A2β-酪蛋白基因型奶牛鉴别及选育

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2022.11·0 引言
基因是能够决定生命基本构造的大分子片段，每种基因都有其对应的作用。

A2β-酪蛋白基因型奶牛是从基因角度命名的奶牛，简称A2奶牛，普遍存在于各个奶牛品种中[1-5]。

目前市场上流行的“A2奶”即是由A2β-酪蛋白基因型奶牛所生产的牛奶[6]。

当前进行A2β-酪蛋白基因型奶牛的养殖主要涉及到组建奶牛群、选育和扩繁、饲料营养配比。

由于A2β-酪蛋白基因型奶牛在外貌和生产性能上难以区别于同品种的其他奶牛，在组建A2β-酪蛋白基因型奶牛群的过程中A2β-酪蛋白基因型奶牛的鉴别技术是A2β-酪蛋白基因型奶牛筛选和交易的关键环节。

在扩大A2β-酪蛋白基因型奶牛养殖规模中选育和扩繁是重要的手段。

为此，文章对A2β-酪蛋白基因型奶牛的鉴别和选育方面近年的相关报道进行整理并浅析，以期为A2β-酪蛋白基因型奶牛的养殖及相关技术的进一步研究提供理论参考和科学依据。

1 A2牛奶
牛奶中蛋白质主要由酪蛋白和乳清蛋白组成。

在20 ℃且pH 为4.6的牛奶中沉淀的为酪蛋白，溶解的为乳
清蛋白。

酪蛋白又可分为α1-酪蛋白、α2-酪蛋白、β-酪蛋白和κ-酪蛋白4种类型。

其中牛奶β-酪蛋白目前已被详细报道了12种亚型，即A1、A2、A3、B 、C 、D 、E 、F 、G 、H1、H2和I 型[7]，A1亚型和A2亚型是现代欧洲牛所产牛奶中存在最普遍含量最高的2种亚型[6]，β-酪蛋白为A1亚型的牛奶称为A1奶，A2亚型的被称为A2奶。

经流行病学统计发现欧洲一些地区A1牛奶的人均消费量与当地糖尿病和心脏病发病比例存在相关性[8-11]。

在婴幼儿时期摄入A1牛奶较多的地区糖尿病的发病率更高[10]。

此外，有研究指出A1奶可能与婴幼儿猝死、多动症及儿童和成人的消化系统不适症的发生有关[12-14]，而A2奶较少涉及这样的问题。

牛奶中富含营养物质，在膳食中有着不可替代的作用，尤其是对婴幼儿而言，因此具有更高安全性的A2牛奶受到越来越多消费者的信赖和欢迎，特别是在婴幼儿食品领域。

A2奶较少引发消化系统不适症的发生也使得其较普通牛奶具有更广的消费市场。

A1奶和A2奶经消化酶水解后最主要的区别是A1奶经消化酶作用产生水解产物β-酪啡肽-7，而A2奶较少产生[15]。

这是由于蛋白质经消化酶水解后是分解为
收稿日期：2022-10-08
基金项目：齐齐哈尔市科学技术计划重点项目（ZDGG-202003）；黑龙江省农业科学院“农业科技创新跨越工程”专项项目（HNK2019CX15-1）；黑龙江省农业科学院畜牧兽医分院自拟课题项目（ZNKT202020）
作者简介：黄萌（1981-），女，黑龙江齐齐哈尔人，硕士，助理研究员，主要从事奶牛饲养管理研究。

A2β-酪蛋白基因型奶牛鉴别及选育
黄萌，李红宇，邵广，王德香，郭春晖，刘文，姜兴刚，王树茂，阿晓辉，赵文江，贾斌
（黑龙江省农业科学院畜牧兽医分院，黑龙江 齐齐哈尔 161005）
摘要：A2牛奶是婴幼儿奶源，A2β-酪蛋白基因型奶牛又是生产A2牛奶的唯一途径。

本文综述近10年A2β-酪蛋白基因型奶牛的研究，包括A2牛奶和β-酪蛋白基因型、A2β-酪蛋白基因型奶牛的辨别方法、A2β-酪蛋白基因型奶牛的选育和扩繁以及A2β-酪蛋白基因型奶牛的营养需要，旨在为A2β-酪蛋白基因型奶牛鉴别和选育及其进一步研究提供科学依据。

