影响西藏杂交改良牛泌乳性能因素的分析与建议

李昕鹏，孔小艳，黄 畅，旦增洛桑，赵 丽，次仁罗布，白玛坚才，扎西罗布，索朗曲吉，巴桑珠扎*

(1.云南农业大学动物科学技术学院，昆明 650201；2.西藏自治区农牧科学院畜牧兽医研究所，拉萨 850000；3.西藏自治区山南市农牧综合服务中心，西藏，山南 856600)

西藏牛是藏区人民饲养的主要牛种，生活在世界上最高的高原：青藏高原，同当地牦牛、藏羊、藏猪、藏鸡等家畜一样，具有适应高寒、低氧、低压，抗强辐射、耐粗饲等的优良特性，这种特性是在长期的进化、驯化及日常生产中逐渐形成，具有稳定的遗传学特征[1]。当然，西藏牛本身也存在体型小、生长发育缓慢、生产性能低等缺点，这些不良特性大大限制了当地农牧民对其乳、肉、皮、畜力的需求。鉴于此，从20世纪60年代开始，西藏各地展开了大规模的黄牛改良工作，经过几十年的努力，在西藏牛改良工作中也取得一定的成果[2]。通过引进了荷斯坦牛与当地黄牛进行杂交改良，其后代泌乳量得到了提升，但随着级进杂交代数的升高，高代次杂交牛在不同程度上表现出了繁殖性能下降、高原适应能力减弱等问题，这一系列的问题使得杂交后代的生存能力下降，从而对其泌乳性能产生了不同程度的影响。除了奶牛品种会造成奶牛泌乳量的差异外，环境、营养等因素也会对其造成不同程度的影响。本综述针对影响藏黄牛泌乳相关的因素展开讨论，以期为藏黄牛杂交改良及横交固定工作提供参考依据。

1 藏黄牛特点

1.1 低氧适应的生理特点

西藏牛常年生活在青藏高原，适应了这里高海拔、低氧气浓度、强紫外线辐照等高原独特气候和地理环境。高原低氧适应的本质是在低氧环境下最大限度的摄取和利用氧气[3]。血红蛋白在血液中运输氧气的作用在机体利用氧气的过程中发挥着重要作用[4]。齐晓园[5]等测定并对比了低氧状态下迪庆牛和中甸牦牛血液生理指标结果表明虽然两种动物有着不同的适应机制，但随着海拔的升高血红蛋白含量也随之增加。仅仅通过增加血红蛋白含量来应对低氧环境是存在一定局限性的，血红蛋白含量的增加可能会导致血液粘稠度增加进而堵塞血管，所以机体对高原低氧环境的适应是一个极其复杂的过程。世代居住在高原的动物还进化出不同适应高原低氧环境的能力，例如牦牛的被毛多为黑褐色，除了抵御寒冷外，还能减少强紫外线带来的伤害。在组织形态上，牦牛的肺结构发达，肺动脉内皮细胞和肺小叶结构明显，小叶间隔、肺泡隔和各级支气管管壁等结构内含有丰富的弹性纤维，可维持肺良好的伸缩状态[6]表明牦牛通过肺部结构特征的改变更好的适应高原低氧环境。

1.2 低氧适应能力的分子基础

研究发现生活在高原的动物对低氧环境的适应并非都依赖于器官功能的改变，更多的是通过细胞代谢的调整以及多种低氧响应基因从分子水平上来进行有效的响应[7]。分子水平的研究通过基因组、转录组为主的组学挖掘出了许多与低氧适应相关的基因，包括低氧诱导因子(HIF)、血管内皮生长因子(VEGF)、促红细胞生成素(EPO)和一氧化氮合酶(NO)等[8-9]。西藏牛及其它高原动物低氧适应的分子机制有待进一步的研究，近年来多组学的联合分析也可以让我们更加全面和深入的了解高原低氧适应背后的分子机制。

