我國奶牛遺傳病發展現狀

王銅銅，郭　英，任立明，費　菁，李　寧，于政權，2，孟慶勇，2（.中國農業大學農業生物技術國家重點實驗室，北京海淀0093；2.國家奶牛產業技術體系，北京海淀0093）

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我國奶牛遺傳病發展現狀

王銅銅1，郭英1，任立明1，費菁1，李寧1，于政權1，2，孟慶勇1，2
（1.中國農業大學農業生物技術國家重點實驗室，北京海淀100193；2.國家奶牛產業技術體系，北京海淀100193）

奶牛遺傳病是指由奶牛遺傳物質發生改變引起的可以由親代傳遞給子代的疾病，近年來，隨著我國奶業發展水平的不斷提升，奶牛品種改良進程也在不斷加快，在對奶牛遺傳性狀的不斷優化和改良過程中，人工授精等技術得到廣泛應用，奶牛的近交系數不斷增大，從而造成奶牛遺傳病的發生隨之愈演愈烈，目前我國正處于奶業發展的重要時期，亟需加快推進奶牛良種化進程，奶牛遺傳病的存在嚴重影響奶牛的遺傳進展，阻礙我國奶業健康發展。

1　常見奶牛遺傳病

目前，已報道的牛遺傳病共400余種，其中美國荷斯坦牛協會公牛系譜記錄的遺傳疾病共有13類，包括牛頭犬?。˙ulldog）、牛白細胞黏附缺陷癥（BLAD）、脊柱畸形綜合征（CVM）、矮小?。―warf?ism）、無毛（Hairless）、皮膚缺陷病（IS）、紅齒病（PT）、紅色因子（RF）、并蹄病（Mulefoot）、尿苷酸合酶缺乏癥（DUMPS）、無角（Polled）、孕期延長（Pro?longed gestation）、Red hair color和Black/Red[1]。除此之外，常見的奶牛遺傳病還有瓜氨酸血癥（CN）、凝血因子XI缺失、支鏈酮酸尿癥（MSUD）等[2]。我國奶牛遺傳病發生基本與國外遺傳病傳播相一致，目前國內常見的危害性較大的奶牛遺傳病主要有脊柱畸形綜合征、牛白細胞黏附缺陷癥、瓜氨酸血癥、尿甘酸合酶缺乏癥等。

脊柱畸形綜合征（CVM）最早于1999年由丹麥科學家Agerholm報道，是在荷斯坦牛群中存在的一種常染色體隱性遺傳疾病，之后該疾病在美國、荷蘭、日本等國牛群中相繼被發現。該疾病發生是由于奶牛3號染色體（BTA3）上的SLC35A3基因外顯子4的第559位的單堿基發生突變（G/ T）導致的第180位的氨基酸由纈氨酸突變為苯丙氨酸，從而造成患病胎兒的早期流產、早產、死胎或者犢牛出生后短期內死亡以及犢牛脊柱彎曲畸形、胸椎頸椎短小和掌指關節和跖趾關節對稱性收縮和彎曲等[3-4]，由此導致的母牛產犢間隔延長、產奶量下降以及母牛淘汰和更替等增加了奶牛的飼養成本，對奶業生產造成間接的經濟損失。

牛白細胞黏附缺陷癥（BLAD）是一種與人白細胞黏附缺陷癥（LAD-1）病因相同的疾病，多發生于1～14月齡荷斯坦牛，是常染色單基因隱性遺傳病，最早于1983年在1頭荷斯坦小母牛發生，是由CD18基因（編碼整合素β亞單位）第2外顯子的第55位堿基突變導致的白細胞表面β2整合素表達明顯減少或缺乏，從而造成的白細胞黏附及相關的功能（包括吞噬和趨化作用）缺陷[5]?；寂Ｖ饕憩F為持續性或重復性感染，口腔黏膜、齒齦、舌黏膜等壞死性潰瘍，損傷恢復困難，生長發育受阻等[6-7]。

