荷斯坦牛血漿抗繆勒氏管激素濃度的影響因素分析及遺傳參數估計

萬 濤，王 澳，張海亮，胡麗蓉，趙善江，張翰霖，王 炎，郭 剛，俞 英，王雅春*

(1. 中國農業大學動物科學技術學院，北京 100193； 2. 中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所，北京 100193； 3. 北京首農畜牧發展有限公司， 北京 100029)

抗繆勒氏管激素(anti-Müllerian hormone, AMH)是轉化生長因子β(transforming growth factor-β, TGF-β)超家族中的一種糖蛋白，分子量為140 ku[1]，半衰期為1.5 d[2]。奶牛的AMH特異性表達于健康卵泡的腔前卵泡和小的有腔卵泡的顆粒細胞中[3]，在奶牛的自然發情周期內，AMH的表達在原始卵泡、初級卵泡和次級卵泡中達到高峰，當優勢卵泡被選擇后，AMH的表達開始降低，另外，閉鎖卵泡中不存在AMH的表達[4]。在卵泡發育過程中，AMH可以通過降低卵泡對促卵泡素(follicle-stimulating hormone, FSH)的敏感性而抑制FSH對卵泡生長的刺激作用[5]，調節卵泡的募集，避免過早耗盡卵泡儲備[6]。Ireland等[7]研究表明，牛血漿AMH濃度與有腔卵泡數目(antral follicle count, AFC)高度正相關。因此，血漿AMH濃度通常可作為評估卵巢儲備能力的一種可靠標志物[8]。

奶牛個體血漿AMH濃度在整個發情周期變化相對穩定，獨立于卵泡發生波而存在，測定值有效期至少1年[4]。因此，使用奶牛發情周期內任意一個時期的血漿AMH濃度測定值進行表型分析均有一定參考價值[9]。部分研究表明，奶牛品種和胎次對血漿AMH濃度影響顯著，而泌乳天數、奶牛分群情況、體況評分、產后周數及采樣季節對血漿AMH濃度無顯著影響[10-11]。加拿大和美國荷斯坦牛群體血漿AMH濃度估計遺傳力分別為(0.46±0.31)[10]和(0.43±0.07)[12]，屬高遺傳力。有研究指出，高濃度AMH的牛妊娠率較高，低濃度AMH的牛在妊娠后30～65 d的妊娠損失發生率較高，這表明泌乳奶牛血漿AMH濃度與繁殖指標呈正相關關系[11]。所以通過對奶牛群體中高濃度AMH個體的選擇，可能能夠提高奶牛群體的繁殖性能。

國內尚未見對奶牛群體血漿AMH濃度遺傳規律的相關研究。因此，本研究利用奶牛血漿AMH濃度的測定數據，探究中國荷斯坦牛群體中血漿AMH濃度的影響因素，并估計該牛群血漿AMH濃度的遺傳參數，為后續奶牛群體血漿AMH濃度遺傳規律研究奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 數據來源

試驗群體來自北京地區某規模化牛場，共398頭中國荷斯坦泌乳牛。所有試驗牛按照奶牛飼養標準[13]進行散欄飼喂，根據自然發情周期進行人工授精。奶牛生產性能測定(dairy herd improvement, DHI)數據來自北京奶牛生產性能測定中心，包括試驗牛胎次、產犢日期、父號、母號，妊娠天數記錄來自牛場管理軟件。本研究中，試驗牛的系譜來自中國奶業協會，用于遺傳分析的最終系譜共包含915頭牛，其中母牛787頭，公牛128頭。

1.2 血漿AMH濃度測定方法

使用一次性采血針和抗凝真空采血管分別于2019年7月24日(夏季)、2019年11月9日(秋季)和2020年1月5日(冬季)采集試驗牛尾靜脈血樣10 mL共625份，其中夏季血樣219份，秋季血樣184份，冬季血樣222份。每頭牛平均采集1.5次血樣，最多采集3次血樣，最少采集1次血樣。

血液采集完后，經離心(3 000 r·min-115 min)獲得上層血漿。將獲得的血漿送至北京萊博泰瑞科技發展有限公司(北京)，采用ELISA酶免法測定血漿AMH濃度。

1.3 數據整理

在建立模型進行數據分析時，將泌乳天數劃分為3個泌乳階段，分別為泌乳早期(≤ 100 d)、泌乳中期(101～200 d)和泌乳后期(≥ 201 d)[14]。

將妊娠天數劃分為3個妊娠階段，分別為妊娠前期(≤ 120 d)、妊娠中期(121～210 d)和妊娠后期(≥ 211 d)[15]。由于妊娠后期觀察數過少，將其與妊娠中期進行合并。并將奶牛未妊娠階段(記為0 d) 歸為一組。

由于血漿AMH濃度數據正態性檢驗的概率值小于0.05，不服從正態分布，因此對數據進行對數轉換以近似滿足正態分布，轉換公式如下：

Y=lnX

式中，Y為轉化后奶牛血漿AMH濃度的觀測值，X為原始奶牛血漿AMH濃度的觀測值。

1.4 統計分析

1.4.1 血漿AMH濃度影響因素分析 使用SAS 9.2軟件MIXED過程對血漿AMH濃度的影響因素進行分析，多重比較采用Bonferronit檢驗，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著。

