基于新疆乳用型褐牛遗传缺陷基因和致死单倍型检测应用效果研究

摘要 为了提升新疆乳用型褐牛选育水平，应用93种牛遗传缺陷基因和致死单倍型的引物组合及试剂盒，随机抽样296头乳用型新疆褐牛遗传缺陷基因（如脊髓性肌萎缩、髓鞘发育不良、蜘蛛腿综合征等）的因果突变位点（SNP、短片段的插入或缺失）及致死单倍型（BH2、BH6、BH14、OH2、OH4等）进行检测，筛选出具有单基因遗传缺陷基因的携带者及致死单倍型携带者的牛，提示BH2、BH6、BH14和脊髓髓鞘发育异常在新疆褐牛母牛群体中存在一定的比例，对携带遗传缺陷基因和致死单倍型牛只繁殖性能和疾病发病统计分析，其比较结果差异显著（P<0.05）；对携带牛只采用选种、选配手段繁殖产生正常F1代（未检测出缺陷基因和致死单倍型检），分析其繁殖指标，结果表明繁殖性能有明显提升。有必要定期对携带者母牛进行筛查并合理选种选配，为新疆褐牛乳用性能选育、群体遗传改良和地方品种遗传资源的保护提供依据。

关键词 新疆褐牛；遗传缺陷；基因

中图分类号 S823 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2024）17-0098-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.17.021

Research on the Application Effect of Genetic Defect Denes and Lethal Haplotype Detection in Xinjiang Dairy Brown Cattle

JIANG Xiao-xin， GAO Xiang， LIU Peng-fei et al

（Xinjiang Agricultural Vocational Technical College， Changji， Xinjiang 831203）

Abstract In order to improve the breeding level of Xinjiang dairy brown cattle，this study used primer combinations and reagent kits of 93 genetic defect genes and lethal haplotypes in cattle， and randomly sampled 296 dairy type Xinjiang brown cattle to detect causal mutation sites （SNPs， short segment insertions or deletions） and lethal haplotypes （BH2， BH6， BH14， OH2， OH4， etc.） of genetic defect genes （such as spinal muscular atrophy， myelin dysplasia， spider leg syndrome， etc.） and lethal haplotypes （BH2， BH6， BH14， OH2， OH4， etc.）. Carriers of single gene genetic defect genes and carriers of lethal haplotypes were screened out， indicating that BH2， BH6， BH14， and abnormal spinal cord myelin development have a certain proportion in the population of Xinjiang brown cattle mother cows. The statistical analysis of reproductive performance and disease incidence between genetic defect genes and lethal haplotypes in cattle showed significant differences （P<0.05）; breeding and mating methods were used to breed and produce normal F1 generation （no defective genes or lethal haplotypes were detected） for carrying cattle. The reproductive indicators were analyzed， and the results showed a significant improvement in reproductive performance. Therefore，it is necessary to screen the carrier cows regularly and select and match them reasonably to provide basis for breeding of milk performance， population genetic improvement and protection of genetic resources of Xinjiang brown cattle.

Key words Xinjiang brown cattle;Genetic defects;Gene

基金项目 2022年度新疆农业职业技术学院资助项目（XJNZYKJ-202211）；2023年昌吉州科技特派员农村科技创业行动项目（服务产业类6）。

作者简介 蒋晓新（1978—），男，新疆昌吉人，副教授，硕士，从事奶牛养殖、繁殖技术研究。

通信作者，副教授，硕士，从事职业教育研究。

收稿日期 2024-04-10

迄今，牛已知的遗传缺陷有656 种，属于孟德尔遗传的有303种，其中，已知因果突变的有209种，大多数突变是有害的。一些导致遗传缺陷单基因的突变已经被揭示，遗传缺陷可严重影响牛的生产性能和经济价值以及牛群繁衍，基因出现纯合时甚至导致个体早期死亡。因此，检测牛遗传缺陷基因，鉴定出牛群中的携带者，可在育种中制订专门的控制牛遗传缺陷的选配方案计划，指导选种和计划选配，避免携带者交配，降低携带者在群体中的频率，减少隐形的经济损失。

