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〔文章〕簡介基因標記公牛的應用及其對乳牛育種的影響

簡介基因標記公牛的應用及其對乳牛育種的影響

新耕有限公司總經理 鄒年烘

原刊載於光泉牧場股份有限公司廠農通訊 感謝同意刊登


乳牛
DNA
解密的第一步

  對於美國的育種專家而言,長久以來的夢想-就是解析出動物的遺傳密碼(也就是相對於体表型的遺傳密碼),同時要縮短世代間距,也要提高選拔強度。

  現在,夢已近乎成真了!搭配著最新的基因標記技術的應用,我們或許可以減少34年的世代間距,同時增加了4倍的選拔強度。

1960年代冷凍精液開始應用在乳牛育種以來,幾乎所有的大型人工授精合作社或是私人A.I.公司都派出類似球探的乳牛系譜及體型評鑑專家,風塵僕僕的走訪各戶登錄牛種牛場,想盡辦法找出那一頭〞蔡一玲〞,簽下合約,指配最熱門的公牛,例如〞鄒杰輪〞,若是順利生下一頭小公牛〞曉曉彬〞,A.I.站再以3,0005,000美元的身價將3月齡的〞曉曉彬〞帶回少林寺(AI站的仔公牛中心)飼養,當〞曉曉彬〞屆滿12月齡,稍曉人世時,再帶去採精禪房,貢獻出他的第一次。

  大部分的一歲齡公牛會先被採精2,0003,000劑的存量,以供後裔測定之用(意指隨機發送到會員牧場,A.I.後等孕期結束(10個月),生出仔女牛,仔女牛長大待配(14個月),女牛懷孕/分娩/榨出第一滴DHI的乳(10個月),這才開始統計〞曉曉彬〞的奶量遺傳優勢(PTAM))。

  有人問:這38個月期間,〞曉曉彬〞在幹嘛?No,他什麼都不用做,就是等~,所以英文上稱這階段的年輕公牛為Waiting Sire。當然,也有些系譜(家世)不如〞曉曉彬〞者,可能提早向麥X勞報到了,那可不是美味蟹堡,應該是超級無敵大麥克了!

  所以,對於每一頭站在那裡,犧牲了自然交配的歡愉,僅有那電光火石般3秒鐘的摩擦,而且是透過溫水傳遞過來的橡皮膠套表面…,我個人不得不在此向這些公牛們致意!那怕還是有其他酪農朋友,指著您目錄上的照片,嫌棄你不夠完美。

這種行之多年的選育方式,也將美國的乳業產能提升了將近10,000磅(指1957年開始迄今)。

 


單一核??差異的分切

  現在已開始廣泛應用的去氧核醣核酸(DNA)解密,自公牛或母牛身上取樣DNA可以是毛髮、血液等樣品,再用稱之為SNP(Single Nucleotide Polymorphisms)去分割出特定染色体上每一單一核??的差異,例如caa aat等。因為在多年前,美國農部的AIPL研究單位就已廣邀各大AI公司,共同參與此項 DNA解密計畫,得天獨厚的是,美國的各種母牛測乳DHI資料,母牛系譜、公牛系譜及飼養規模都比其他國家來得多且完整,所以就已開發出來為數38,416個(2007年止)基因標記,去比對出那30對染色体上與各種生產/健康/管理等,各個性狀相關連位置上的峰線。接下來,就以新公牛的DNA分析圖去進行比對,若以〞曉曉彬〞的DNA為例,如果在第13或第18對染色体上看到高峰曲線,那麼他的終身淨收入(LNM)性狀就會比別人高,相對的比較歷代的各公牛的峰線,也可以推論出在第18對染色体,尚有很多性狀是正相關的,例如:使用年限、分娩難易度、體高、體軀強度及恥骨寬度。所以,你也已在兩頭差異不大/同父同母的仔公牛中,以第18對染色体的峰線來決定出你最愛及較有潛力的公牛,那怕他只有剛滿月而已。

 


傳統系譜

 


SNP
分析的DNA系譜

  事實上,美國農部的AIPL研究單位,曾經將1999年前出生的3,576頭公牛的基因圖譜去預測/比較1999年~2002年出生的1,759頭公牛所生的女兒牛後代的性能數字(因為這些女兒牛後代有真實的泌乳記錄及體型評鑑分數)。其中包含了5項生產性狀、5項健康管理性狀、16項體型性狀及終身淨收入指數。比較後,充分顯示出這種利用基因圖譜,可以比等親指數更準確評估出育種性能。

 