瓜氨酸血癥（CN），又稱琥珀酸合成酶缺失癥，最早于1986年在澳大利亞的荷斯坦牛群中發現，是一種導致奶牛尿循環代謝紊亂的常染色體單基因隱性遺傳缺陷病，該疾病發生是由于精氨酸琥珀酸合成酶基因突變導致其編碼的精氨酸琥珀酸合成酶缺失85個氨基酸，從而使患牛體內瓜氨酸不能正常合成精氨酸琥珀酸而在體內大量蓄積，造成尿循環代謝障礙[8]。病牛在胎兒期表現正常并且能夠正常出生，但在出生后不久即表現出精神沉郁、抽搐、失明、驚厥等精神癥狀，一般于5日內死亡，死亡率可達100%[9]。

尿甘酸合酶缺乏癥（DUMPS），1987年最早在美國荷斯坦牛中發現，屬于常染色體單基因隱形突變，該疾病發生是由于奶牛1號染色體上發生單基因突變嗎，從而導致的基因編碼產物尿甘酸合酶缺失76個氨基酸，使其酶催化功能喪失，并由此造成血液中瓜氨酸含量增多，尿素循環受阻，引發高氨血癥，最終導致母牛在懷孕40 d左右時流產，或者是犢牛在出生后1周內死亡[10]。

據報道新生犢牛先天性缺陷的發生頻率為0.2%～3%，其中40%～50%發生死產[11]，但是由遺傳缺陷造成的胚胎死亡往往被診斷為母牛早產或流產，較少關注是否為遺傳缺陷原因，從而造成奶牛遺傳病可以在牛群中長時期傳播而不能消除。奶牛遺傳病的存在一方面可以造成諸如胎兒死亡和流產、犢牛出生后死亡以及病牛的生產性能和利用價值降低等直接經濟損失，另一方面一旦遺傳病得以傳播，隱性攜帶者的檢出和淘汰以及良種奶牛的選育工作都將耗費極大的人力物力，造成不必要的間接經濟損失。

2　我國奶牛遺傳病廣泛傳播原因

奶牛遺傳病的廣泛傳播是由多種因素共同作用造成的，首先，奶牛遺傳病的自身特點決定其易于傳播，在美國荷斯坦牛協會公牛系譜記錄的13種遺傳疾病中，除Polled為常染色體顯性遺傳外，其余均為常染色體隱性遺傳，這類疾病只有隱性純合子奶牛才表現出病癥，而攜帶者具有正常性狀，一旦帶有遺傳缺陷的公牛凍精得到大規模使用，其基因缺陷會在牛群中快速傳播，如奶牛遺傳病CVM的最初攜帶者Penstate Ivanhoe Star（注冊號1441440）出生于1974年，其后由于其兒子及后代具有優良的生產性能，并且人工授精的廣泛應用使其基因得以廣泛傳播，然而，直至2000年CVM才被發現，隨后丹麥、美國等世界多個國家陸續開始對CVM攜帶者進行檢測和淘汰，然而，至2010年美國仍有約25%的公牛是CVM攜帶者，而由此基因純合造成的母牛流產等已對世界奶業造成巨大損害[12]。

其次由于我國每年從澳大利亞、新西蘭等國引入大量凍精、胚胎和種牛，但是在種牛引進過程中對隱性遺傳病的檢查和鑒定不足，導致我國在充分利用國際優秀種質資源的同時，國外存在的奶牛遺傳病能夠在較短時期內迅速涌入國內，不僅如此，由于我國長期以來對奶牛遺傳病的不重視，導致我國對遺傳病國際動態跟進不及時，有資料顯示，2000年10月份丹麥及多個國家陸續開始禁止所有經DNA測定為CVM陽性的公牛用于人工授精或出口，但是我國2000-2002年出生的種牛仍大量與CVM攜帶者有親緣關系[13]，部分公牛站1999年后出生的公牛甚至出現90%～ 100%與CVM攜帶者有親緣關系。

