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Apr 24, 2024

Scientific Reports volume 13、記事番号: 12664 (2023) この記事を引用

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不妊または生殖能力の低下は、未経産牛を含む持続可能な牛の生産にとって重大な障壁となっています。 最適な期間内に子牛を産まない未経産牛の育成は、畜産業の収益性と持続可能性にとって重要な要素です。 同時に、未経産牛は、不妊の根本的な病因を理解するための優れた生物医学モデルでもあります。これは、十分な栄養を与えられた未経産牛であっても、主に固有の生理学的および遺伝的原因が原因で不妊になる可能性があるためです。 高密度一塩基多型 (SNP) チップを使用して遺伝子型データを収集し、PLINK の関連分析とフィッシャーの直接確率検定を使用して分析しました。 また、定量的なトランスクリプトームデータとプロテオームデータも作成しました。 トランスクリプトームデータは、準尤度検定に続いてワルド検定を使用して分析され、尤度検定とプロテオームデータは一般化混合モデルとスチューデントの t 検定を使用して分析されました。 我々は、未経産牛の生殖能力と有意に関連する 2 つの SNP を特定しました（rs110918927、chr12: 85648422、P = 6.7 × 10−7、および rs109366560、chr11:37666527、P = 2.6 × 10−5）。 我々は、2 つのグループ（Fertile グループと Sub-Fertile グループ）間で異なる転写物存在量（eFDR ≤ 0.002）を持つ 2 つの遺伝子を同定しました。脂肪細胞細胞膜関連タンパク質（APMAP、Fertile グループでは存在量が 1.16 多い）とダイニン軸索中間鎖 7（DNAI7、 1.23 非肥沃なグループではより多く存在します）。 私たちの分析により、タンパク質α-ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼ FTO が、非受胎性の未経産牛と比較して、受胎可能な未経産牛から採取された血漿中により豊富に存在することが明らかになりました (FDR < 0.05)。 最後に、3 つのデータセットの統合分析により、生殖能力カテゴリーに基づいて 22 頭のうち 21 頭の未経産牛を正しく識別する一連の分子的特徴 (SNP、遺伝子転写物、タンパク質) が特定されました。 私たちのマルチオミックス分析は、女性の生殖能力の複雑な性質を裏付けています。 非常に重要なことは、我々の結果はまた、品種固有の遺伝的背景の制約を超えて、繁殖力に関連する未経産牛の分子プロファイルの違いを強調していることです。

国連食糧農業機関の最新データによると、2020年には世界の1日当たりのタンパク質供給量の46％以上が動物性食品によるものでした（FAO-STATS）。 牛の肉と牛乳は、2020 年に世界の総タンパク質供給量の 12.8% を占めました (FAO-STATS)。 これらの数字は、世界的に増大するタンパク質需要を維持するために牛の生産が重要であることを浮き彫りにしています1。 不妊または生殖能力の低下は、未経産牛を含む持続可能な牛の生産2にとって重大な障壁となっています。 たとえば、肉用未経産牛と乳用未経産牛のそれぞれ約 15%3 と 5%4 は、生後 24 か月で出産しません。 最適な年齢で出産した未経産牛は、群れ内での生産性が高く、寿命も長くなります5、6、7、8、9、10。 したがって、最適な繁殖力を持つ未経産牛を特定することは、牛生産の持続可能性を向上させるための有望なアプローチです。

未経産牛の繁殖力に関する育種値の遺伝率は、牛肉 11、12、13、14、15、16、17 および乳用未経産牛 18、19、20、21、22、23 では低いことが多く、この複合体に影響を与える複数の遺伝的要因があることを示しています。相加的な遺伝的影響を超えた形質。 不妊症を理解するためのもう 1 つの潜在的な手段は、分子表現型解析の使用です 24。 先駆的な取り組みは、未経産牛の生殖能力に関連する遺伝マーカーを同定するためのゲノムワイド関連研究 (GWAS) に焦点を当てました4,12,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37。しかし、集団全体で再現できるのはほんのわずかであると思われます37。 最近の取り組みでは、血液サンプル中のこれらの分子を特徴付けるトランスクリプトーム 39、40、41 およびメタボローム 42 データセットにも焦点を当てています。 ここでも、限られた遺伝子が、データセット全体で異なる転写物量で同定されています 39。 生殖能力の説明に役立つ分子的特徴を特定するには、多くの研究が必要です。