荷斯坦奶牛乳房各部分产奶量及泌乳性状的遗传参数估计

《Analytical Biochemistry》：Estimation of genetic parameters for udder quarters milk yield and milking traits in Holstein cattle

本研究基于1891头波兰荷斯坦弗里森奶牛的首乳期数据，利用自动挤奶系统（Lely Astronaut A4）分析牛奶产量、挤奶时间、速度等6项指标的遗传参数和共同环境效应。结果显示，后乳区平均日产奶量较前乳区高1kg，挤奶时间和速度的遗传力介于0.2-0.5，其中电导率（EC）遗传力最高（0.427±0.067）。共同环境效应在挤奶相关指标中较显著（EC最高达0.733±0.054），而 attachment number（AN）和 attachment time（AT）的环境影响更强。研究建议整体乳腺性能作为选育指标更优。

　　这项研究探讨了自动挤奶系统（AMS）在初产奶牛中对奶产量和各乳区挤奶特征的遗传参数评估。研究涉及1891头波兰荷斯坦奶牛，这些奶牛在2013年至2015年间被记录了每日的挤奶数据，其中包括奶产量（MY）、挤奶时间（MT）、挤奶速度（MS）、电导率（EC）、附件次数（AN）和附件时间（AT）等参数。所有奶牛均来自23个商业牧场，使用Lely Astronaut A4自动挤奶机器人进行挤奶，且采用部分混合饲料（PMR）喂养方式，根据每日奶产量调整饲料投喂量。研究使用Wombat软件进行分析，通过随机回归模型评估遗传参数和共同环境效应，为奶牛的遗传改良和精准养殖提供依据。

### 研究背景与意义

近年来，随着自动挤奶系统的广泛应用，研究人员越来越关注奶牛乳区的特性，如电导率和乳头特征，以更好地预测其与奶产量之间的关系。然而，关于乳区级别的数据仍然有限，主要由于采样方法的挑战。AMS能够轻松收集个体乳区的数据，为精准养殖提供了工具。通过分析这些数据，可以更准确地评估奶牛的生产性能和健康状况，提高饲养效率和奶质。

此外，奶牛的生产性能不仅依赖于牧场的基础设施，还与生产过程的优化、奶质提升以及遗传进展密切相关。遗传改良应着眼于功能性性状，如泌乳能力、乳房结构和奶牛健康。本研究通过分析AMS数据，评估了奶产量和挤奶特征的遗传参数，有助于改进奶牛的遗传评估和选择策略，提高畜牧业的可持续性和经济效益。

### 研究方法

研究采用多因素方差分析和重复测量模型，评估不同乳区之间的差异，考虑了牧场、年份、季节、初产日龄和泌乳天数等额外因素。使用Wombat软件的平均信息限制最大似然（AI-REML）算法估计（共）方差分量，以确定遗传参数和共同环境效应。随机回归模型被用来分析这些参数随时间的变化，采用四阶勒让德多项式建模遗传和永久环境效应的变化。

研究数据来自1891头波兰荷斯坦奶牛，这些奶牛的父母来自889头公牛，确保了遗传多样性。数据经过严格的质量控制，排除了缺失值、生物学上不合理的测量值和极端离群值。为了提高遗传参数估计的准确性，研究还考虑了不同泌乳阶段的残差方差异质性。

### 研究结果

研究结果显示，初产奶牛的平均每日奶产量为28.53 ± 8.24公斤，而后乳区平均比前乳区多产奶约1公斤。后乳区的挤奶时间平均比前乳区长约30秒，附件时间也比前乳区长约10秒。电导率（EC）在左后乳区的遗传力最高，达到0.427 ± 0.067，而附件次数（AN）和附件时间（AT）的遗传力最低，分别为0.289 ± 0.034和0.321 ± 0.036。此外，EC和MS的共同环境效应最大，分别为0.733 ± 0.054和0.508 ± 0.077，表明这些性状受环境因素影响较大。

研究还发现，不同泌乳阶段的遗传力和共同环境效应存在显著差异。例如，MY、MT和MS的遗传力在不同乳区和泌乳天数之间变化较大，而AN和AT的遗传力较低。这表明，为了更有效地进行遗传选择，应考虑整体乳房的性能数据，而不是单独乳区的数据。

### 讨论

研究结果表明，不同乳区的性状表现存在差异，这可能与乳房结构和泌乳效率有关。后乳区通常比前乳区产奶更多，挤奶时间也更长，这可能与后乳区的泌乳能力更强有关。电导率作为泌乳健康的一个指标，其遗传力较高，表明它在遗传选择中具有潜在价值。

然而，AN和AT的遗传力较低，说明这些性状受环境因素影响较大，遗传改良的效果可能有限。因此，在进行遗传评估时，应更多关注MY、MT和MS等性状，这些性状的遗传力较高，且共同环境效应适中，有利于精准选择。

此外，研究还发现，泌乳阶段对性状的表现有显著影响。例如，EC在泌乳初期较高，随后逐渐下降，但在泌乳后期再次上升。这种变化模式与之前的研究所见相似，表明EC可以作为评估泌乳健康的一个动态指标。MS在泌乳初期和中期表现稳定，但在泌乳后期有所下降，这可能与泌乳能力的自然变化有关。

### 结论

本研究揭示了不同乳区在奶产量和挤奶特征上的遗传力和共同环境效应的差异。这表明，遗传和环境因素对这些性状的影响各不相同，因此在进行遗传改良时，需要综合考虑这些因素。对于电导率（EC）、挤奶时间（MT）和挤奶速度（MS）等性状，其较高的遗传力和适中的共同环境效应，使其成为遗传选择的重要指标。相比之下，附件次数（AN）和附件时间（AT）的遗传力较低，可能更适合通过环境管理进行优化。

研究建议，在遗传评估中应优先考虑整体乳房的性能数据，而不是单独乳区的数据。这有助于提高遗传改良的效率，并确保选择策略的准确性。同时，研究强调了AMS在收集和分析个体乳区数据方面的优势，为精准养殖提供了技术支持。

### 研究意义与应用

本研究的发现对奶牛养殖实践具有重要意义。首先，它表明泌乳性能和挤奶特征的遗传力和共同环境效应存在显著差异，这意味着在遗传改良过程中，需要根据具体性状的特点制定相应的选择策略。例如，对于EC，其较高的遗传力表明，通过选择具有较高EC的个体，可以有效提高泌乳健康水平，从而减少乳腺炎的发生。

其次，研究结果支持了使用AMS进行个体乳区数据收集的可行性。这种系统能够提供丰富的数据，有助于更精确地评估奶牛的生产性能和健康状况。通过这些数据，可以更有效地优化饲养管理，提高奶产量和奶质，同时减少疾病的发生。

最后，研究还指出，泌乳阶段对性状的表现有重要影响。因此，在进行遗传评估时，应考虑泌乳阶段的变化，以更全面地了解性状的遗传和环境背景。这种综合分析方法能够为奶牛养殖提供更科学的指导，帮助牧场主和育种者制定更有效的选择和管理策略，从而提高畜牧业的整体效益和可持续性。