最主要的染色體是第
18

  在這裡讓我們再回顧一下,各種遺傳性能資料的來源:

  a.系譜:這是由父/母畜雙方遺傳下來的,通常可以貢獻30%的可信度(R%)。

  b.生產性能資料:這是生產動物個體自己努力打拼,證明夠格成為一頭種畜。

  c.後裔測定:最被信服的方式,藉由一門十傑或是一家出十位博士來選拔出模範母親的表揚(當然也有父、子先後進入離島管訓的特例)。這是口說無憑,以後代榨乳給我看的鐵證。耗時且成本高。

  d.基因標記:最新/最快/可加速世代交替的方式。可以引進最新系譜,加速低遺傳變異率的性狀的選拔。可以貢獻3032%的可信度(R%)。

  迄200810月止,全美已有12,275頭的年輕公牛採集完DNA樣 本至檢測完畢,同時,也對已有後裔測定成績,高可信度的現役公牛做基因標記的性能成績比對,結果差異小於百分之一。因此,各大人工授精合作社已將大部分現 役公牛做完基因檢測,並將此成績併入後裔測定成績中計算,而且也充分利用這項技術來選留出明日之星,因為,利用基因標記選出潛力好牛的比例高達71%。

  事實上,各個人工授精合作社都會有幾頭,20091月(只有DNA成績)與20098月(已有女兒牛泌乳真實成績)相較十分接近的公牛,做為基因檢測預估準確的見證〞牛〞。當然,不可能達到每頭檢測都是百分百的成功,畢竟,基因圖譜的解碼才踏出第一步,或許還有更重要的基因,我們尚未找出來,也有更多的基因間交互作用是我們所未知的。

  有人問:這對美國乳牛育種的影響是什麼?

  根據農部AIPL研究人員的看法是〞年輕化〞。也將是極有可能大部分公牛都小於兩歲齡,現在很多公牛都是68歲的長青組了,而且年輕公牛的媽媽牛也可能是帶有多項優良遺傳標記性狀的女牛辣媽了,如果,你要問父、母畜可信度的變化,那麼年輕公牛的父畜的可信度,應自80%下修到60%,而母畜方面自66%下修到60%。

  目前為止,每一頭公牛進行檢測的費用是250美元,也有登錄牛種牛場為自家的洗胚/供胚母牛或比賽母牛做檢測,一般人是看不到性狀結果的,也有可能最受歡迎的供胚母牛,未必是在此種檢測下的最優者。所以,你是無從評估出哪一頭母牛是最棒的,只能說她帶有那些好性狀。

  將來應該可以看到更多基因標記被找出來定序並加以應用。同時,對於那些低遺傳變異率的性狀,例如:體細胞數、女兒牛受孕率及死產比率等,也可藉此方法加速及加強此等性狀的選拔。

  而美國2010年由荷司登協會刊印的紅皮書排行榜也會隨之改變,編排內容可能如下:

a.100大公牛排行:

  有後裔測定者+80%以上可信度。

  基因標記公牛可信度需大於85%。

  有後裔測定成績者,才可編入紅皮書第一部(part one)

b.250大年輕公牛排行:後裔測定小於10頭者,皆列入此排行。我該怎麼用呢?

1.搭配選性精液使用:

  曾有人因為選性精液的公牛不在排行榜上名列前茅而不願意使用,建議可自基因標記公牛中挑選出你要的高產/高性能公牛的選性精液,或許牠有機會魚躍龍門而進入百大排行榜之列。

2.可列入女牛配種計畫之內:

  建議以73(基 因標記公牛)之比例列入牛精選育計畫。首先,不要抱怨牠是一頭女兒牛後裔檢測未完成的公牛,畢竟,我們還是有養幾頭〞牛老大〞在場裡,分擔我們夏天的神聖 任務(這些牛老大也沒有可信度喔!)。而基因標記公牛是做完基因檢測,再加上系譜等親指數的資料,牠是有可信度的,其餘部分可選擇使用很順手的現役公牛, 例如:高受孕、腳蹄強的公牛。

  近來,有人做了一項比對研究,一批自1950年代迄今仍保持〞乾淨〞未被現代選拔出公牛配種之牛群,經過5,000個基因標記的比較後,發現提高產能的基因往往與降低受孕率的基因相關連。但這並不是要你放棄或改變育種目標。因為,新的正相關的性狀也可能在不久後就被發現,並進而培育出帶有新育種潛能的牛群。我們應該可以開始應用這項新技術-基因標記,在場內的育種計畫裏。

  如果,你相信40年後,全球人口將自67億成長到90億,而在西元2045年或2050年,全球食物的需求量是現今的兩倍,那麼,糧食的壓力及供應就是我們無可避免地挑戰!

  有牛可養、有奶可賣、有奶可喝,應該是某種幸福的邏輯!

 
2010-01-11
 

 

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