北京地區(qū)荷斯坦牛乳房皮膚厚度影響因素分析及其與泌乳性能關(guān)系的研究

穆柏宇，趙琦琪，常 瑤，張海亮，汪 源，馮繼揚，黃楚然，董剛輝，劉 林，王雅春*

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京100193；2.首農(nóng)畜牧發(fā)展有限公司，北京100176；3. 北京奶牛中心，北京100092）

乳房皮膚厚度是較為容易測量的早期數(shù)量性狀，與部分乳房類疾病密切相關(guān)，如在人類醫(yī)學(xué)上通過X射線精確測量乳房增厚程度，可對非炎性乳癌水腫進行初步診斷[1]。牛的皮膚厚度受品種、胎次、營養(yǎng)水平、體況評分等多種因素影響。于川等[2]認(rèn)為牦牛皮膚厚度隨年齡增長而增加；張海亮等[3]、婁文琦等[4]對北京地區(qū)中國荷斯坦牛的頸部、肋部皮膚厚度進行測定并分析，發(fā)現(xiàn)胎次和體況評分對其存在顯著影響；Tulloh[5]研究表明，隨著營養(yǎng)水平提高，牛皮膚厚度隨之增加。此外，皮膚厚度與耐熱性、產(chǎn)奶量、體重等重要性狀也存在一定關(guān)系。Bonsma等[6]研究表明南非瘤牛的皮膚厚度與對抗熱輻射的能力有關(guān)，即皮膚越厚，耐熱性越好；Patel等[7]研究表明皮膚厚度與牛活體重顯著正相關(guān)；Kshatriya等[8]發(fā)現(xiàn)奶牛乳房的長度、寬度、深度與產(chǎn)奶量存在極顯著相關(guān)。

目前，國內(nèi)外對牛體頸部、肋部、腹部、頭部等部位的皮膚厚度研究均有所涉及，但對于乳房皮膚厚度的研究報道甚少。故本研究通過對北京地區(qū)荷斯坦牛乳房皮膚厚度的測量與分析，旨在揭示奶牛乳房皮膚厚度的群體特征及其與泌乳性能和體型性狀的關(guān)系，為明確乳房皮膚厚度的應(yīng)用價值和實際意義提供參考和理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源 本研究使用的2 840頭荷斯坦牛的乳房皮膚厚度及體況評分?jǐn)?shù)據(jù)由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)牛百科團隊于2017年7月11日—8月4日集中測定，荷斯坦牛群體分布在北京地區(qū)6個奶牛場，牛群均為健康泌乳牛。奶牛生產(chǎn)性能（Dairy Herd Improvement，DHI）記錄由北京奶牛生產(chǎn)性能測定中心提供，體型性狀數(shù)據(jù)由北京奶牛中心提供，由專業(yè)體型鑒定人員于母牛頭胎產(chǎn)犢后泌乳180 d以內(nèi)評定，數(shù)據(jù)分析過程中分析體型總分時使用功能分，分析單個體型性狀時使用線性分。

1.2 測定方法

1.2.1 乳房皮膚厚度 乳房皮膚厚度使用電子游標(biāo)卡尺（型號：Part#PD-151）在奶牛陰門基部松弛皮膚部分進行測定[2-4]。測量人員均在奶牛體軀右側(cè)以同一力度測定。測量結(jié)果保留2位小數(shù)。

1.2.2 體況評分 體況評分（Body Condition Score，BCS）由固定2名評定人員評定，參考《奶牛信號》[9]的評分標(biāo)準(zhǔn)。評定人員對同一頭奶牛分別評分，以分值之差不大于0.5分為有效數(shù)據(jù)，否則需重新評定。最終體況評分取2人評分的均值。

