌握国际奶牛遗传病研究动态，积极引入国外先进检测方法，对国外新发现的奶牛遗传缺陷及时做出应答，避免国外奶牛遗传病传入国内，保证我国在充分利用国外优秀奶牛资源的同时，不受到国外奶牛遗传病的影响。

除此之外，应逐步加强我国自身良种奶牛繁育，制定科学合理的选配计划，充分了解种牛系谱，通过后裔测定和种牛全基因组检测等多种方法对种牛进行遗传评定，选用无遗传缺陷的种牛、胚胎和精液，尽量减少奶牛近亲交配，提高我国良种奶牛水平。至2013年底我国共建成种公牛站44个，存栏种公牛4 403头，涉及31个品种，年生产冻精5 138.5万剂，为加速我国奶牛良种化进程，国家于2005年出台奶牛良种补贴政策，对使用优质种公牛冷冻精液进行品种改良的养殖者进行补贴，2012年中国奶牛协会根据农业部《关于申报新增种公牛和选择2012年畜牧良种补贴供精种公牛的通知》（农牧畜便函[2012]第16号）文件精神，利用我国自己构建的奶牛参考群体和基因组选择技术平台，开展了荷斯坦种公牛全基因组检测服务，初步实现初生公牛的早期选择，提高了奶牛种公牛的平均选育效益，有利于进一步推进我国奶牛良种化进程。

4　展望

遗传物质变异是在自然选择中生物实现进化的必然过程，然而，随着人们对奶牛高产等性能的不断追求以及人工授精技术的广泛应用，奶牛的近交系数不断增大，有效群体数量不断降低，由此导致奶牛遗传病的发生也逐渐升高。奶牛遗传病的广泛存在造成的母牛流产、死产等问题已对我国奶业造成不必要的经济损失，保障我国奶业持续健康发展必须加强对奶牛遗传病的重视，逐步减少奶牛遗传病发生率。我国于2007年下发了《国务院关于促进奶业持续健康发展的意见》（国发〔2007〕31号），并提出“抓紧制定奶牛遗传改良计划，切实做好良种登记和奶牛生产性能测定等基础性工作”的要求，2008年4月18日农业部在此基础上制定并下发了《中国奶牛群体遗传改良计划（2008-2020年）》，旨在进一步推进我国奶牛遗传改良工作稳步发展，加快种公牛培育进程[19]，在此形势下，我国广大奶牛育种人员和科研人员，应在加强奶牛遗传改良的同时，充分认识到奶牛遗传病的重要性，加强对奶牛遗传病的筛查，逐步降低奶牛遗传病发生率，从而保障我国奶业持续健康发展。

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中图分类号：S858.23

文献标志码：A

文章编号：0529-6005（2016）05-0066-03

收稿日期：2015-07-14

基金项目：国家奶牛产业体系（CARS-37）

作者简介：王铜铜（1990-），女，硕士生，研究方向为兽医病理学，E-mail：vetwangtongtong@163.com

通讯作者：孟庆勇，E-mail：qymeng@cau.edu.com