1 材料与方法

1.1 试验样品和检测方法

随机采集296头新疆地区乳用褐牛母牛的全血样品，使用93种牛遗传缺陷基因和致死单倍型的引物组合及试剂盒。利用DNA提取、PCR多重扩增技术、单碱基延伸技术和飞行质谱技术，对遗传缺陷基因和致死单倍型同时进行基因分型，确定该牛是否携带隐性遗传缺陷基因和致死单倍型，过程中包括牛群隐性遗传缺陷基因和致死单倍型的剔除和个体标注、牛群的选种选配、β-酪蛋白特定型牛奶的奶牛等筛选方法。

1.2 统计和分析方法

1.2.1 统计方法。对检测新疆乳用褐牛群体的配种季节、配种人员、冻精批次、流产天数、产犊数量数据的进行统计。

1.2.2

分析方法。采用SPSS 19.0 软件，对新疆褐牛群各项繁殖指标数据进行整理，进行卡方检验单因素分析，保留具有统计意义因素，用于 Logistic 多项回归开展多因素分析。经过不断调整回归模型中的相关变量，将配种季节、配种人员、冻精批次、饲养管理、产犊数等归模型如下：

logit（P）=lnP1-P=B0+B1X1+B2X2+B3X3+B4X4+B5X5

式中：P为21 d妊娠率、情期受胎率、年总受胎率、配种次数、始配种天数、胎间距、年繁殖率、半年以上未妊娠、年流产率、后代犊牛成活率；B0为总体均值（截距）；B1～B5为回归系数；X1、X2、X3、X4、X5分别为配种季节、配种人员、冻精批次、饲养管理、产犊数，并代入 Logistic 多项回归开展多因素分析［1］。

1.2.3 影响因素显著性判定标准。卡方检验结果：P<0.05具有统计学意义，当 0.01<P<0.05 时为显著影响因素，当P<0.01 时为极显著影响因素。Logistic 分析结果中P<0.05 的因素为显著影响因素。

2 结果与分析

2.1 牛群中遗传缺陷基因检测结果

采用基于液相探针杂交的靶向基因捕获技术，对177种牛遗传缺陷基因的目标位点（包含167个SNP，78个InDel）进行了探针的设计、合成和检测。检测出纯合缺陷单倍型BH2携带者16头，携带率为5.41%；纯合缺陷单倍体BH6携带者26头，携带率为8.79%；纯合缺陷单倍体BH14携带者20头，携带率为6.76%；脊髓髓鞘发育异常16头，异常占比5.41%；检测纯合缺陷单倍型BH2、BH6、BH14和脊髓髓鞘发育异常突变前后序列见表1，其余遗传缺陷基因检测均为正常个体，无携带者。

2.2 遗传缺陷基因携带个体繁殖指标对比

通过致死单倍型BH2、BH6、BH14携带者母牛21 d妊娠率、情期受胎率、年总受胎率、配种次数、始配种天数、胎间距、年繁殖率、半年以上未妊娠、年流产率、后代犊牛成活率，经过调整回归模型中的相关变量，并采用SPSS 19.0 软件进行对比分析，结果表明：纯合缺陷单倍型携带者可能对上述繁殖指标有影响，部分指标和牛群全群指标相比呈极显著差异（P<0.01）和显著差异（P<0.05）（表2），说明在缺陷位点纯合时，可能会导致胚胎早期死亡和母牛流产［2］。

2.3 育种手段对遗传缺陷基因的影响

对上述携带致死单倍型BH2、BH6、BH14的62头生产母牛采用选种、选配育种技术后，对F1代未检出纯合遗传缺陷基因的39头母牛开展繁殖生产，并对21 d妊娠率、情期受胎率、年总受胎率、配种次数、始配种天数、胎间距、年繁殖率、半年以上未妊娠率、年流产率、后代犊牛成活率经过调整回归模型中的相关变量，采用SPSS 19.0软件进行对比分析，结果表明，各项指标均有显著提高，部分指标和牛群平均指标相比呈极显著差异（P<0.01）和显著差异（P<0.05）（表3），说明通过制订科学选配方案，可以提高生产效率。