2 影响藏黄牛泌乳性能的因素及建议

2.1 生长性状

生长性状是指生物与生长、发育等有关的性状，对于生物的生长具有决定性的因素，黄牛的生长性状包括体尺、体高和体长等相关参数，直接影响肉牛的产肉能力[10]。大别山牛属于中国黄牛的一种，赵拴平[11]等用PCR技术对大别山牛群体中PAX3基因多态性的研究中发现位于内含子区域的4个SNPs位点与牛群部分生长性状有着显著的相关性，内含子区域虽不编码氨基酸，但可能作为转录调控过程中的增强子或抑制子对基因表达产生影响[12-13]。牦牛同藏黄牛一样都生活在青藏高原上，相比于藏黄牛，牦牛有更强壮的体格，在藏区有着“高原之舟”的美誉，梁春年[14]等利用PCR-SSCP技术对5个牦牛品种LPL基因的研究中发现该基因外显子7的多态性与牦牛的体重、体高和胸围存在显著的相关性。对肉牛生长性状的研究对其产肉能力有着重要意义，而对奶牛生长性状的研究主要是起到辅助提高生产性能的作用。但随着对奶牛生长性状的研究，发现奶牛生长性状与其一些重要的经济性状也存在关联性，生产性状也成为了奶牛研究的一个重要方向[15]，马丽琴[16]等研究结果发现体躯容量、肢蹄等体型外貌性状都会对荷斯坦奶牛的泌乳量造成影响。所以在今后对藏黄牛的育种工作中也应重视对奶牛生长性状的选择。

2.2 杂交改良

随着西藏乳业的不断发展，提高藏黄牛的泌乳性能可以提升藏区对乳制品的需求，通过引入高产奶牛(荷斯坦牛)理论上可以提高藏区牛群泌乳量，但由于高产奶牛对高原低氧低温的不适应导致其在藏区难以存活，严重影响了奶牛的健康和生产性能，所以对藏黄牛的改良工作势在必行。在2001年，卫学承[17]就藏黄牛的改良报告中指出，藏区工作者通过杂交育种的方式培育出了西藏乳用黑白花牛，其不仅能适应高原低氧环境，在提高产奶量的同时还提高了牛奶中的营养成分，在当年世界品种培育中取得了巨大成功。杂交育种的特点之一是可以结合父母双方的优良品质，如：藏黄牛与荷斯坦牛的杂交选育的优良后代，不仅可以适应高原特殊环境，同时泌乳量也相应得到了提升。

对藏黄牛的改良工作由来已久，现已成为发展西藏奶产业和良种杂交育种工作的重要内容[18]。从20个世纪70年代后期，西藏山南市先后引进国外优良高产奶牛与当地黄牛通过杂交的方法进行品种改良，到2018年山南当地黄牛同荷斯坦牛级进杂交大多数已经进入第四代，有的甚至已经进入第五代[19]。以产奶量高的中国荷斯坦牛为父本，藏黄牛为母本的杂交后代单产水平不断提高，奶牛养殖效益也得到了提高，促进了当地乳制品的发展。杂交改良的方法虽然可以提高藏黄牛的泌乳量，但是随着级近杂交的推进，杂交后代也逐渐凸显出不利于生产的性状、出现了犊牛出生存活率降低而死亡率升高等问题[20]。杂交改良目的是为了使西藏牛泌乳量最大化，但伴随着杂交的推进，级进杂交后代占当地西藏牛的血缘越来越少，表现出了对低氧适应能力的减弱[1]，对环境的不适应很有可能对其生产性能造成不同程度的影响，所以杂交代数并不是越高越好。同时多代级进杂交还会使得西藏黄牛特有的一些基因丢失。在开发利用遗传资源时不能只是针对某一特性，即使杂交后代泌乳量能一直提高，但在持久的单纯开发的过程中，原有物种的基因平衡性就会被打破，一些优良的甚至是尚未发现的基因极大可能就会消失[21]导致该物种的种质资源遭到严重的破坏。因此杂交改良不能只是为了某个特性而进行无限的选择，这是不科学的，资源的开发利用和资源保护是同样重要的。所以选育的过程中应采取适当的保种措施来防止藏黄牛种质资源的流失从而保护藏黄牛群体的遗传多样性，如建立藏黄牛遗传资源基因库。

