祖先产犊月份对地中海水牛产奶性能的代际与跨代遗传效应研究

《Journal of Dairy Science》：An inter- and transgenerational study on the effect of calving month of ancestors on dairy performances of Mediterranean buffalo

本研究针对热应激(HS)通过表观遗传机制影响后代生产性能的难题，开展了意大利地中海水牛祖先产犊月份对后代产奶性能的代际(IEI)与跨代(TEI)效应分析。通过分析11万余头水牛的育种值(EBV)，发现曾祖母(F0)在夏季（尤其9月）产犊会导致第三代(F3)产奶性状EBV显著降低，而冬季产犊则产生积极影响。研究首次在水牛中证实热应激可诱发跨三代的表现遗传效应，为优化水牛育种管理提供了表观遗传学依据。

　　

在全球气候变暖的背景下，热应激(HS)已成为影响畜牧业可持续发展的重要环境因素。作为世界第三大产奶物种，水牛虽然被认为对炎热潮湿气候有一定耐受性，但近年研究发现其实际对热应激非常敏感。由于汗腺不发达、深色皮肤吸收大量太阳辐射等生理特点，当温度湿度指数(THI)超过特定阈值时，水牛的产奶性能会出现显著下降。更值得关注的是，热应激的影响可能不仅限于直接暴露的个体，还会通过表观遗传机制传递给后代。

目前大多数关于水牛热应激的研究集中在热带和亚热带地区，而随着气候变化，地处温带的地中海北部国家也成为热应激的易发区。意大利地中海河流水牛因其高产奶量和用于生产受保护原产地命名莫扎里拉奶酪的经济价值，在过去十年中存栏量增长了20%。然而，关于热应激对该品种代际影响的研究尚属空白。在奶牛中已有研究表明，祖母代在妊娠晚期经历热应激，会影响其后代（甚至第三代）的产奶性能。这种跨代效应被解释为表观遗传继承(EI)的表现，但其在水牛中的存在与否尚未得到证实。

为解决这一问题，来自意大利萨萨里大学的研究团队在《Journal of Dairy Science》上发表了最新研究成果，探讨了祖先产犊月份对意大利地中海水牛产奶性能的代际与跨代效应。

研究人员主要采用了线性模型分析、气候数据整合和加权最小二乘法等关键技术。他们从意大利水牛协会(ANASB)获取了1985-2022年间出生的112,625头水牛(F₃)的产奶量、乳脂量和乳蛋白量等性状的育种值(EBV)，以及它们母亲(F₂)、祖母(F₁)和曾祖母(F₀)的产犊月份信息。通过建立线性模型，分析了三代祖先产犊月份对后代性能的影响。此外，还利用NASA气候数据计算了温度湿度指数(THI)，特别关注了曾祖母妊娠后期THI>70的天数对后代的影响。

结果

祖先产犊月份对后代性能的影响

所有5个考察的性状均受到祖先产犊月份的显著影响。效应强度随代际距离增加而减弱，F₂代（母亲）的影响最大，F₀代（曾祖母）的影响最小。曾祖母9月份产犊的F₃代水牛产奶性状EBV最小，而12月份产犊的则最大。祖母代产犊月份效应呈现相似模式。

气候数据分析结果

6-9月的平均最大THI值超过轻度不适区阈值(70)。THI评分(SC_THI，即曾祖母妊娠后期THI_MAX>70的天数)与F₃代产奶量、乳脂量和乳蛋白量EBV呈微弱负相关，与乳脂率呈正相关。SC_THI对产量性状的回归系数均为负值，表明随着曾祖母经历热应激天数的增加，后代产奶性能下降。

代际与跨代效应差异

相邻代际(F₂对F₃)与非相邻代际(F₁/F₀对F₃)的效应模式存在差异。母亲12月份产犊的F₃代产奶性状EBV最高，而8月份产犊的最低。考虑到水牛平均妊娠期为308天，12月产犊意味着2月受孕，8月产犊意味着10月受孕，表明对相邻代际，围受孕期的热条件对后代影响更大。

讨论与结论

本研究首次在地中海河流水牛中证实了产犊月份对后代产奶性能的代际和跨代表观遗传效应。曾祖母夏季产犊（可能经历热应激）会导致第三代产奶性能下降，这与奶牛中的研究结果一致。效应强度随代际距离增加而减弱，符合表观遗传标记随世代更迭逐渐稀释的理论。

特别值得注意的是，相邻代际与非相邻代际的热应激敏感期不同：对相邻代际，围受孕期热应激影响更大；而对跨代效应，妊娠晚期热应激更为关键。这可能是由于胚胎早期发生的表观遗传修饰能够影响更多体细胞，而跨代遗传则需要表观标记逃过胚胎发育过程中的重编程过程。

这些发现对水牛育种管理有重要启示：在选择配种时间和制定热应激缓解策略时，不仅要考虑当代动物的福利，还需考虑对后代生产性能的潜在影响。将表观遗传成分纳入遗传评估模型，可能提高育种值估计准确性，为应对气候变化挑战提供新思路。