对上述携带致死单倍型BH2的16头生产母牛采用选种、选配等育种技术后，对其F1代未检出纯合遗传缺陷基因的12头母牛开展发病情况调查，结果表明，携带致死单倍型BH2个体与全群发病头次相比，呼吸系统疾病提升（表4）。在生产中由于发病率增长增加了药物和人工成本，影响牛只正常发育生长。

调查携带脊髓髓鞘发育异常16头生产母牛呼吸系统疾病、消化系统疾病、营养代谢疾病、繁殖系统疾病、蹄病发病时是否有明显神经症状，结果表明，携带脊髓髓鞘发育异常牛发病中神经症状高于全群均数（表5），增加病牛发病症状。

3 讨论

在养牛生产中，遗传缺陷直接危害是杂交出现隐性纯合，呈现隐性遗传。同一遗传缺陷基因的携带者母牛与携带者公牛交配，F1代有1/4为缺陷基因，是隐性纯合子，这些基因的携带者一般表现正常，而这些纯合子均表现发病症状［3］。当隐性基因纯合时，会导致不同程度的遗传缺陷，如早期流产、胚胎畸形或者犊牛早期死亡等［4］。胚胎致死性遗传缺陷，隐性纯合导致胚胎56 d内致死后导致母牛流产［5］，对母牛的健康造成影响，严重影响母牛繁殖指标。另外，纯合子减少或缺失的单倍型也可能携带有害的等位基因，当这些有害单倍型隐性纯合时，就会表现出不同类型的临床疾病症状，如纯合子可使犊牛患有慢性呼吸道疾病，导致生长性能低下和增加死亡率，同样影响群体繁殖效率和生产效益［6］。

脊髓髓鞘发育异常遗传缺陷基因突变后，当缺陷位点纯合时，可导致牛脊髓髓鞘发育不良（BSD），BSD是隐性先天性神经退行性疾病［7］，以脊髓髓鞘的病理变化为特征，目前确认的BSD携带者都是杂合子，而所有受影响的犊牛都是纯合子，谷氨酰胺等位基因与潜在突变的隐性传播和纯合状态下的完全外显性一致，导致犊牛生理异常和短期内死亡（BS、CVM、BLAD、HCD），如果在选种、选配中能得到有效控制，或净化处理，可以避免这一现象发生［8］。

当前国际褐牛遗传物质交换频繁，我国不断从国外进口优秀褐牛个体、胚胎、冻精，要严格系谱登记制度，经过遗传缺陷基因和致死单倍型检测，在公牛系谱上标注这些新发现有害遗传基因的携带信息，科学指导选种选配，降低遗传缺陷单倍型有害影响［9］。开发出更准确高效的分子检测技术，严格检测进口褐牛遗传缺陷基因的携带情况，对保护我国褐牛种质资源，并将其应用于科学选种、选配中，逐步剔除群体中有害突变，对于减少甚至避免该致病单倍型或遗传缺陷基因对生产造成的经济损失，提高母牛繁殖率和生产性能，提升养牛生产经济效益具有重要意义［10］。

4 结论

通过检测，新疆褐牛群中存在携带致死单倍型BH2、BH6、BH14和脊髓髓鞘发育异常的遗传缺陷基因；通过生产数量性状数据分析，致死单倍型BH2、BH6、BH14基因均能影响母牛繁殖性能，当缺陷位点纯合时，可能会导致胚胎早期死亡和母牛流产。携带脊髓髓鞘发育异常遗传缺陷基因牛只发病时，多伴明显发神经症状。在生产中，通过制订科学选种、选配方案，人工控制携带遗传缺陷基因的牛只交配，避免隐形纯合出现，降低携带者在群体中的频率，减少隐形的经济损失，作为种畜场来说，可作淘汰处理。

参考文献

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