另外，長期以來我國育種工作者沒有深刻意識到遺傳病可能造成的經濟損失，奶牛育種的注意力主要集中于奶牛的生產性能、產奶能力等方面，而對奶牛遺傳病的相關研究尚處于起步階段，目前，部分奶牛遺傳病分子機制已闡述清楚，并已有相關檢測方法可以對其進行鑒定和檢測，但是諸如：無毛癥、皮膚不全癥、紅齒病等遺傳病其分子遺傳機制尚未清楚，目前仍只能根據表型進行判斷，而對于未表現出明顯癥狀的遺傳缺陷攜帶者尚無有效鑒定檢測方法[14]。在這種情況下，一旦種牛為某遺傳缺陷攜帶者，人工授精、超數排卵、受精卵移植等現代繁殖技術即可將該遺傳缺陷快速傳播。

3　我國奶牛遺傳病防控現狀

遏制奶牛遺傳病廣泛傳播現狀，減少奶牛遺傳病造成的經濟損失首先應加強對奶牛遺傳病的重視，我國廣大科研工作者及育種人員應深刻意識到奶牛遺傳病的存在可能對奶業發展帶來的嚴重損失，逐步改變奶牛改良工作只集中于產奶能力、生產性狀等的現狀，加強對奶牛遺傳病的重視，不斷改進奶牛遺傳病檢測方法，并可以在政府相關政策形成初期，通過多種形式提出重視奶牛遺傳病，加強遺傳病檢測的建議。政府相關部門應加大對奶牛遺傳病監測和投入力度，逐步建立我國奶牛遺傳缺陷早期診斷和監控體系，同時在已建立的全國奶牛數據處理中心的基礎上進一步完善全國種牛信息數據庫，健全良種奶牛登記制度，對危害較大的奶牛遺傳病如CVM、BLAD等可開展全國范圍內的強制性測定，并可以借鑒美國等奶業發達國家的有害基因攜帶者標記制度，對攜帶遺傳缺陷的種牛進行標記[15]，逐步剔除帶有遺傳缺陷奶牛，停用并銷毀攜帶者公牛凍精，通過多種措施的共同施行，逐步降低我國奶牛遺傳病發生率，保障我國奶業健康發展。

其次，奶牛遺傳病的檢測和鑒定離不開技術的支持，目前，對奶牛遺傳病的檢測主要分為兩種：一種是利用孟德爾遺傳定律，通過檢測遺傳缺陷在奶牛世代間傳遞規律進行判斷，但是該檢測方法耗時較長，且無法做到早期檢測，不利于及時篩查出遺傳缺陷。另一種是利用分子學檢測技術對奶牛進行遺傳物質水平上的檢測，目前PCR-Sequencing、PCR-SSCP、PCR-RFLP、CREA、RPA、膠體金、基因芯片等技術均可應用于奶牛遺傳病檢測，其中最常用的奶牛遺傳病分子學檢測技術主要是PCR-SSCP和PCR-RFLP，PCR-SSCP技術是將PCR技術與SSCP技術相結合，利用不同單鏈DNA構象不同檢測基因點突變和短序列缺失的一種方法，該方法目前已應用于CVM、CN等的檢測[16]；PCR-RFLP是用PCR擴增目的DNA后，利用特異性內切酶將擴增產物消化切割成不同大小片段，之后通過凝膠電泳分辨出變異DNA與正常DNA，該技術已用于BLAD、DUMP、CN等疾病診斷[17-18]。隨著我國奶牛群體的不斷擴大，建立針對不同遺傳缺陷的高靈敏度、準確性的高通量、自動化檢測方法對于我國奶業健康發展意義重大。