1.3 統(tǒng)計分析

1.3.1 數(shù)據(jù)整理 本研究共收集到乳房皮膚厚度數(shù)據(jù)2 840條，并按以下標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控： ①剔除乳房皮膚厚度異常數(shù)據(jù)（以平均值加減3倍標(biāo)準(zhǔn)差為保留范圍）；②剔除體況評分缺失的個體；③剔除DHI數(shù)據(jù)缺失的個體；④剔除奶牛體型性狀缺失的個體；⑤僅保留頭胎個體。最終得到4個數(shù)據(jù)子集（數(shù)據(jù)集a～d）。數(shù)據(jù)集a包含2 599頭個體（按標(biāo)準(zhǔn)1質(zhì)控），用于乳房皮膚厚度描述性統(tǒng)計；數(shù)據(jù)集b包含2 125頭個體（按標(biāo)準(zhǔn)1、2質(zhì)控），用于乳房皮膚厚度影響因素分析；數(shù)據(jù)集c包含876頭個體（按標(biāo)準(zhǔn)1、4、5質(zhì)控），用于頭胎牛乳房皮膚厚度與體型性狀相關(guān)分析；數(shù)據(jù)集d包含2 443頭個體（按標(biāo)準(zhǔn)1、3質(zhì)控），用于分析乳房皮膚厚度對泌乳性能的影響。

本研究將胎次劃分為4個水平：1胎、2胎、3胎、4胎及以上。泌乳階段劃分為5個階段：1～30 d（階段I）、31～100 d（ 階 段 Ⅱ）、101～200 d（ 階 段 Ⅲ）、201～300 d（階段Ⅳ）、301 d及以上（階段V）。

1.3.2 統(tǒng)計方法 數(shù)據(jù)采用SAS 9.2 GLM過程對乳房皮膚厚度進行分析，采用Bonferroni t檢驗進行多重比較（顯著水平為0.05）。乳房皮膚厚度影響因素分析采用以下固定模型：

其中，Yijkl為乳房皮膚厚度；μ為乳房皮膚厚度的群體均值；Fi表示場效應(yīng)；Pj表示胎次效應(yīng)；Sk為泌乳階段效應(yīng)；Fi*Sk表示場與泌乳階段的互作效應(yīng)；BCS為體況評分；b為體況評分的回歸系數(shù)；eijkl為隨機殘差。

分析乳房皮膚厚度對泌乳性能的影響采用以下固定模型：

其中，Yijklm為日奶量、乳脂率和乳蛋白率；μ為群體均值；Ti表示乳房皮膚厚度效應(yīng)；表示乳房皮膚厚度二次項；Fj表示場效應(yīng)；Pk表示胎次效應(yīng)；Sl表示泌乳階段效應(yīng)；Fj*Sl表示場與泌乳階段的互作效應(yīng)；b1、b2分別為乳房皮膚厚度及乳房皮膚厚度二次項的回歸系數(shù)，其中僅在分析乳脂率的模型中考慮乳房皮膚厚度二次項；eijklm為隨機殘差。

2 結(jié) 果

2.1 乳房皮膚厚度描述性統(tǒng)計 本研究中2 599頭荷斯坦牛的乳房皮膚厚度群體均值為7.16 mm，最大值為11.49 mm，最小值為3.08 mm，極差為8.41 mm。乳房皮膚厚度主要分布在6.00～8.50 mm，該范圍的個體占群體的81.45%。乳房皮膚厚度分布如圖1所示。

圖1 荷斯坦牛乳房皮膚厚度分布

不同泌乳階段的乳房皮膚厚度分布如圖2所示，泌乳階段Ⅲ、Ⅳ的乳房皮膚厚度眾數(shù)在7.00～7.50 mm，此范圍個體分別占總體的20.10%和18.64%；泌乳階段I、Ⅱ、V的乳房皮膚厚度眾數(shù)在8.00 mm以上，此范圍個體分別占總體的39.83%、21.34%和19.71%。

圖2 不同泌乳階段分組的乳房皮膚厚度分布

2.2 乳房皮膚厚度影響因素分析 利用固定模型1分析不同場、胎次、泌乳階段以及體況評分對乳房皮膚厚度的影響，由表1可見，場與泌乳階段的互作效應(yīng)和體況評分對乳房皮膚厚度有極顯著性影響（P＜0.01）；泌乳階段I的乳房皮膚厚度顯著大于其他泌乳階段（P＜0.05）；體況評分回歸系數(shù)估計值為0.11（P＜0.01），即體況評分增加1分，乳房皮膚厚度增加0.11 mm；胎次對乳房皮膚厚度影響不顯著（P＞0.05）。

