我國奶牛遺傳病發(fā)展現(xiàn)狀

王銅銅，郭　英，任立明，費(fèi)　菁，李　寧，于政權(quán)，2，孟慶勇，2（.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京海淀0093；2.國家奶牛產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系，北京海淀0093）

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我國奶牛遺傳病發(fā)展現(xiàn)狀

王銅銅1，郭英1，任立明1，費(fèi)菁1，李寧1，于政權(quán)1，2，孟慶勇1，2
（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京海淀100193；2.國家奶牛產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系，北京海淀100193）

奶牛遺傳病是指由奶牛遺傳物質(zhì)發(fā)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(yè)發(fā)展水平的不斷提升，奶牛品種改良進(jìn)程也在不斷加快，在對奶牛遺傳性狀的不斷優(yōu)化和改良過程中，人工授精等技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，奶牛的近交系數(shù)不斷增大，從而造成奶牛遺傳病的發(fā)生隨之愈演愈烈，目前我國正處于奶業(yè)發(fā)展的重要時(shí)期，亟需加快推進(jìn)奶牛良種化進(jìn)程，奶牛遺傳病的存在嚴(yán)重影響奶牛的遺傳進(jìn)展，阻礙我國奶業(yè)健康發(fā)展。

1　常見奶牛遺傳病

目前，已報(bào)道的牛遺傳病共400余種，其中美國荷斯坦牛協(xié)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(xì)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?。↖S）、紅齒?。≒T）、紅色因子（RF）、并蹄?。∕ulefoot）、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(fā)生基本與國外遺傳病傳播相一致，目前國內(nèi)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(xì)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(xué)家Agerholm報(bào)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(fā)現(xiàn)。該疾病發(fā)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(fā)生突變（G/ T）導(dǎo)致的第180位的氨基酸由纈氨酸突變?yōu)楸奖彼?，從而造成患病胎兒的早期流產(chǎn)、早產(chǎn)、死胎或者犢牛出生后短期內(nèi)死亡以及犢牛脊柱彎曲畸形、胸椎頸椎短小和掌指關(guān)節(jié)和跖趾關(guān)節(jié)對稱性收縮和彎曲等[3-4]，由此導(dǎo)致的母牛產(chǎn)犢間隔延長、產(chǎn)奶量下降以及母牛淘汰和更替等增加了奶牛的飼養(yǎng)成本，對奶業(yè)生產(chǎn)造成間接的經(jīng)濟(jì)損失。

牛白細(xì)胞黏附缺陷癥（BLAD）是一種與人白細(xì)胞黏附缺陷癥（LAD-1）病因相同的疾病，多發(fā)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(fā)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(dǎo)致的白細(xì)胞表面β2整合素表達(dá)明顯減少或缺乏，從而造成的白細(xì)胞黏附及相關(guān)的功能（包括吞噬和趨化作用）缺陷[5]?；寂Ｖ饕憩F(xiàn)為持續(xù)性或重復(fù)性感染，口腔黏膜、齒齦、舌黏膜等壞死性潰瘍，損傷恢復(fù)困難，生長發(fā)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(fā)現(xiàn)，是一種導(dǎo)致奶牛尿循環(huán)代謝紊亂的常染色體單基因隱性遺傳缺陷病，該疾病發(fā)生是由于精氨酸琥珀酸合成酶基因突變導(dǎo)致其編碼的精氨酸琥珀酸合成酶缺失85個(gè)氨基酸，從而使患牛體內(nèi)瓜氨酸不能正常合成精氨酸琥珀酸而在體內(nèi)大量蓄積，造成尿循環(huán)代謝障礙[8]。病牛在胎兒期表現(xiàn)正常并且能夠正常出生，但在出生后不久即表現(xiàn)出精神沉郁、抽搐、失明、驚厥等精神癥狀，一般于5日內(nèi)死亡，死亡率可達(dá)100%[9]。

尿甘酸合酶缺乏癥（DUMPS），1987年最早在美國荷斯坦牛中發(fā)現(xiàn)，屬于常染色體單基因隱形突變，該疾病發(fā)生是由于奶牛1號染色體上發(fā)生單基因突變嗎，從而導(dǎo)致的基因編碼產(chǎn)物尿甘酸合酶缺失76個(gè)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(huán)受阻，引發(fā)高氨血癥，最終導(dǎo)致母牛在懷孕40 d左右時(shí)流產(chǎn)，或者是犢牛在出生后1周內(nèi)死亡[10]。

