通过将生产性能与瘤胃微生物群驱动的育种方法相结合，优化肉牛甲烷减排的选育策略

《Genetics Selection Evolution》：Optimisation of selection for methane mitigation by integrating production traits with ruminal microbiome-driven breeding in beef cattle

　　

摘要

背景

降低甲烷产生的育种工作面临的一个挑战是，需要持续对每头动物进行测量，成本较高。为解决这一问题，人们开发并研究了一种基于微生物组的育种方法，旨在找出与甲烷产生相关的最具信息量的微生物基因。分析时考虑了基于肉牛数据的不同基因组选择方案：（i）是否纳入日采食量、日均增重、冷宰体重等生产性能指标；（ii）评估了不同组合的微生物基因——那些最能预测甲烷产生相关宿主遗传特性的基因，同时考虑是否限制其与日均增重存在正相关关系。

结果

甲烷产生的遗传力较高（0.56），我们找到了43种微生物基因，其丰度可通过电子传递和辅酶A合成等功能与甲烷产生相关。利用这43种微生物基因通过基于微生物组的育种方法挑选出10%的动物，每代可实现18%的甲烷减排效果，略高于通过呼吸室测量甲烷值后直接选育所达到的17%的减排率。将生产性能指标纳入基于微生物组的育种体系后，甲烷减排率可提升至23%，但同时日均增重会下降14%。为避免日均增重和冷宰体重下降，在基因层面控制剩余甲烷产生，可实现15%的甲烷减排效果，同时剩余采食量还能提高5%。仅依据与甲烷产生和日均增重均呈正相关的微生物基因特征进行基于微生物组的育种，也能实现14%的甲烷减排效果。

结论

甲烷产生的高遗传力为旨在降低甲烷产生的动物育种计划提供了可能。然而，仅以降低甲烷产生为目标进行选育，会导致关键生产性能指标出现显著不良变化。因此，有必要采用特定的选择标准，比如剩余甲烷产生水平，从而在减少甲烷排放的同时避免生产性能指标出现负相关变化。尤其建议采用基于与甲烷产生降低和日均增重提升均呈正相关的微生物基因的基于微生物组的育种方法，以此直接提升瘤胃微生物代谢效率，通过成本效益较高的育种方式实现可持续的牛肉生产。