表1 不同場、泌乳階段、體況評分對乳房皮膚厚度的影響

如圖3所示，不同場的乳房皮膚厚度隨泌乳階段變化不同，存在若干交點，表明場與泌乳階段的互作效應(yīng)對乳房皮膚厚度影響顯著（P＜0.05）。場2與場5的乳房皮膚厚度隨泌乳階段變化趨勢相反，場2的乳房皮膚厚度隨泌乳階段的增加呈先增大后減小的趨勢，而場5的乳房皮膚厚度由泌乳階段I中9.10 mm驟降為7.04 mm，在泌乳階段Ⅳ中，乳房皮膚厚度開始有所增加。其余4個場次趨勢較為平緩，基本無較大波動。

圖3 場與泌乳階段互作效應(yīng)對乳房皮膚厚度的影響

2.3 乳房皮膚厚度對泌乳性能的影響 通過固定模型2分析乳房皮膚厚度對產(chǎn)奶量、乳脂率和乳蛋白率的影響。如表2所示，產(chǎn)奶量隨著乳房皮膚厚度的增加有下降趨勢（P＜0.1），回歸系數(shù)為-0.18，即奶牛乳房皮膚厚度每減少1 mm，產(chǎn)奶量減少0.18 kg。對乳脂率和乳蛋白率均無顯著影響（P＞0.05），但乳房皮膚厚度二次項與乳脂率為顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)為-0.02，當(dāng)乳房皮膚厚度為7.22 mm時，乳脂率最高。

2.4 頭胎牛乳房皮膚厚度與體型性狀相關(guān)分析 如表3所示，前乳房附著與乳房皮膚厚度呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)為0.38，乳房質(zhì)地、后乳房附著高度及后乳房附著寬度呈正相關(guān)，乳房深度、中央懸韌帶、棱角性呈負(fù)相關(guān)（P＞0.05）。

表2 各因素對泌乳性能的影響

3 討 論

3.1 奶牛乳房皮膚厚度 奶牛乳房位于恥骨區(qū)，可分為緊貼腹壁的基部、中間的體部和游離的乳頭部。乳房基部皮膚內(nèi)有汗腺、皮脂腺、皮下組織等。而皮下組織有一定的活動性，使乳房皮膚松弛成褶[10]。

本研究中北京地區(qū)荷斯坦牛乳房皮膚厚度的群體均值為7.16 mm。Rahman等[11]研究測得534頭摩拉水牛乳房厚度平均值為11.4 mm，這可能是由于品種不同所帶來的差異。摩拉水牛的生活環(huán)境為亞熱帶氣候[12]，溫帶和熱帶品種牛的皮膚厚度存在著顯著的品種差異[13]，水牛皮膚均值是黃牛皮膚總厚度的2.9倍[14]，這也解釋了荷斯坦牛乳房皮膚厚度較小的原因。張海亮等[3]研究中國荷斯坦牛頸部皮褶厚均值為6.62 mm；婁文琦等[4]研究荷斯坦牛頸部皮褶厚均值為7.25 mm。而牛體從前至后皮膚厚度呈逐漸增加的趨勢，本研究測定乳房皮膚厚度較張海亮等[3]所測得頸部皮褶厚更厚，符合上述規(guī)律；而婁文琦等[4]研究中數(shù)據(jù)不符合上述規(guī)律，可能受到測量季節(jié)、測量工具的影響[15]。

表3 頭胎牛乳房皮膚厚度與體型性狀的線性相關(guān)

3.2 奶牛乳房皮膚厚度的影響因素 本研究中，胎次對荷斯坦牛的乳房皮膚厚度無顯著影響，這與Dowling[16]的肉牛皮膚厚度不會隨年齡有明顯改變這一結(jié)論一致。Dowling[17]在另一研究中也指出，季節(jié)、環(huán)境溫度、性成熟早晚等多種因素可能在年齡增長過程中影響皮膚厚度的變化，但年齡本身并不會影響乳房皮膚厚度。然而，Patel等[7]和張海亮等[3]的研究與之相反。