2.3 功能基因

随着高通量测序技术的发展和测序费用的降低，研究人员不再是仅仅通过对生物表型或生理数据的比较来研究某一物种的特性，而是希望通过RNA-Seq、全基因组重测序等技术挖掘出与复杂表型相关背后的分子机制。转录组学是在转录水平上对基因的表达来进行研究，基因在表达的过程中会受到内在因素和外在条件的影响，即不同细胞或者同一细胞在不同时期、不同环境下转录所生成的RNA是不同的。转录组反映的是某一特定的发育或生理阶段特定的细胞或组织基因的表达情况[22]。陈一丹等[23]采用RNA-Seq技术对高产奶牛和低产奶牛的血液进行转录组测序分析同时进行遗传变异的检测，结果取差异表达基因和含有重要遗传变异的基因的交集，在47个基因中筛选到DEFB4A、LTF、PGLYRP1、MS4A8这4个基因是与QTL数据库中报道的与产奶性状相关的基因。全基因组重测序技术可以测定并统计某一个体或群体在全基因组范围内碱基的信息，将序列信息比对到已知的参考基因组上，根据各序列的差异性得到SNP、InDel、SV等信息，通过变异信息的注释可以挖掘出与性状相关的重要候选基因。刘孟超等[24]利用全基因组重测序技术对北京鸭、野鸭和部分地方鸭种进行测序，并基于遗传分化指数Fst检测北京鸭群体受到特意选择的区域，结果发现北京鸭与野生祖先绿头鸭相比与生长发育、羽色相关的基因受到了明显的选择，对这些性状的选择能使北京鸭更好的迎合市场的需求。同样地利用重测序技术对高产奶牛和低产奶牛进行测序分析，可以在全基因组的水平上鉴定与奶牛泌乳量相关的功能基因，进而为奶牛品种的选育提供新的分子标记加快育种进程。

2.4 饲养管理

科学饲养奶牛同样也是影响奶牛泌乳量和品质的一个重要因素。刘文英[25]就高产奶牛存在的饲养问题中指出高产奶牛除了需要高产量外，还需要产出高品质的牛奶。高品质的牛奶对人体有益而低品质的牛奶可能会对人体造成健康影响[26]。解决这个问题除了可以通过选择优产品种外，奶牛饲料营养、食欲、健康等都会对其产奶性状造成影响。张国[27]总结了奶牛的泌乳规律，指出了在不同时期的饲喂要点。饲料的选择也同样重要，饲料是为奶牛提供能量的唯一有效来源[28]比如曹宏斌[29]等研究了钙锌混合剂对泌乳牛的影响，发现在奶牛全混合日粮中添加钙锌混合剂后有提高奶牛泌乳量的趋势。因此选择合适的饲喂方法以及科学的进行饲养才能最大限度的发挥高产奶牛高产奶量的这个优势。

3 展望

西藏牛作为乳肉兼用型的地方品种，其主要畜产品如乳、肉等都是藏区人民赖以生存的生活和生产资料。但西藏牛本身存在体型小、生产性能低的缺点也限制了藏区畜牧业的发展。对西藏牛的改良仍是发展藏区畜牧业和奶业的重要工作。杂交改良的方法仍是提高西藏牛泌乳量的重要手段，但杂交改良后代会因西藏牛血缘随着杂交代数的推进导致其占比减少，从而对高原特殊环境适应力减弱。在今后的研究中挖掘高原动物适应性相关的基因并更加深入的了解其分子机制和调控机理，可以为杂交后代高产牛的选育和高原地区的引种提供相应的科学依据和理论基础。