Yijklmn=μ+Seasoni+Parityj+PDk+DIMl+Cowm+eijklmn(模型1)

1.4.2 血漿AMH濃度遺傳分析 基于DMU軟件的DMUAI，采用單性狀動物模型對AMH濃度進行遺傳分析，估計AMH濃度的遺傳參數，遺傳分析模型如模型2所示。

Y=Season+PE+A+E(模型2)

1.4.3 血漿AMH濃度與繁殖性狀的近似遺傳相關 基于模型2估計獲得奶牛血漿AMH濃度性狀估計育種值，并匹配相同群體中繁殖性狀的估計育種值及其可靠性，根據以下公式計算奶牛血漿AMH濃度與繁殖性狀之間的近似遺傳相關及其標準誤。本研究涉及的繁殖性狀包括初產日齡(age at the first calving, AFC)、初配日齡(age at the first service, AFS)、經產牛產犢難易性(calving ease in cow, CE_C)、青年牛產犢難易性(calving ease in heifer, CE_H)、產犢后首次配種間隔(interval from calving to the first service, ICF)、經產牛首末配種間隔(interval from the first to the last inseminations in cow, IFL_C)、青年牛首末配種間隔(interval from the first to the last inseminations in heifer, IFL_H)、經產牛死產率(stillbirth in cow, SB_C)和青年牛死產率(stillbirth in heifer, SB_H)等，上述性狀的遺傳評估模型和性狀定義細節參照陳紫薇等[18]和Liu等[19]的研究。

其中，PEV為估計育種值的標準誤，rgi,j表示性狀i和性狀j之間的近似遺傳相關，RLi和RLj分別為性狀i和性狀j的估計育種值可靠性，ri,j為性狀i和性狀j估計育種值之間的皮爾遜相關系數，n為用于計算近似遺傳相關的個體數。

2 結 果

2.1 血漿AMH濃度描述性統計

本研究中，625頭荷斯坦牛的血漿AMH濃度呈右偏態分布，如圖1所示，AMH濃度平均值為(96.30±14.25) ng·L-1，最大值為178.39 ng·L-1，最小值為57.06 ng·L-1，中位數為94.16 ng·L-1。

2.2 血漿AMH濃度影響因素分析

利用模型1分析各因素對奶牛血漿AMH濃度的影響，結果如圖2所示。采樣季節對血漿AMH濃度有極顯著影響(P<0.01)，其中夏季血漿AMH濃度顯著高于秋季和冬季，秋季血漿AMH濃度顯著高于冬季。胎次(P=0.45)、妊娠天數分組(P=0.52)以及泌乳天數分組(P=0.56)對血漿AMH濃度均無顯著影響。

圖1 荷斯坦牛血漿AMH濃度分布Fig.1 The distribution of plasma AMH concentration in Holstein cows

2.3 血漿AMH濃度的遺傳參數估計

利用模型2估計荷斯坦牛血漿AMH濃度的方差組分，由表1可知，本研究荷斯坦牛群體血漿AMH濃度的遺傳力估計值為(0.10±0.08)，屬于中等遺傳力[16](0.1

本研究中，荷斯坦牛血漿AMH濃度與部分繁殖性狀的近似遺傳相關如圖3所示。由圖3可知，奶牛血漿AMH濃度與產犢后首次配種間隔、經產牛首末配種間隔、青年牛首末配種間隔、經產牛死產率和青年牛死產率呈中高遺傳相關；奶牛血漿AMH濃度與青年牛首末配種間隔近似遺傳相關最高，為(0.61±0.04)；奶牛血漿AMH濃度與青年牛產犢難易性近似遺傳相關最低，為(-0.05±0.05)。

3 討 論

3.1 奶牛血漿AMH濃度

本研究結果顯示，荷斯坦牛血漿AMH濃度為96.30 ng·L-1，與其他同類研究的結果((320.3±251.1)ng·L-1[11]，(438.50±604.33) ng·L-1[12])相比差異較大。值得注意的是，上述報道的奶牛血漿AMH濃度的標準差與變異系數較大[11-12]，本研究所測定的血漿AMH濃度平均值處于上述研究的變異范圍內。Ribeiro等[11]研究表明，荷斯坦牛群體(264 ng·L-1)與荷斯坦牛和娟珊牛的雜交品種群體(298 ng·L-1)的血漿AMH濃度差異顯著，Batista等[23]的研究中，瘤牛(內洛爾牛，930 ng·L-1)與普通牛(荷斯坦牛，300 ng·L-1)間血漿AMH濃度差異更大，推測有可能是由于不同群體的遺傳基礎及養殖環境不同，造成中國荷斯坦牛群體與國外荷斯坦牛群體的血漿AMH濃度存在差異，可進一步擴大數據量進行試驗，以研究奶牛血漿AMH濃度與群體遺傳基礎的關系。

