意大利利穆赞肉牛近交衰退对生长、繁殖力及存活性状的全基因组分析：谱系与基因组近交系数的比较研究

本研究针对意大利利穆赞肉牛群体，系统评估了谱系（FPED）和基因组（FGRM和FROH）近交系数对生长、繁殖力和长寿性状的影响。研究发现近交显著降低生长性能（如断奶重和日增重），推迟初产年龄（AFC），并降低存活率（STAY）。基因组近交系数（尤其是近期近交）比谱系方法更敏感地检测近交衰退，凸显基因组工具在管理遗传多样性和制定可持续育种策略中的重要性，对肉牛产业具有直接应用价值。

　　

在意大利的肉牛产业中，利穆赞牛（Limousine cattle）作为第四大牛种，拥有约10万头登记个体，广泛分布于2500多个农场，是支撑国家牛肉生产的重要品种。然而，随着育种中选择性配种的普及，群体遗传多样性逐渐下降，近交积累引发的“近交衰退”问题日益凸显——近交可能导致生长速度减慢、繁殖效率降低和寿命缩短，直接影响养殖场的经济效益和可持续发展。尽管传统的谱系记录（pedigree-based records）已被用于估算近交系数（F_PED），但这种方法依赖完整且准确的系谱数据，往往低估实际同源合子（autozygosity）水平，尤其无法区分近期和远古近交的差异。基因组工具（genomic tools）的出现为解决这一难题提供了新途径，通过单核苷酸多态性（SNP）数据可以更精确地计算基因组近交系数，例如基于基因组关系矩阵的F_GRM和基于纯合片段（runs of homozygosity, ROH）的F_ROH，从而更深入地揭示近交对经济性状的影响。

为全面评估意大利利穆赞牛群的近交衰退现象，研究人员开展了这项综合研究，旨在：（1）量化群体中谱系和基因组近交水平；（2）比较不同近交系数对生长、繁殖力和长寿性状的影响；（3）区分近期和远古近交的效应，为育种管理提供科学依据。研究成果发表在《Animal》杂志，为肉牛遗传资源保护和生产实践提供了重要参考。

研究团队利用意大利国家利穆赞和夏洛莱育种者协会（ANACLI）提供的数据，包括526,887头动物的谱系记录和8,198头基因型个体（使用GGP Bovine 150K和LD v3芯片检测，经基因型填充和质量控制后保留116,124个SNP）。分析中采用了多种近交系数：F_PED通过BLUPF90软件计算；F_GRM基于VanRaden方法；F_ROH则通过detectRUNS软件识别ROH片段（长度分为1-2 Mb、2-4 Mb、4-8 Mb和>8 Mb类别），以反映近期和远古近交。性状数据包括生长性状（出生重BiW、断奶重WW、周岁重YW和日增重ADG）、繁殖力（初产年龄AFC和首次产犊间隔FCI）以及长寿性状（存活率STAY，定义为从第二胎到第四胎的留存概率）。统计分析采用贝叶斯方法，通过线性模型和阈值模型估计近交衰退效应，并以1%近交增加导致的表型变化量化影响。

近交系数特征

结果显示，利穆赞牛的平均F_PED为1.99%，基因组近交系数F_GRM和F_ROH分别为0.01和0.19。短ROH片段（1-2 Mb和2-4 Mb）占比最高，表明近交积累多源于远古时期，而非近期密切配种。F_PED与基因组测度间呈中度至高度相关（r=0.69-0.71），而F_GRM和F_ROH相关性更强（r=0.89），证实基因组方法能更准确捕获实际同源合子。随时间推移，F_PED呈上升趋势，但基因组测度保持稳定，提示遗传多样性可能未急剧下降。

近交衰退对生长、繁殖力和长寿性状的影响

近交对所有生长性状均产生显著负面影响。1%的F_PED增加导致BiW下降0.016 kg，WW降低0.25 kg，YW减少0.19 kg，ADG下滑1.20 g/天；基因组近交效应更强，例如F_GRM增加1%使WW降低0.93 kg。繁殖力方面，近交推迟初产时间（AFC增加0.57-2.51天），但对FCI无显著影响。长寿性状上，近交降低存活概率，尤其F_GRM增加1%使STAY4（存活至第四胎概率）从0.85降至0.77。基因组测度（F_GRM和F_ROH）检测到的衰退效应普遍强于谱系方法，突显其更高敏感性。

近期与远古近交的差异效应

近期近交（长ROH片段，如>8 Mb）对性状的负面影响远大于远古近交。例如，1%近期近交增加使WW降低0.90 kg，而远古近交仅降低0.53 kg；在长寿性状上，近期近交导致STAY4概率下降0.064，远古近交无显著效应。这表明近期密切配种固定了更多有害等位基因，而远古近交可能因净化选择（purging selection）而效应减弱。

研究结论强调，近交衰退在意大利利穆赞牛中显著存在，尤其影响生长性能（如WW和ADG）、繁殖效率（AFC延迟）和 herd寿命（STAY下降）。基因组近交系数（F_GRM和F_ROH）比传统谱系方法更精准地揭示这些效应，且近期近交的危害更大。结果警示育种中需控制近交积累，尤其避免密切亲缘配种，以维护遗传多样性和群体健康。利用基因组工具监控近交水平，可指导可持续育种策略，提升肉牛产业的生产效率和经济效益。这一研究为全球牛肉 cattle种群管理提供了范例，凸显基因组学在应对遗传衰退挑战中的关键作用。