关键词：奶牛选育；A2β-酪蛋白基因型；A2牛奶；基因检测；扩繁
中图分类号：S823.3 文献标识码：A doi:10.19369/ki.2095-9737.2022.11.020
Discrimination and Breeding about A2 Beta-casein Dairy Cattle
HUANG Meng ，LI Hongyu ，SHAO Guang ，WANG Dexiang ，GUO Chunhui ，LIU Wen ，
JIANG Xinggang ，WANG Shumao ，A Xiaohui ，ZHAO Wenjiang ，JIA Bin
（Institute of Animal Husbandry and Veterinary ，Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences ，Qiqihaer Heilongjiang
161002，China ）
Abstract ：A2 milk is a source of milk for infants ． A2 beta-casein genotype cows is the only way that produce the A2 milk ． This review article mostly focuses on research in A2 beta-casein genotype cows during the last decade ． A2 milk and beta-casein genotype and the discriminating method and seed selection of A2 beta-casein genotype cows are all reviewed in detail in this paper ， which provided more comprehensive information in A2 beta-casein genotype cows for researcher and producer ．Keywords ：Breeding of dairy cattle ，A2 beta-casein genotype ，A2 milk ，Genetic testing ，Propagation;
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·2022.11
氨基酸或肽链是受由构成蛋白质的氨基酸之间的化学键
强弱决定的。

如图1所示，A1β-酪蛋白第67位氨基酸为组氨酸（His ）残基，A2β-酪蛋白第67位氨基酸为脯氨酸（Pro ）残基，A1β-酪蛋白上的Ile 66-His 67化学键较易被酶解，从而释放出β-酪啡肽-7[14]。

A2β-酪蛋白上的Ile 66-Pro 67化学键作用力较强，从而水解为β-酪啡肽-9。

β-酪啡肽-7是一种具有类似阿片（吗啡）功能的活性肽，能够作用于体内的μ-阿片受体，从而影响神经元发育，导致神经紊乱，进而影响消化系统和免疫系统[14]。

β-酪啡肽-7能够在一定程度上合理解释食用A1牛奶产生的如婴儿猝死、过敏及腹泻等问题
[14，16]。

因
此，β-酪啡肽-7也被认为是导致A1奶引发各种健康问题的罪魁祸首。

在β-酪蛋白亚型中不只A1的第67位为His 残基，B 、C 等亚型在第67位也为His 残基，它们水解也同样会产生β-酪啡肽-7。

部分人认为牛奶中β-酪蛋白第67位氨基酸为脯氨酸（Pro ）残基，牛奶经水解后仅产生极少量β-酪啡肽-7的牛奶即可作为A2奶；同时也有人认为牛奶β-酪蛋白仅为A2亚型的牛奶才能够称为A2奶。

由于缺乏A2牛奶的标准，也罕见报道两种A2奶的差异，因此目前两类A2
牛奶并存于市场。

图1 A1β-酪蛋白和A2β-酪蛋白水解示意图
2 β-酪蛋白基因型
奶牛基因由核苷酸组成的核糖核酸（DNA ）构成。

DNA 上具有一定作用的片段被命名为一种基因，基因上核苷酸的变异会导致这一基因的作用产生一定程度的改变，这些变异的基因被统称为这一基因的变体，这些变体通常会根据需要区分为不同的基因型。

普通牛（Bos taurus ）β-酪蛋白的基因位于6号染色体。

奶牛β-酪蛋白基因存在由单核甘酸多态性（single nucleotide polymorphism ， SNP ）导致的基因变体，这些变体调控产生了不同亚型的β-酪蛋白。

已经报道的β-酪蛋白基因上SNP 位点超过12处[7]，其中位于第7外显子的一处SNP 位点是A1基因变体和A2基因变体在碱基序列上的唯一区别，也是调控β-酪蛋白第67位氨基酸的关键点[17-18]。

这一SNP 位点碱基为胞嘧啶（C ）的基因为A2基因，调控产生A2 β-酪蛋白；为腺嘌呤（A ）的基因为A1基因，调控产生A1β-酪蛋白，SNP 位点也被称为A1/A2等位基因SNP 。

β-酪蛋白基因型主要是根据SNP 进行区分，大致有2类分型。

一类是根据基因上的所有已知的SNP 分布的位置和数量对基因进行分型，将β-酪蛋白基因分为A1、A2、A3、B 、I 等不同基因变体，再根据奶牛基因所含变体类型确定基因型为纯合的A1A1等基因型，或杂合的A1B 等基因型[19-20]；另一类基因分型是只根据A1/A2等位基因SNP 这一位点对基因进行分型，将β-酪蛋白基因分为A1变体和A2变体，从而分为纯合的A1A1、A2A2基因型，或杂合的A1A2基因型三种基因型[3，17，21]。

以上两类分型在科研和生产中皆有应用。

由于β-酪蛋白基因属于共显基因，每一种变体都能表达为相应蛋白，因此生产中往往使用纯合基因型的奶牛。

目前生产中所使用的A2 β-酪蛋白基因型奶牛，既有多SNP 分型A2A2的基因型奶牛，也有A1/A2等位基因SNP 分型为A2A2基因型的奶牛。

3 A2β-酪蛋白基因型奶牛鉴别
A2β-酪蛋白基因型奶牛的鉴别可通过牛奶或基因检测进行鉴别。

牛奶检测可通过分析牛奶中酪蛋白类型来确定奶牛类型，牛奶检测也可特异性针对A1或A2奶进行检测从而判定奶牛类型，但牛奶检测只限于泌乳期母牛，从而局限了其使用范围。

基因检测相对适用范围更广，可检测犊牛、公牛、泌乳牛、青年牛及干奶牛。

此外，基因的表达受多种因素影响，其中一些尚未探明，对A2 β-酪蛋白基因型奶牛的鉴别基因检测相比牛奶检测的准确性更高，因此基因检测更适用于鉴别A2 β-酪蛋白基因型奶牛。