本研究中，場與泌乳階段互作效應(yīng)對奶牛乳房皮膚厚度有顯著影響。Dowling[16]指出肉牛營養(yǎng)水平對皮膚厚度影響顯著，由于不同場不同泌乳時期的飼料存在一定差異，可能會對奶牛乳房皮膚厚度產(chǎn)生影響。本研究中，由泌乳階段I至Ⅱ，乳房皮膚厚度總體趨勢表現(xiàn)為下降，可能是奶牛產(chǎn)后產(chǎn)奶量逐步提升，動員體脂所導(dǎo)致；而場2的乳房皮膚厚度卻呈上升趨勢，可能是由于該場飼養(yǎng)管理優(yōu)良，致使奶牛在產(chǎn)后營養(yǎng)水平仍維持原水平，體脂消耗不大。在泌乳階段Ⅱ至Ⅳ，乳房皮膚厚度無較大波動，處于維持狀態(tài)，這可能是產(chǎn)奶量趨于穩(wěn)定，泌乳消耗的體脂得到補充。

Nicholson等[18]研究表明，BCS與牛體脂肪率呈高度相關(guān)，可以用BCS估計牛體脂肪率。本研究測得乳房皮膚厚度即為后乳房基部的皮層肌肉與皮下脂肪，乳房皮膚厚度與BCS有極顯著的回歸關(guān)系，乳房皮膚厚度隨BCS上升而增加，體內(nèi)脂肪沉積越多，乳房皮膚厚度越厚。

3.3 乳房皮膚厚度對泌乳性能的影響 本研究中產(chǎn)奶量隨乳房皮膚厚度增大而減少。Rahman等[11]研究發(fā)現(xiàn)，乳腺皮膚厚度與產(chǎn)奶量之間存在極顯著的負(fù)相關(guān)，這與本研究結(jié)果相似。本研究首次發(fā)現(xiàn)乳房皮膚厚度二次項對乳脂率有顯著影響，即奶牛乳房皮膚厚度過薄過厚都會使乳脂率降低，這可能是由于乳房皮膚過薄則不能進行有效收縮，過厚會導(dǎo)致收縮遲緩，均影響分泌脂滴速度。牛奶中的乳脂主要由乳脂肪球的乳化形式分散于乳中，脂滴是組成乳脂肪球的亞單位形式[19]。脂滴分泌速度決定其在乳汁中的積累量，即乳脂量。從結(jié)果來看，乳房皮膚厚度對乳蛋白率無顯著影響，在此之前未見相關(guān)研究，因此還有待進一步探究。

3.4 頭胎牛乳房皮膚厚度與體型性狀的相關(guān)性 本實驗中，頭胎牛乳房皮膚厚度與前乳房附著呈顯著正相關(guān)。前乳房附著反映前乳房與腹壁的附著程度[20]，其對泌乳有重要影響[21]，同時也與奶牛壽命有較強的線性關(guān)系[22]。因此，在一定范圍內(nèi)，乳房皮膚厚度越厚，越有利于奶牛泌乳性能的發(fā)揮，同時延長奶牛的使用年限。

4 結(jié) 論

本研究表明，北京地區(qū)荷斯坦牛乳房皮膚厚度的群體均值為7.16 mm；場效應(yīng)、泌乳階段和體況評分對荷斯坦牛的乳房皮膚厚度有極顯著性影響；頭胎牛乳房皮膚厚度與前乳房附著有顯著正相關(guān)關(guān)系；隨著乳房皮膚厚度增大，產(chǎn)奶量有降低趨勢，乳房皮膚厚度的二次項對乳脂率有顯著性影響，當(dāng)乳房皮膚厚度為7.22 mm時，乳脂率達到最大。綜上，有望利用乳房皮膚厚度間接為生產(chǎn)性狀提供選擇信息，提高生產(chǎn)效率。