利用肉牛与奶牛杂交参考群体对肉牛种公牛进行遗传评估

《Journal of Animal Breeding and Genetics》：Genetic Evaluation of Beef Sires Using a Beef-on-Dairy Crossbred Reference Population

BoD 跨育种项目通过联合遗传评估优化公牛选择，发现双变量模型显著提升产犊困难预测精度，WBB 公牛在出生体重和妊娠期表现更优，但 ANG 公牛产犊风险更低，需结合母牛胎次和性别进行决策。

　　近年来，随着畜牧业的发展，奶牛产业面临着诸多挑战，包括牛奶价格波动和生产成本上升等问题。为了应对这些挑战，越来越多的奶牛养殖者开始采用“牛肉-奶牛”（Beef-on-Dairy，简称BoD）杂交育种计划，以提高奶牛的经济效益和遗传价值，同时满足对高质量牛肉的需求。然而，使用具有较高生长潜力的肉牛公牛可能会导致分娩困难，因此奶牛养殖者需要选择合适的公牛精液，以避免分娩问题并生产出体重更重的BoD小牛。本研究旨在利用BoD杂交参考群体，对肉牛公牛进行遗传评估，重点分析三个主要经济性状：妊娠期（Gestation Length，GL）、出生体重（Birth Weight，BW）和分娩容易度（Calving Ease，CE）。通过联合遗传评估，研究希望为公牛选择提供更准确的依据，从而提高BoD小牛的市场价值和生产效率。

本研究共收集了2017年至2023年间，来自德国石勒苏益格-荷尔斯泰因州224个奶牛场的4420头BoD杂交小牛的记录。这些小牛均来自荷斯坦（Holstein，HOL）母牛，并由安格斯（Angus，ANG）、利木赞（Limousin，LIM）、和牛（Wagyu，WAG）以及白比利时蓝牛（White-Belgian Blue，WBB）公牛所产。由于这些小牛通常被出售至育肥场，其体重和外观特征成为影响售价的重要因素。因此，研究不仅关注遗传参数的估计，还希望通过联合评估，帮助养殖者在生产中更好地平衡经济收益与生产风险。

在本研究中，所有性状均通过单步方法（single-step）进行遗传评估。具体而言，使用了单变量模型和双变量模型，分别用于估计方差分量和基因组育种值（Genomic Estimated Breeding Values，GEBVs）。对于GL和BW，采用了线性动物模型；而对于CE，由于其二元性，采用了阈值动物模型。在双变量模型中，还结合了线性与阈值模型，以更全面地评估不同性状之间的遗传关系。例如，对于CE的评估，研究采用了一种将基因组育种值转换为可观察尺度的方法，以便于实际应用中的理解与决策。这种转换基于Dempster和Lerner（1950）提出的理论，使遗传参数的解释更加直观。

研究结果表明，直接遗传力在GL、BW和CE（转换后）的范围分别为0.33–0.35、0.33–0.37和0.02–0.14，而母性遗传力在所有性状中均在0.11–0.17之间。这表明，母牛的遗传背景对小牛的性状表现也有重要影响。此外，研究还发现，雄性BoD小牛比雌性更容易出现分娩困难，且不同公牛品种对分娩困难的概率有显著差异。例如，LIM公牛所产雄性小牛的分娩困难概率为13%，而ANG和WBB公牛所产雄性小牛的分娩困难概率分别为7%和9%。这一结果表明，公牛品种的选择对分娩风险具有显著影响，特别是在面对高产母牛时，WBB公牛相较于ANG公牛更受欢迎。

在评估方法方面，研究采用了单变量和双变量模型，其中双变量模型在预测准确性方面表现更优。特别是在CE的评估中，双变量模型的预测准确率提高了95%，同时减少了偏差和分散性。这说明，结合多个性状的评估方法可以更有效地捕捉性状间的遗传关系，从而提高预测的可靠性。此外，研究还指出，对于CE性状，由于其二元特性，利用双变量模型能够更好地反映实际的遗传效应，特别是在利用BW数据时，可以更准确地预测直接和母性效应。

在实际应用中，研究发现，对于高产母牛，WBB公牛相较于ANG公牛更优。这是因为WBB公牛所产小牛的体重更高，同时分娩困难的概率相对较低。这一发现为养殖者在选择公牛时提供了重要参考，即在保证母牛健康和分娩顺利的前提下，选择能够提高小牛经济价值的公牛品种。此外，研究还提到，对于不同性别的小牛，应采用不同的公牛品种。例如，雄性小牛的分娩困难概率较高，因此在选择公牛时应更加谨慎，以避免对母牛造成过大的负担。

在数据处理方面，研究采用了高质量的基因组数据，包括50K芯片数据，并进行了严格的质量控制。这些数据包括消除重复基因型、低质量标记（SNPs）以及亲子对的孟德尔冲突。通过这些步骤，研究确保了基因组数据的准确性，并进一步提高了遗传评估的可靠性。此外，研究还构建了基因组关系矩阵（Genomic Relationship Matrix，GRM）和家系关系矩阵（Pedigree Relationship Matrix，PRM）的结合矩阵（H矩阵），以更好地反映杂交群体的遗传结构。

研究还发现，不同性状之间的遗传相关性对评估结果有重要影响。例如，BW和GL之间存在显著的负相关性（?0.89），这表明，选择能够生产较重小牛的公牛可能会缩短妊娠期，从而减少分娩困难。此外，CE与BW和GL之间的负相关性也说明，提高小牛的体重可能会影响母牛的分娩容易度，因此在进行遗传评估时，需要综合考虑这些性状之间的相互作用。

在实际应用中，研究结果对养殖者具有重要的指导意义。例如，对于雄性小牛，养殖者应优先选择WBB或ANG公牛，以降低分娩风险并提高小牛的经济价值。而对于高产母牛，WBB公牛因其较高的小牛体重和相对较低的分娩困难概率，成为更优的选择。同时，研究也指出，母牛的遗传背景对小牛的性状表现具有显著影响，因此在进行遗传评估时，应充分考虑母性效应。

研究还强调了基因组评估在杂交育种中的重要性。通过将杂交群体纳入参考群体，可以更准确地评估不同公牛品种的遗传潜力，从而提高选择的效率和效果。此外，研究还指出，为了提高评估的准确性，应采用更全面的数据集，包括不同性状的记录和更平衡的公牛品种分布。这不仅可以帮助养殖者做出更精准的决策，还能进一步优化BoD育种计划，提高小牛的市场竞争力。

最后，研究提出了一些未来的研究方向。例如，可以进一步将胴体质量和终端性能等肉牛相关性状纳入联合遗传评估中，以更全面地反映BoD小牛的经济价值。此外，研究还建议在奶牛选择指数中适当增加肉牛性状的权重，以更好地平衡奶牛生产效率与小牛市场价值之间的关系。这将有助于提高整体农场的盈利能力，同时确保母牛的健康和生产安全。

总体而言，本研究通过基因组评估方法，为BoD杂交育种提供了科学依据和实用建议。研究结果表明，使用BoD杂交参考群体进行遗传评估，能够更准确地预测公牛的遗传潜力，从而帮助养殖者做出更合理的选种决策。同时，研究也强调了不同性状之间的相互作用，以及基因组数据在提高评估准确性方面的重要作用。这些发现不仅对当前的BoD育种实践具有指导意义，也为未来的研究提供了新的思路和方向。