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为解决热应激（HS）对奶牛健康和产奶性能的影响，研究人员对中国荷斯坦奶牛 EIF4E、HSPA4、ITPR2 基因开展 SNP 鉴定及关联分析。发现 10 个 SNPs 与 HS 性状、8 个与产奶性状相关，HSPA4 中 g.44660065C>T 可作分子标记。
全球气候变暖让奶牛养殖面临严峻挑战，热应激如同无形杀手，持续威胁着奶牛的健康与生产效益。当环境 heat load 与奶牛自身代谢产热超出机体调节能力时，热应激便会爆发。奶牛会出现呼吸急促、体温升高、唾液分泌增多等生理异常，产奶量可能骤降 25%-40%，牛奶中脂肪和蛋白质含量也会下降，给全球乳业带来巨大经济损失。如何提升奶牛的耐热能力，成为保障乳业可持续发展的关键课题。
中国农业大学的研究人员肩负着破解这一难题的使命，在《BMC Genomics》发表了相关研究。他们聚焦前期发现的在热应激响应中起关键作用的真核翻译起始因子 4E（EIF4E）、热休克蛋白家族 A 成员 4（HSPA4）和肌醇 1,4,5 - 三磷酸受体 2 型（ITPR2）基因，深入探究其遗传变异与热应激及产奶性状的关联，旨在为奶牛耐热育种提供精准的分子标记。
研究采用了一系列关键技术方法：选取北京首农畜牧发展有限公司的健康中国荷斯坦奶牛，采集不同季节样本，分为热应激组（夏季）和非热应激组（春季）；运用 TRIZOL 法提取 RNA，通过 qRT-PCR 验证基因表达；从 70 头公牛的冷冻精液和 1160 头奶牛的血液中提取 DNA，利用混合 DNA 测序和 Sanger 测序鉴定 SNPs，再通过竞争性等位基因特异性 PCR（KASP）进行基因分型；借助 Haploview 4.2 分析连锁不平衡，运用 SAS 9.2 的广义线性模型（GLM）开展关联分析；利用 RNAfold Web Server、miRWalk 3.0 等工具进行生物信息学分析。
基因表达分析
通过 RNA-seq 和 qRT-PCR 发现，EIF4E、HSPA4、ITPR2 基因在热应激组奶牛中的表达水平均显著高于非热应激组（P<0.05），证实这三个基因积极参与了奶牛的热应激响应过程。
SNPs 鉴定与连锁不平衡分析
在三个基因中成功鉴定出 21 个 SNPs，其中 HSPA4 基因的 g.44653172A>G 位于编码区，属于同义突变，g.44660065C>T 位于 3’非翻译区（3’UTR），其余多位于内含子。这些 SNPs 均处于哈迪 - 温伯格平衡状态，多数具有高多态性。EIF4E、HSPA4、ITPR2 基因分别形成 1 个、2 个和 3 个单倍型块。
与性状的关联分析
10 个 SNPs 与热应激性状（呼吸评分 RS、直肠温度 RT、流涎评分 DS）显著相关，8 个 SNPs 与产奶性状（305 天产奶量 MY、脂肪产量 FY、脂肪百分比 FP 等）相关。HSPA4 基因的 5 个 SNPs（g.44618036G>A、g.44624256A>C、g.44624428T>C、g.44653172A>G、g.44660065C>T）与 RT 显著相关，且含 g.44653172A>G 和 g.44660065C>T 的单倍型块也与 RT 相关。EIF4E 和 ITPR2 基因的部分 SNPs 分别与流涎评分、体细胞评分及产奶性状相关。
基因型表达验证与生物信息学分析
HSPA4 基因在牛的尾叶、睾丸、皮肤成纤维细胞和脑等组织中高表达。虽然 g.44660065C>T 不同基因型在同季节内的基因表达量差异未达显著水平，但夏季 T:T 基因型的转录本每百万（TPM）值高于其他基因型。该 SNP 影响 mRNA 二级结构稳定性，T 等位基因使微 RNA（miRNA）bta-miR-445-3p 结合亲和力增强，还会形成独特基序，影响转录因子（如 FOXC1）结合，进而可能调控基因表达。
研究表明，EIF4E、HSPA4、ITPR2 基因对奶牛的热应激和产奶性状具有显著遗传效应。尤其是 HSPA4 基因的 g.44660065C>T SNP，通过影响 mRNA 结构、miRNA 和转录因子结合，在奶牛耐热性中发挥关键作用，且不影响产奶性能，可作为奶牛耐热育种的功能性分子标记。该研究为解析奶牛耐热的遗传机制提供了新视角，为分子标记辅助选择技术的应用奠定了坚实基础，有助于培育出更适应炎热环境、高产稳产的奶牛品种，对全球乳业应对气候变化、提升经济效益和可持续发展能力具有重要意义。
