Pawnee Farm Arlinda Chief是荷斯坦牛養(yǎng)殖史上最多產(chǎn)的公牛之一 - 但他也向人群中引入了致命基因，導(dǎo)致全世界估計有50萬次自然流產(chǎn)?，F(xiàn)在，研究人員已經(jīng)確定了變異責(zé)任，使牧場主能夠測試并避免它。酋長出生于1962年，生產(chǎn)了16,000個女兒，50萬個孫女和200多萬個曾孫女。他的兒子也是受歡迎的公牛。因此，在美國目前的荷斯坦人群中，Chief的染色體占基因組的近14%。

“我們發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致生育力降低的突變是消除荷斯坦奶牛群中這種有害等位基因的重要一步，”該研究的資深作者，加州大學(xué)戴維斯分校進化與生態(tài)系教授哈里斯·勒溫說。研究結(jié)果發(fā)表在8月份的“乳品科學(xué)雜志”上。Lewin和他的同事最初在2009年Lewin在伊利諾伊大學(xué)厄巴納 - 香檳分校時對Chief和他的一個兒子，Walkway Chief Mark進行了測序。

2011年，在Lewin抵達(dá)加州大學(xué)戴維斯分校后不久，美國農(nóng)業(yè)部的科學(xué)家們就向他們提供了一些有趣的信息和請求。

美國農(nóng)業(yè)部的研究人員在荷斯坦奶牛的5號染色體上發(fā)現(xiàn)了一個有問題的單倍型(一組遺傳自一個親本的基因)，這與生育率較低和胚胎丟失有關(guān)。他們已經(jīng)將單倍型追溯到Chief。“他們問我們是否能找出可能導(dǎo)致生育能力影響的Chief 可能的突變，”Lewin說。

Lewin和研究合著者Heather Adams能夠快速確定候選人。“在不到24小時內(nèi)，因為我們已經(jīng)對Chief和他的載體兒子進行了測序，我們能夠在5號染色體上發(fā)現(xiàn)'無意義'變異。這是一個尤里卡時刻，”Lewin說。

突變縮短了關(guān)鍵的氨基酸鏈

這種突變縮短了對蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用至關(guān)重要的氨基酸鏈，在一種叫做APAF1的基因中被發(fā)現(xiàn)，這是一種細(xì)胞凋亡肽激活因子1的縮寫。

如果荷斯坦牛犢僅從父母那里繼承了APAF1的一份副本，那么它就成了一個載體。但如果它繼承了父母雙方的突變拷貝，那么這種組合就是致命的。研究小組發(fā)現(xiàn)758只動物中沒有來自父母的APAF1動物。超過246,000荷爾斯坦的商業(yè)測試顯示了相同的結(jié)果。

該研究估計，30年內(nèi)荷斯坦牛犢的累計死亡人數(shù)在美國超過10萬，全球約為50萬。

關(guān)于突變?yōu)楹稳绱酥旅囊娊鈦碜杂诶鲜?。以前的研究表明，影響APAF1功能的突變通過影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育而導(dǎo)致小鼠胎兒死亡。嚴(yán)重縮短的APAF1肽具有使基因不起作用的作用，因為關(guān)鍵部分位于截短部分。

“我們非常有信心，APAF1停止 - 增加突變是導(dǎo)致酋長血統(tǒng)生育能力喪失的原因，”Lewin說。

荷斯坦育種者將能夠測試潛在的致命突變

單次中期墮胎可能使乳制品花費約800美元。在全球范圍內(nèi)，過去35年來APAF1突變的損失估計約為4.2億美元。

奶牛正在大量選擇牛奶產(chǎn)量和脂肪含量等特性。正因為如此，育種者嚴(yán)重依賴人工授精的使用，但這增加了全國畜群的近親繁殖，這增加了人群中APAF1等隱性致死基因的頻率。

育種者現(xiàn)在可以對APAF1突變進行診斷測試，以避免交配兩種攜帶者，同時仍保留來自Chief的有益遺傳貢獻，估計增加的產(chǎn)奶量約為300億美元。

“測序成本已降至現(xiàn)在對整個基因組進行測序和解釋的成本低于通過傳統(tǒng)方法對基因進行遺傳定位的成本。正如快速，低成本的基因分型徹底改變了奶牛的育種，同樣如此全基因組測序用于提高父系和大壩選擇的準(zhǔn)確性，“Lewin說。

美國農(nóng)業(yè)部最近的一份報告估計，美國的奶牛數(shù)量為932萬頭。2015年的牛奶產(chǎn)量總計2090億磅，每頭牛的年產(chǎn)量為22,393磅。2015年牛奶營銷的現(xiàn)金收入總計為357億美元。