另外，進一步完善我國奶牛引種檢測程序，加強對進口種牛、胚胎、精液的遺傳病的檢測，在奶牛引種前應充分了解奶牛系譜資料，對危害較大的奶牛遺傳病進行強制性檢查，停止進口無系譜奶牛，我國農業部于2011年11月發布的《肉用種牛及冷凍精液和胚胎進口技術要求（試行）》明確規定，申請從境外引進的種牛、冷凍精液和胚胎的需提供出口國法定機構出具的記錄完整三代（父母代、祖代、曾祖代）系譜資料，并且不得攜帶CVM、BLAD、MF、DUMPS、CN、AS等主要遺傳缺陷基因，出口方應對上述遺傳缺陷基因在系譜上標識或在銷售合同中明確約定，該辦法的實行可以有效避免多種遺傳缺陷基因繼續涌入國內，有利于我國逐步淘汰帶有以上遺傳缺陷奶牛，進一步優化我國良種奶?；驇?。與此同時，我國應隨時掌握國際奶牛遺傳病研究動態，積極引入國外先進檢測方法，對國外新發現的奶牛遺傳缺陷及時做出應答，避免國外奶牛遺傳病傳入國內，保證我國在充分利用國外優秀奶牛資源的同時，不受到國外奶牛遺傳病的影響。

除此之外，應逐步加強我國自身良種奶牛繁育，制定科學合理的選配計劃，充分了解種牛系譜，通過后裔測定和種牛全基因組檢測等多種方法對種牛進行遺傳評定，選用無遺傳缺陷的種牛、胚胎和精液，盡量減少奶牛近親交配，提高我國良種奶牛水平。至2013年底我國共建成種公牛站44個，存欄種公牛4 403頭，涉及31個品種，年生產凍精5 138.5萬劑，為加速我國奶牛良種化進程，國家于2005年出臺奶牛良種補貼政策，對使用優質種公牛冷凍精液進行品種改良的養殖者進行補貼，2012年中國奶牛協會根據農業部《關于申報新增種公牛和選擇2012年畜牧良種補貼供精種公牛的通知》（農牧畜便函[2012]第16號）文件精神，利用我國自己構建的奶牛參考群體和基因組選擇技術平臺，開展了荷斯坦種公牛全基因組檢測服務，初步實現初生公牛的早期選擇，提高了奶牛種公牛的平均選育效益，有利于進一步推進我國奶牛良種化進程。

4　展望

遺傳物質變異是在自然選擇中生物實現進化的必然過程，然而，隨著人們對奶牛高產等性能的不斷追求以及人工授精技術的廣泛應用，奶牛的近交系數不斷增大，有效群體數量不斷降低，由此導致奶牛遺傳病的發生也逐漸升高。奶牛遺傳病的廣泛存在造成的母牛流產、死產等問題已對我國奶業造成不必要的經濟損失，保障我國奶業持續健康發展必須加強對奶牛遺傳病的重視，逐步減少奶牛遺傳病發生率。我國于2007年下發了《國務院關于促進奶業持續健康發展的意見》（國發〔2007〕31號），并提出“抓緊制定奶牛遺傳改良計劃，切實做好良種登記和奶牛生產性能測定等基礎性工作”的要求，2008年4月18日農業部在此基礎上制定并下發了《中國奶牛群體遺傳改良計劃（2008-2020年）》，旨在進一步推進我國奶牛遺傳改良工作穩步發展，加快種公牛培育進程[19]，在此形勢下，我國廣大奶牛育種人員和科研人員，應在加強奶牛遺傳改良的同時，充分認識到奶牛遺傳病的重要性，加強對奶牛遺傳病的篩查，逐步降低奶牛遺傳病發生率，從而保障我國奶業持續健康發展。

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中圖分類號：S858.23

文獻標志碼：A

文章編號：0529-6005（2016）05-0066-03

收稿日期：2015-07-14

基金項目：國家奶牛產業體系（CARS-37）

作者簡介：王銅銅（1990-），女，碩士生，研究方向為獸醫病理學，E-mail：vetwangtongtong@163.com

通訊作者：孟慶勇，E-mail：qymeng@cau.edu.com