據(jù)報(bào)道新生犢牛先天性缺陷的發(fā)生頻率為0.2%～3%，其中40%～50%發(fā)生死產(chǎn)[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(chǎn)或流產(chǎn)，較少關(guān)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(shí)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(chǎn)、犢牛出生后死亡以及病牛的生產(chǎn)性能和利用價(jià)值降低等直接經(jīng)濟(jì)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(fèi)極大的人力物力，造成不必要的間接經(jīng)濟(jì)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(diǎn)決定其易于傳播，在美國荷斯坦牛協(xié)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(xiàn)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(guī)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(yōu)良的生產(chǎn)性能，并且人工授精的廣泛應(yīng)用使其基因得以廣泛傳播，然而，直至2000年CVM才被發(fā)現(xiàn)，隨后丹麥、美國等世界多個(gè)國家陸續(xù)開始對CVM攜帶者進(jìn)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(chǎn)等已對世界奶業(yè)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(jìn)過程中對隱性遺傳病的檢查和鑒定不足，導(dǎo)致我國在充分利用國際優(yōu)秀種質(zhì)資源的同時(shí)，國外存在的奶牛遺傳病能夠在較短時(shí)期內(nèi)迅速涌入國內(nèi)，不僅如此，由于我國長期以來對奶牛遺傳病的不重視，導(dǎo)致我國對遺傳病國際動態(tài)跟進(jìn)不及時(shí)，有資料顯示，2000年10月份丹麥及多個(gè)國家陸續(xù)開始禁止所有經(jīng)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(guān)系[13]，部分公牛站1999年后出生的公牛甚至出現(xiàn)90%～ 100%與CVM攜帶者有親緣關(guān)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(jīng)濟(jì)損失，奶牛育種的注意力主要集中于奶牛的生產(chǎn)性能、產(chǎn)奶能力等方面，而對奶牛遺傳病的相關(guān)研究尚處于起步階段，目前，部分奶牛遺傳病分子機(jī)制已闡述清楚，并已有相關(guān)檢測方法可以對其進(jìn)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(jī)制尚未清楚，目前仍只能根據(jù)表型進(jìn)行判斷，而對于未表現(xiàn)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(shù)排卵、受精卵移植等現(xiàn)代繁殖技術(shù)即可將該遺傳缺陷快速傳播。

3　我國奶牛遺傳病防控現(xiàn)狀

遏制奶牛遺傳病廣泛傳播現(xiàn)狀，減少奶牛遺傳病造成的經(jīng)濟(jì)損失首先應(yīng)加強(qiáng)對奶牛遺傳病的重視，我國廣大科研工作者及育種人員應(yīng)深刻意識到奶牛遺傳病的存在可能對奶業(yè)發(fā)展帶來的嚴(yán)重?fù)p失，逐步改變奶牛改良工作只集中于產(chǎn)奶能力、生產(chǎn)性狀等的現(xiàn)狀，加強(qiáng)對奶牛遺傳病的重視，不斷改進(jìn)奶牛遺傳病檢測方法，并可以在政府相關(guān)政策形成初期，通過多種形式提出重視奶牛遺傳病，加強(qiáng)遺傳病檢測的建議。政府相關(guān)部門應(yīng)加大對奶牛遺傳病監(jiān)測和投入力度，逐步建立我國奶牛遺傳缺陷早期診斷和監(jiān)控體系，同時(shí)在已建立的全國奶牛數(shù)據(jù)處理中心的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善全國種牛信息數(shù)據(jù)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(nèi)的強(qiáng)制性測定，并可以借鑒美國等奶業(yè)發(fā)達(dá)國家的有害基因攜帶者標(biāo)記制度，對攜帶遺傳缺陷的種牛進(jìn)行標(biāo)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(fā)生率，保障我國奶業(yè)健康發(fā)展。

其次，奶牛遺傳病的檢測和鑒定離不開技術(shù)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(guī)律進(jìn)行判斷，但是該檢測方法耗時(shí)較長，且無法做到早期檢測，不利于及時(shí)篩查出遺傳缺陷。另一種是利用分子學(xué)檢測技術(shù)對奶牛進(jìn)行遺傳物質(zhì)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(shù)均可應(yīng)用于奶牛遺傳病檢測，其中最常用的奶牛遺傳病分子學(xué)檢測技術(shù)主要是PCR-SSCP和PCR-RFLP，PCR-SSCP技術(shù)是將PCR技術(shù)與SSCP技術(shù)相結(jié)合，利用不同單鏈DNA構(gòu)象不同檢測基因點(diǎn)突變和短序列缺失的一種方法，該方法目前已應(yīng)用于CVM、CN等的檢測[16]；PCR-RFLP是用PCR擴(kuò)增目的DNA后，利用特異性內(nèi)切酶將擴(kuò)增產(chǎn)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(shù)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(kuò)大，建立針對不同遺傳缺陷的高靈敏度、準(zhǔn)確性的高通量、自動化檢測方法對于我國奶業(yè)健康發(fā)展意義重大。