3.2 奶牛血漿AMH濃度的影響因素

本研究結果顯示，奶牛群體血漿AMH夏季采樣濃度最高，而在冬季濃度最低，這與Gobikrush-anth等[10]報道的采樣季節對血漿AMH濃度無顯著影響的結果不同，可能是由于Gobikrushanth等[10]研究中的牛場處于加拿大西部地區，夏季和冬季氣溫均低于北京地區，北京地區奶牛受熱應激影響較大，并且兩牛場牛舍管理不同，從而導致血漿AMH濃度差異較大。由于試驗條件限制，本研究中荷斯坦牛胎次僅有1胎和2胎，兩者的血漿AMH濃度無明顯差異。部分研究[10-11]表明，奶牛胎次的二次方對血漿AMH濃度影響顯著，其中奶牛2胎時血漿AMH濃度達到最高，1胎時血漿AMH濃度最低。因此，為了進一步分析胎次對中國荷斯坦牛血漿AMH濃度的影響，還需擴大數據量與試驗群體的覆蓋范圍。

柱狀圖上方字母相異表示差異顯著(P<0.05),含相同字母或無字母表示差異不顯著(P>0.05)The different letters above the bar chart indicate significant differences(P<0.05), and same letter or no letter indicate no significant difference(P>0.05)圖2 荷斯坦牛血漿AMH濃度的影響因素Fig.2 The influencing factors of plasma AMH concentration in Holstein cows

表1 荷斯坦牛血漿AMH濃度遺傳參數估計

3.3 血漿AMH濃度遺傳分析

本研究通過遺傳分析發現，中國荷斯坦牛血漿AMH濃度遺傳力為(0.10±0.08)，低于國外的一些研究報道(0.46±0.31[10]，0.43±0.07[12])，這可能是由于不同群體的遺傳基礎不同和本研究的試驗群體規模較小導致。此外，Gobikrushanth等[10]研究中所采集的樣本是來自產后7 d左右的泌乳奶牛，Nawaz等[12]研究中所采集的樣本是來自青年牛，而本研究的奶牛群體全部為泌乳期的奶牛，各研究中不同的測定時期也導致AMH濃度的遺傳基礎存在差異。值得注意的是，本研究發現血漿AMH濃度與部分繁殖性狀(產犢后首次配種間隔、經產牛首末配種間隔、青年牛首末配種間隔、經產牛死產率和青年牛死產率等)的近似遺傳相關系數在0.3～0.7之間，AMH濃度與繁殖性狀存在較強的遺傳相關。有研究指出血漿AMH濃度可以作為一種標志物評估奶牛卵巢儲備能力[8]；薛建華等[24]研究發現，奶牛血漿AMH濃度與超排獲得胚胎總數呈高度相關，上述研究均表明血漿AMH濃度具有預測奶牛繁殖性能的潛力。此外，有研究指出，高濃度血漿AMH的奶牛群體妊娠率相對于低濃度血漿AMH的奶牛群體更高[10-11]。綜上，血漿AMH濃度與奶牛的繁殖性能之間存在密切的關聯，兩者之間的詳細關系還有待進一步深入研究。

AFC. 首次產犢日齡；AFS. 首次配種日齡；CE_C. 經產牛產犢難易性；CE_H. 青年牛產犢難易性；ICF, 產犢后首次配種間隔；IFL_C. 經產牛首末配種間隔；IFL_H. 青年牛首末配種間隔；SB_C. 經產牛死產率；SB_H，青年牛死產率AFC. Age at the first calving; AFS. Age at the first service; CE_C. Calving ease in cow; CE_H. Calving ease in heifer; ICF. Interval from calving to the first service; IFL_C. Interval from the first to the last inseminations in cow; IFL_H. Interval from the first to the last inseminations in heifer; SB_C. Stillbirth in cow; SB_H. Stillbirth in heifer圖3 荷斯坦牛血漿AMH濃度與繁殖性狀的近似遺傳相關Fig.3 The approximate genetic correlations between plasma AMH concentration and reproductive traits in Holstein cows

4 結 論

本研究對北京地區荷斯坦泌乳牛血漿抗繆勒氏管激素(anti-Müllerian hormone, AMH)濃度進行了測定和影響因素分析，并初步估計了AMH濃度的遺傳參數。發現采樣季節對血漿AMH濃度存在極顯著影響，血漿AMH濃度屬于中等遺傳力性狀，遺傳力為(0.10±0.08)，血漿AMH濃度與部分繁殖性狀(產犢后首次配種間隔、經產牛首末配種間隔、青年牛首末配種間隔、經產牛死產率和青年牛死產率)存在中高遺傳相關，遺傳相關系數介于0.3～0.7。本研究為深入探究血漿AMH的遺傳基礎及其與繁殖性狀的關系提供了有價值的信息，為奶牛繁殖性能的選育提供了新的思路。

致謝感謝中國農業大學動物科學技術學院學生楊明路、竹磊、安濤和陳少侃等在數據采集環節對本試驗提供的幫助！