卢旺达小农户奶牛群体的遗传结构与多样性解析：基于SNP芯片的基因组学研究

为解决热带地区小农户奶牛遗传资源混杂、育种体系不完善等问题，卢旺达农业与动物资源发展委员会联合国际团队开展基因组学研究，通过50K/100K SNP芯片分析2,229头杂交奶牛群体结构，发现卢旺达牛群为欧洲牛（Holstein 42%、Jersey 30%）与非洲牛（Ankole等28%）的高度混合群体，鉴定出1,331个ROH区域及染色体5、20上AVIL、EFCAB9等新型候选基因，为热带奶牛精准育种提供关键基因组资源。

　　

在撒哈拉以南非洲地区，小农户养殖系统贡献了85%的牛奶产量，但普遍面临奶牛生产力低下、缺乏系统育种体系等挑战。卢旺达通过"Girinka"（一牛一户）等项目引入欧洲高产奶牛进行杂交，然而长期缺乏对杂交群体遗传结构的系统评估。由于缺乏准确的谱系记录和表型数据，传统育种方法难以实施，亟需基因组学技术破解这一困局。

爱丁堡大学全球农业与食品系统学院联合卢旺达农业与动物资源发展委员会等机构的研究团队，对卢旺达三大乳业产区2,229头杂交奶牛进行全基因组分析，研究成果发表于《BMC Genomic Data》。研究采用Geneseek GGP Bovine 50K/100K SNP芯片技术，结合250头全球参考牛群数据，通过主成分分析(PCA)、混合模型(Admixture)、纯合片段(ROH)检测等方法，系统解析了群体遗传特征。

群体遗传结构分析显示，卢旺达奶牛呈现高度混合特征，平均次要等位基因频率(MAF)为33%。欧洲牛血统占比达72%（Holstein-Friesian 42%、Jersey Island 18%、非岛源Jersey 12%），非洲牛贡献28%（Ankole 7%、N'dama 3%等）。系统发育分析表明，Gir与N'dama品种间遗传距离最大(F_st=0.29)。

遗传多样性评估发现群体平均观测杂合度(Ho)达0.41，显著高于非洲本地牛种（如Gir仅0.21）。通过ROH检测鉴定出1,331个纯合区域，染色体5和20呈现显著富集，包含AVIL、B4GALNT1等新型候选基因。基因组近交系数(F_ROH)平均为0.005，显示当前群体近交风险较低。

功能分析揭示ROH区域包含82个功能基因，涉及繁殖力（TAC3）、产乳（B4GALNT1）、先天免疫（LCP2）和环境适应（RANBP17）等性状。通过牛QTL数据库比对，确认染色体5（54.8-56.8 Mb）和20（0.26-4.68 Mb）区域与产乳量、代谢体重等经济性状相关。

跨区域比较显示，东部和南部省份更倾向饲养Holstein杂交牛，而北部省份保留较高比例Ankole血统。随时间推移，各区域均维持了外来品种与本地牛（约3:1）的平衡杂交策略，这种结构有利于兼顾生产性能和适应力。

该研究首次全面绘制了卢旺达小农户奶牛的基因组图谱，揭示其作为"欧洲-非洲牛基因库"的独特价值。发现的ROH热点区域为开发热带适应性分子标记提供靶点，而低近交水平(F_ROH<0.05)表明当前杂交策略可持续。研究成果对优化热带奶牛育种体系具有双重意义：既可通过基因组选择加速遗传进展，又能指导合理血统搭配以维持适应力。未来可基于该基因组资源，开展基因型-环境互作研究，培育适应气候变化的高产奶牛品系。