另外，進(jìn)一步完善我國奶牛引種檢測程序，加強(qiáng)對進(jìn)口種牛、胚胎、精液的遺傳病的檢測，在奶牛引種前應(yīng)充分了解奶牛系譜資料，對危害較大的奶牛遺傳病進(jìn)行強(qiáng)制性檢查，停止進(jìn)口無系譜奶牛，我國農(nóng)業(yè)部于2011年11月發(fā)布的《肉用種牛及冷凍精液和胚胎進(jìn)口技術(shù)要求（試行）》明確規(guī)定，申請從境外引進(jìn)的種牛、冷凍精液和胚胎的需提供出口國法定機(jī)構(gòu)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(yīng)對上述遺傳缺陷基因在系譜上標(biāo)識或在銷售合同中明確約定，該辦法的實(shí)行可以有效避免多種遺傳缺陷基因繼續(xù)涌入國內(nèi)，有利于我國逐步淘汰帶有以上遺傳缺陷奶牛，進(jìn)一步優(yōu)化我國良種奶?；驇?。與此同時(shí)，我國應(yīng)隨時(shí)掌握國際奶牛遺傳病研究動態(tài)，積極引入國外先進(jìn)檢測方法，對國外新發(fā)現(xiàn)的奶牛遺傳缺陷及時(shí)做出應(yīng)答，避免國外奶牛遺傳病傳入國內(nèi)，保證我國在充分利用國外優(yōu)秀奶牛資源的同時(shí)，不受到國外奶牛遺傳病的影響。

除此之外，應(yīng)逐步加強(qiáng)我國自身良種奶牛繁育，制定科學(xué)合理的選配計(jì)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(jìn)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(gè)，存欄種公牛4 403頭，涉及31個(gè)品種，年生產(chǎn)凍精5 138.5萬劑，為加速我國奶牛良種化進(jìn)程，國家于2005年出臺奶牛良種補(bǔ)貼政策，對使用優(yōu)質(zhì)種公牛冷凍精液進(jìn)行品種改良的養(yǎng)殖者進(jìn)行補(bǔ)貼，2012年中國奶牛協(xié)會根據(jù)農(nóng)業(yè)部《關(guān)于申報(bào)新增種公牛和選擇2012年畜牧良種補(bǔ)貼供精種公牛的通知》（農(nóng)牧畜便函[2012]第16號）文件精神，利用我國自己構(gòu)建的奶牛參考群體和基因組選擇技術(shù)平臺，開展了荷斯坦種公牛全基因組檢測服務(wù)，初步實(shí)現(xiàn)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(jìn)一步推進(jìn)我國奶牛良種化進(jìn)程。

4　展望

遺傳物質(zhì)變異是在自然選擇中生物實(shí)現(xiàn)進(jìn)化的必然過程，然而，隨著人們對奶牛高產(chǎn)等性能的不斷追求以及人工授精技術(shù)的廣泛應(yīng)用，奶牛的近交系數(shù)不斷增大，有效群體數(shù)量不斷降低，由此導(dǎo)致奶牛遺傳病的發(fā)生也逐漸升高。奶牛遺傳病的廣泛存在造成的母牛流產(chǎn)、死產(chǎn)等問題已對我國奶業(yè)造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，保障我國奶業(yè)持續(xù)健康發(fā)展必須加強(qiáng)對奶牛遺傳病的重視，逐步減少奶牛遺傳病發(fā)生率。我國于2007年下發(fā)了《國務(wù)院關(guān)于促進(jìn)奶業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》（國發(fā)〔2007〕31號），并提出“抓緊制定奶牛遺傳改良計(jì)劃，切實(shí)做好良種登記和奶牛生產(chǎn)性能測定等基礎(chǔ)性工作”的要求，2008年4月18日農(nóng)業(yè)部在此基礎(chǔ)上制定并下發(fā)了《中國奶牛群體遺傳改良計(jì)劃（2008-2020年）》，旨在進(jìn)一步推進(jìn)我國奶牛遺傳改良工作穩(wěn)步發(fā)展，加快種公牛培育進(jìn)程[19]，在此形勢下，我國廣大奶牛育種人員和科研人員，應(yīng)在加強(qiáng)奶牛遺傳改良的同時(shí)，充分認(rèn)識到奶牛遺傳病的重要性，加強(qiáng)對奶牛遺傳病的篩查，逐步降低奶牛遺傳病發(fā)生率，從而保障我國奶業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

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中圖分類號：S858.23

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：0529-6005（2016）05-0066-03

收稿日期：2015-07-14

基金項(xiàng)目：國家奶牛產(chǎn)業(yè)體系（CARS-37）

作者簡介：王銅銅（1990-），女，碩士生，研究方向?yàn)楂F醫(yī)病理學(xué)，E-mail：vetwangtongtong@163.com

通訊作者：孟慶勇，E-mail：qymeng@cau.edu.com