吉罗兰多牛线性体型性状与生产性状间的遗传相关分析

《Journal of Dairy Science》：Genetic correlation among linear type traits and productive traits in Girolando cattle

　　

研究人员采用双性状模型估计了线性体型性状（包括体况、乳用特征、尻部、肢蹄及乳房性状）、产奶量及寿命的遗传参数，并评估了两种选择策略下的直接和间接选择反应：（1）吉罗兰多育种计划中预设的选择指数；（2）基于本研究估计的遗传参数构建的优化指数。线性性状的遗传力估计值在0.01至0.33之间，生产性状在0.04至0.13之间。线性性状间的遗传相关系数介于-0.73至0.97之间，而线性性状与生产性状之间的遗传相关系数介于-0.50至0.69之间。乳房相关性状与寿命表现出最强的关联，其中前乳房附着(FUA)始终是最具指示性的指标。总体而言，基于数据的且结合生物学信息的指数能够改善吉罗兰多牛育种计划中的生产力和功能寿命。

研究背景与意义

热带地区的奶牛生产面临高温、季节性牧草供应及特定管理等复杂环境挑战。在巴西，杂交育种是克服这些限制的基础策略，其中吉罗兰多(Girolando)牛结合了荷斯坦牛的高产潜力与瘤牛（Gyr）的耐热性和粗饲适应性，成为当地最主要的乳用品种。传统的育种计划往往侧重于产奶量等生产性状，但这常导致奶牛寿命缩短、健康与繁殖问题频发，进而增加了治疗与替换成本，降低了整体盈利能力。因此，如何在提高生产力的同时兼顾奶牛的结构健全性与功能寿命，是当前育种研究亟待解决的关键科学问题。本研究旨在量化吉罗兰多牛线性体型性状与生产性状间的遗传关系，并评估不同选择指数在联合选育中的有效性，从而为优化国家吉罗兰多牛育种计划提供科学依据。

关键技术方法

本研究的数据来源于吉罗兰多遗传改良计划(PMGG)的现有数据库。表型数据涵盖了不同荷斯坦遗传比例的杂交牛，包括20个线性体型性状（涉及14498头动物）、305天产奶量（涉及322721次泌乳记录）以及3项寿命指标（涉及123928条记录）。基因组数据包含30958头动物，经过质控后保留了45889个SNPs用于分析。研究人员采用单步基因组最佳线性无偏预测(ssGBLUP)动物模型，利用限制性最大似然法(REML)估计方差组分。针对产奶量和寿命等目标性状，研究人员构建了预设指数和优化指数，并通过计算相关反应来评估不同选择策略的预期遗传增益。

研究结果

描述性统计与遗传力

研究结果显示，体况性状的遗传力最高（0.17至0.33），而肢蹄性状的遗传力最低（0.01至0.06）。在寿命指标中，累计泌乳天数(LONG2)和完成泌乳次数(LONG3)比累计产奶量(LONG1)具有更高的遗传力，更适合作为选育目标。此外，肢蹄性状的平均评分偏离了理想值，表明该群体在此方面仍需加强选择压力。

线性性状GEBV间的相关性

线性性状间的遗传相关系数介于-0.73至0.97之间，表型相关性则较低（-0.31至0.60）。体况、乳用特征和尻部性状之间存在较高的正相关，这有利于综合选择，但也需注意避免因强相关性导致的过度发育。前乳房附着(FUA)与后乳房高度(RUH)呈显著正相关，表明优良的乳房附着结构有助于增加分泌组织的空间。

线性性状与生产性状的遗传相关

产奶量(MY)

产奶量与寿命指标LONG1呈极强的遗传正相关（0.89），验证了利用早期产奶量进行间接选择的合理性。在与线性性状的关联中，体深(BD)、乳用特征(DF)、前肢(FL)、乳房裂(UC)和后乳房宽度(RUW)与产奶量呈有利的正相关。特别是后乳房宽度(RUW)，不仅与产奶量相关度高，且与其他性状的遗传纠葛较少，是改善产奶量的优良辅助性状。

寿命性状(Longevity)

不同寿命指标与线性性状的遗传相关模式存在差异。总体来看，乳用特征(DF)与寿命呈负相关，这可能反映了高产与长寿之间的生物学拮抗作用。相反，前乳房附着(FUA)是所有性状中与寿命关联最强且最有利的辅助性状，其结构稳定性对维持多胎次泌乳至关重要。此外，蹄角度(FA)和后肢侧视(RLS)等肢蹄性状也对寿命有显著影响。

基于线性性状的选择指数：评估生产性状的相关反应

预设指数

吉罗兰多育种计划当前使用的预设指数均优于单一性状的直接选择。其中，乳房系统指数在平衡产奶量与寿命方面表现最佳，其相关反应比直接选择提高了至少18%。乳用特征指数虽然对产奶量提升显著，但在寿命改善方面略逊一筹。

优化指数

基于遗传参数构建的优化指数表现优于预设指数。通用指数（包含体深、乳用特征、前肢、乳房裂、后乳房宽度）在提升产奶量和完成泌乳次数方面效果显著。而通过反向剔除法构建的精简指数（针对不同寿命指标分别筛选4至6个关键性状），在保持较高选择准确率的同时，实现了15%至36%的更高寿命增益。

讨论与结论翻译

讨论部分指出，尽管生产性状和肢蹄性状由于遗传力低而难以通过直接选择取得快速进展，但利用线性性状作为代理性状进行间接选择是行之有效的策略。前乳房附着(FUA)被确认为评估寿命的最关键指标。研究还强调了在选择过程中需注意性状间的拮抗作用，例如避免为了追求极端的后乳房宽度而牺牲其他功能性状的平衡。

结论部分总结道：该研究证实了目标性状存在足够的遗传变异以支持直接选择，但生产性状和肢蹄性状仍具挑战性。产奶量与体深、乳用特征等密切相关，而寿命则与乳用特征、蹄角度及前乳房附着等紧密相关。基于群体特异性遗传参数构建的新指数（尤其是针对累计泌乳天数的精简指数）在相关反应上持续优于预设指数，这为吉罗兰多牛的精准育种决策提供了有力支持。