意大利荷斯坦牛乳凝固特性的遗传与基因组评估：基于公牛和母牛参考群体的优化策略

为解决意大利乳制品工业中牛奶奶酪制作能力的关键问题，研究人员开展了针对意大利荷斯坦牛乳凝固特性（MCP）的遗传与基因组评估研究。通过分析超过400万条记录，建立了多性状重复性动物模型，并利用混合参考群体（公牛+母牛）显著提高了基因组预测的可靠性（平均提升69%）。该研究为通过基因组选择改善中等遗传力性状提供了新思路，同时强调了在参考群体中整合母牛数据对提升遗传评估准确性的重要性。

　　

在意大利，约77%的牛奶用于奶酪生产，其中55%用于受保护原产地命名（PDO）或地理标志保护（PGI）认证的奶酪。牛奶的奶酪制作能力成为乳制品行业的关键指标，而乳凝固特性（Milk Coagulation Properties, MCP）——包括凝乳时间（RCT）、30分钟后凝乳硬度（a₃₀）和凝乳固化时间（k₂₀）——是评估牛奶适合性的核心参数。然而，传统实验室测定方法成本高、耗时长，限制了大规模遗传评估的实施。

针对这一挑战，意大利荷斯坦牛、瑞士褐牛和娟姗牛国家育种协会（ANAFIBJ）的研究团队F. Galluzzo、G. Visentin等开展了一项开创性研究。通过利用中红外光谱（MIRS）预测模型获得的大规模表型数据，结合混合参考群体策略，首次建立了意大利荷斯坦牛MCP性状的遗传和基因组评估体系。该成果发表于《Journal of Dairy Science》，为优化奶酪生产工艺提供了科学依据。

研究采用四项关键技术：1）基于546,944头动物、400万条记录的MIRS预测表型数据清洗；2）多性状重复性动物模型估计遗传参数；3）混合参考群体（3,276头公牛+40,478头母牛）的SNPBLUP模型基因组评估；4）通过LR（线性回归）方法和基因组验证比较不同参考群体效果。

数据与数据编辑

研究分析了2017-2023年的数据，最终保留400万条有效记录。表型趋势显示，CAS和a₃₀逐年上升（有利趋势），而RCT和k₂₀呈不利增长。多胎次分析表明，初产牛RCT比3+胎次短54秒，k₂₀低12秒，提示胎次对MCP有显著影响。

方差组分估计与验证

遗传力估计显示：CAS（0.33）、RCT（0.11）、a₃₀（0.16）、k₂₀（0.15）。RCT与a₃₀存在强负遗传相关（-0.87），k₂₀与a₃₀相关达-0.98。混合参考群体使基因组预测可靠性平均提升69%（从0.453至0.764），分散系数更接近理论最优值1。

母牛数量对结果的影响

逐步减少母牛比例（100%→25%）导致：验证可靠性平均下降9.34%（50%→25%阶段最显著），a₃₀性状从轻微高估（系数<1）转为低估（系数>1），证实母牛数据对稳定性至关重要。

遗传趋势与相关性状

尽管MCP未纳入官方评估，公牛GEBV仍呈现持续改良趋势。遗传相关分析揭示：蛋白浓度与CAS（0.93）、k₂₀（0.67）强相关；乳产量与CAS（-0.37）、a₃₀（-0.24）负相关，但与RCT无显著关联，提示高产可能稀释影响凝固的固形物浓度。

这项研究开创性地证实：1）MIRS预测表型可用于中等遗传力性状的遗传改良；2）混合参考群体策略能显著提升基因组评估准确性；3）当前育种体系已对MCP产生间接选择效应。其意义在于为乳制品行业提供了可操作的基因组选择方案，同时为其他国家开展特色性状评估提供了范式。特别是母牛数据的整合应用，解决了小群体育种中参考样本不足的共性难题，对优化全球乳业遗传评估体系具有深远影响。