基因突變導(dǎo)致小牛的幼年死亡率
呼吸系統(tǒng)疾病是小牛最常見的疾病之一。慕尼黑工業(yè)大學(xué)動物育種主席Hubert Pausch及其團(tuán)隊現(xiàn)已能夠追蹤Braunvieh和Fleckvieh的基因突變:改變氣道纖毛結(jié)構(gòu)的隱性突變是罪魁禍?zhǔn)?。它只表現(xiàn)在純合動物身上。這意味著父母雙方都是突變的攜帶者。改變的結(jié)構(gòu)影響纖毛的運動,防止從呼吸道排出足夠量的分泌物。氣道清潔不足會導(dǎo)致慢性感染。有缺陷的纖毛也是人類非常罕見的呼吸道疾病的原因,稱為原發(fā)性纖毛運動障礙。
該研究于5月在科學(xué)期刊BMC Genomics上發(fā)表,由TUM動物育種主席與ZentraleArbeitsgemeinschaftösterreichischerRinderzüchter(奧地利牛飼養(yǎng)員中央工作組),KompetenzzentrumsfürInformatik&GenetikfürSchweizer的科學(xué)家合作進(jìn)行。 Zuchtorganisationen(瑞士育種者組織信息科學(xué)與遺傳能力中心)和維也納和蘇黎世大學(xué)的牛醫(yī)院。
健康的小牛對于成功和可持續(xù)的養(yǎng)牛業(yè)至關(guān)重要。德國南部,奧地利和瑞士的主要牛品種是Fleckvieh和Braunvieh。Fleckvieh生產(chǎn)大量優(yōu)質(zhì)牛奶和肉類,而Braunvieh主要用于牛奶生產(chǎn)。
對育種者感興趣的個體動物的整個基因組進(jìn)行基因分型,這意味著,采用遺傳指紋產(chǎn)生遺傳圖譜。這揭示了個體突變,顯示了動物遺傳給后代的遺傳特征 - 陽性和陰性(如遺傳性疾病)。
迄今為止最全面的牛數(shù)據(jù)分析
幾年前在布勞恩維(Braunvieh)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了19號染色體上的突變。現(xiàn)在它也被發(fā)現(xiàn)在Fleckvieh。“有史以來第一次有可能產(chǎn)生證據(jù)證明甚至在品種被分裂為Braunvieh和Fleckvieh之前基因突變很可能已經(jīng)發(fā)生過,”Pausch說。他掌舵的團(tuán)隊檢查了290只選定動物的基因組序列,從而在此過程中產(chǎn)生了數(shù)千千兆字節(jié)的數(shù)據(jù)。
在審查牛育種協(xié)會的基因組數(shù)據(jù)庫時,Pausch先生的團(tuán)隊還發(fā)現(xiàn)這種突變很少發(fā)生在純合動物身上。“父親和母親都是有缺陷的基因變異的攜帶者,他們后代的生存機會顯著減少。純合子代在出生后不久死亡,因此不包括在基因組數(shù)據(jù)庫中。”
難以尋找患病的小牛
然而,為了澄清這種高小牛死亡率的原因,科學(xué)家們要求提供關(guān)于未包含在數(shù)據(jù)庫中的純合小牛的信息。這意味著團(tuán)隊必須及時識別純合動物,即在出生后立即識別它們,以便從臨床角度對其進(jìn)行表征。“找到合適的牛犢并不容易”,Pausch回憶道。最終,科學(xué)家設(shè)法找到了12只純合小牛:5只死產(chǎn),3只在30天內(nèi)死亡,4只被送往維也納和蘇黎世的牛醫(yī)院。
這四只小牛顯著體重不足,患有慢性呼吸道疾病。由于健康狀況持續(xù)惡化,動物必須在幾周后入睡。病理檢查顯示其氣道內(nèi)纖毛結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。
牛育種研究的根本意義
自研究結(jié)果公布以來,育種者已將這種突變的攜帶者從育種計劃中刪除。休伯特·鮑什認(rèn)為這一決定在中期內(nèi)“相當(dāng)激進(jìn)”并且不切實際。他指出:“每個人都攜帶有缺陷的基因。” 然而,他承認(rèn)他理解育種協(xié)會的反應(yīng):“具有非常好的基因構(gòu)成的繁殖動物可以產(chǎn)生10,000個,即使不是10萬個后代,因此隱性變體如19號染色體上的突變可以很快積累在內(nèi)人口。”
在Pausch看來,如果只帶有缺陷基因變體的雜合小牛不會發(fā)病,那么避免與攜帶基因突變的奶牛交配將更為謹(jǐn)慎。女性目前尚未進(jìn)行基因分型; TUM科學(xué)家預(yù)計在不久的將來會發(fā)生變化。
一旦雌性動物也全面進(jìn)行基因分型,基于基因組的交配策略將有可能阻止攜帶者配對。這樣,育種者感興趣的突變攜帶者仍然可以使用,而沒有出生于慢性呼吸道疾病的雜合子代。
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