鉴别A2 β-酪蛋白基因型奶牛主要是检测β-酪蛋白基因中的SNP ，根据对基因型分类要求不同检测1个或多个SNP 位点。

目前主要使用的方法包括直接测序法[22-23]、高分辨率熔解曲线分析法（high resolution melting analysis ，HRM ）[24-25]、基因微列阵（又称基因芯片）法[26]、酶切法[3，17，27]、寡核苷酸探针法[28]、特异性引物法[29-32]等。

4 A2β-酪蛋白基因型奶牛的选育及扩繁
A2β-酪蛋白基因型奶牛存在于绝大多数奶牛品种中，且基因频率在各地区各品种间存在一定差异，即便是同一品种也会因地域间品系不同出现较大差异。

Karan Swiss 牛和 Karan Fries 牛的A2 β-酪蛋白纯合基因型奶牛占群体总量的70%以上[3]；Sindhi 牛A2 β-酪蛋白纯合基因型奶牛占群体总量的90%[33]； Malvi 和Nimari 牛是100%的A2 β-酪蛋白纯合基因型奶牛[34-35]。

娟姗牛中A2 β-酪蛋白纯合基因占50%，基因频率71%[4]。

荷斯坦牛是著名的奶牛品种，其饲养范围遍布全球，因各地选育标准不同，荷斯坦牛在一些地区逐渐发展为独立的品系。

波兰荷斯坦牛中A2 β-酪蛋白纯合基因型个体占比45.2%，基因频率67%[36]；中国的荷斯坦牛群中A2 β-酪蛋白纯合基因型奶牛约占30%，基因频率49%[5]；伊朗荷斯坦奶牛中A2 β-酪蛋白纯合基因型个体仅占比2.5%，基因频率47.5%[18]。

奶牛群体中纯合A2奶牛所占比例越高组建A2牛群的速度越快，成本越低；牛群中A2基因频率越高选育难度越低，速度越快。

因此，在不同品种和品系中进行A2 β-酪蛋白基因型奶牛的选育
及扩繁难度不同，所花费的时间长短也存在差距。

印度Frieswal牛中A2纯合基因型较A1 纯合基因型奶牛在总泌乳量，300天泌乳量和最高泌乳量上均有显著的优秀表现；且A2纯合型和杂合型间没有显著差异[31]。

对于波兰荷斯坦—黑白花种公牛的研究表明，A2 β-酪蛋白基因提高了奶牛的泌乳量和乳蛋白产量的育种值[36]，同时降低了乳脂肪的育种值[37]。

可见A2 β-酪蛋白基因型奶牛的选育有提高群体泌乳性能的潜力。

在繁殖性能方面，β-酪蛋白基因型对奶牛的繁殖性能没有明确影响[38-39]，且鲜有关于A2 β-酪蛋白基因型奶牛繁殖性能较低的报道，因此使用具有高产基因的A2 β-酪蛋白纯合基因型种公牛性控精液配种A2 β-酪蛋白纯合基因型奶牛有利于快速扩繁A2 β-酪蛋白基因型奶牛[20，40]。

有学者担忧A2 β-酪蛋白基因型选育会减少一些已知或未知优秀经济性状基因的频率，如B-κ-酪蛋白基因（一种能够通过调控牛奶酪蛋白结构提高奶酪产量和质量的κ-酪蛋白基因型）[41]。

为此，有研究对A2 β-酪蛋白基因型奶牛选育是否会影响牛群B-κ-酪蛋白基因频率进行调查分析，结果表明A2 β-酪蛋白基因型奶牛的选择对B-κ-酪蛋白基因频率没有显著影响[42]。

目前基因与生产性能相结合的选育方式是奶牛选育的主要方式[43]，A2 β-酪蛋白基因型奶牛的选育和扩繁一方面能够获得较成熟的技术支持，另一方面能够获得积极的市场前景的推动，具有较好的发展态势。

5 结论
在A2β-酪蛋白基因型奶牛的养殖中奶牛的鉴定、选育和扩繁是至关重要的技术，关系到所生产的A2牛奶的质量和养殖场的市场竞争力。

A2 β-酪蛋白基因型奶牛结合基因选育、育种值选育和性控精液的应用能够提高A2 β-酪蛋白基因型奶牛的选育和扩繁速度。

总之，A2 β-酪蛋白基因型奶牛的养殖具有较好的发展前景，A2 β-酪蛋白基因型奶牛的鉴别技术、育种和扩繁技术还需要进一步研究和完善。

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