近日，我院畜牧所牛羊遗传改良与健康养殖创新团队聚焦现代奶牛育种与健康养殖关键科学问题，瞄准奶牛高繁殖力与长寿性能协同提升的育种目标，在奶牛生产寿命分子机制解析和功能性育种标记挖掘研究中取得系列重要突破。两项相关研究成果先后在线发表于动物科学领域TOP 5%期刊《Animal Research and One Health》和生命科学领域权威期刊《The FASEB Journal》。研究系统揭示了奶牛连续泌乳和重复繁殖过程中免疫代谢系统的适应性变化，解析了长期生产负荷与乳腺健康、繁殖持续性之间的内在联系，并筛选获得与高繁长寿相关的候选分子标记，为奶牛精准遗传改良提供了重要理论依据。

奶牛高繁长寿是影响养殖效率和种质利用价值的综合性重要性状。现代集约化生产条件下，奶牛需经历多轮妊娠、分娩和连续泌乳，长期累积的生理负荷易引起免疫和代谢稳态变化，并伴随繁殖性能下降和乳腺健康风险增加。如何揭示奶牛长期生产过程中的适应机制，挖掘维持高繁长寿的关键遗传资源，是奶牛育种领域亟待解决的重要科学问题。

针对上述问题，团队基于荷斯坦奶牛的外周血转录组数据，结合基因共表达网络、单细胞转录组反卷积和机器学习等技术，从全生命周期角度系统解析奶牛连续生产过程中的免疫代谢调控规律。研究发现，随着胎次增加，奶牛产奶性能总体提高，但体细胞评分和乳房炎风险同步增加，表明长期繁殖和泌乳负荷可能导致生产性能与乳腺健康之间形成一定的生理权衡。进一步研究发现，高胎次奶牛持续激活IL-17、NF-κB、细胞衰老和线粒体氧化应激等炎症及应激相关通路，同时伴随T细胞、NKT细胞、嗜酸性粒细胞及单核细胞等外周免疫细胞组成发生动态重塑，揭示了长期生产压力驱动奶牛机体发生系统性免疫代谢适应。

在此基础上，团队进一步发现，奶牛随着繁殖经历增加形成了6类特征性转录表达轨迹，胎次相关基因显著富集于免疫调控和应激响应相关通路；多个免疫共表达模块与胎次和繁殖持续性密切相关，提示免疫适应能力可能是支撑奶牛长期繁殖和持续生产的重要生物学基础。通过机器学习进一步筛选获得PDE4C、APLN和CDH15等潜在关键候选基因，为高繁长寿性状分子标记开发和精准遗传选育提供了重要候选靶点。该系列研究从系统生物学层面揭示了奶牛“长期生产负荷—免疫代谢适应—健康与繁殖持续性”的内在联系，拓展了传统奶牛育种以产奶量为核心的研究思路，为解析高繁长寿形成机制、挖掘优良种质资源及开展精准遗传改良提供了新的理论依据。

下一步，团队将持续深耕奶牛高繁长寿性状遗传机理研究，加快开展关键功能基因验证、育种技术优化与成果转化落地，助力培育高产、高繁、长寿命奶牛新种质，为我国南方奶牛精准遗传改良、奶业种源自立自强和产业高质量发展持续赋能增效。

两项研究第一作者分别为沈阳阳博士后和安振江博士（南京农业大学联合培养博士），王慧利研究员、夏淑雯助理研究员为通讯作者。研究得到了科技创新2030农业生物育种重大项目课题（2023ZD04049）、江苏省自然科学基金（BK20251164）、国家奶牛产业技术体系（CARS-35）等项目资助。

论文链接：

（1）https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aro2.70095

（2）https://faseb.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1096/fj.202600488RR