MSTN 基因突变双肌肉牛难产现象分析

杨 磊，郝振廷，白春玲，李光鹏

（内蒙古大学生命科学学院，省部共建草原家畜生殖调控与繁育国家重点实验室，内蒙古呼和浩特 010070）

肌肉生长抑制素（Myostatin，）属于转化生长因子（Transforming Growth Factor，TGF）超家族成员，基因对于动物躯体性状和肌肉结构具有重要的调节作用。

人们对基因的认识始于牛“双肌”表型的发现。到目前为止，在不同品种牛的基因中，已发现6 个功能性突变位点，包括第一外显子突变的利木赞牛和德国黄牛，第二外显子突变的夏洛莱牛，第三外显子发生突变的比利时蓝牛和皮尔蒙特牛，以及突变于第二内含子而影响第三外显子的阿奎坦牛。

随着我国黄牛由役用型转向肉用型，我国引进了西门塔尔、利木赞、夏洛莱、安格斯、海福特、皮尔蒙特和比利时蓝牛等优秀肉牛品种，这些肉牛品种的引入自然就把相应的突变基因型引入黄牛群体中，使杂交后代的产肉性能大幅提升，为我国黄牛的杂交改良发挥重大作用。突变的基因解除了对肌肉发育的抑制作用，胎儿有良好的胴体结构，提高了牛的产肉性能，但同时也增加了胎儿体重，使母牛的难产率急剧上升，犊牛死亡率大大提高。按照母牛分娩的难易程度，通常可将分娩难度分为4 级：1 级为顺产，2 级为徒手辅助，3 级为助产器拖拽，4 级为剖腹产，对于3 级和4 级难产，如果处置不当，极易引起犊牛死亡。在普通牛中，引起难产的因素分为直接因素和间接因素，直接因素包括胎儿胎位不正和子宫扭曲，间接因素包括母牛的骨盆面积大小和分娩次数等遗传因素与非遗传性因素。在基因突变双肌型肉牛中，基因突变使造成难产的因素更加复杂,本文着重分析基因突变引起母牛难产与犊牛死亡的原因，以期为预防和解决母牛难产提供参考。

1 胎儿因素对难产的影响

研究表明，基因突变犊牛的初生重普遍大于普通犊牛。Casas 等报道了比利时蓝牛来源的基因突变在其他品种牛繁育中的作用，基因纯合型突变犊牛后代的初生重比杂合型高3.5 kg，比野生型高5.5 kg，初生重每增加1.0 kg，将增加4%的助产率；纯合型犊牛在0～2 岁的死亡率为9.1%，杂合型和野生型犊牛均为4.5%，纯合型犊牛的死亡率是杂合型或野生型的2 倍。当夏洛莱牛、皮尔蒙特牛与利木赞牛等大型品种与我国本地黄牛杂交时，杂交犊牛的初生重显著提高，甚至达到普通黄牛初生重的2 倍以上。Vinet 等研究发现，纯合型阿奎坦牛犊牛的初生重比杂合型重2.6 kg，比野生型重5.7 kg，纯合型犊牛的难产率均高于杂合型与野生型。因此可以推测基因纯合型突变犊牛在生长过程中可能会更容易受到恶劣环境的影响，造成死亡。另外，犊牛初生重占母牛体重的比例也与母牛难产有关。一般情况下，肉牛犊牛初生重与母牛体重的比值普遍高于奶牛，对于突变型比利时蓝牛，初产母牛的犊牛初生重占母牛体重的9.0%，而经产母牛的犊牛初生重占母牛体重的8.3%,高于普通初产肉牛的7.8%。因此，可以推测基因突变双肌型母牛的难产率高于普通肉牛品种，显著高于奶牛品种。上述结果表明，基因突变犊牛的初生重和难产率普遍增加，基因纯合型突变犊牛的死亡率较高。

基因突变还引起犊牛体型发生改变。Kolkman 等对147 头纯系比利时蓝犊牛的体长、头长、肩宽、臀宽、胸围、髻甲高进行测量，结果表明，犊牛的平均体长56.4 cm，平均头宽24.4 cm，平均肩宽22.4 cm，平均臀宽22.9 cm，平均髻甲高71.1 cm，突变犊牛的头宽与肩宽均显著大于野生型犊牛；与非剖腹产犊牛相比，剖腹产犊牛的肩宽与臀宽显著增大。上述结果表明，过大的头宽、肩宽和臀宽使犊牛无法自主通过骨盆腔，易卡在骨盆腔内，窒息而亡。

2 母牛因素对难产的影响

妊娠母牛骨盆面积小是造成难产的重要因素。90% 的纯系比利时蓝母牛在分娩时需要剖腹产，1979年成年比利时蓝母牛的内侧骨盆高度为15.9 cm，到1999 年达到18.8 cm，经过20 年的选育比利时蓝母牛的骨盆面积显著增加，比利时蓝牛整体的体型也显著增加。Fiems报道，突变牛的骨骼，尤其是髋骨的发育程度降低，影响繁殖性能。Short 等报道，皮尔蒙特母牛骨盆面积大，海福特母牛的骨盆面积较小，但犊牛体重较大，因此可以选用雌性皮尔蒙特牛作配种母牛来降低难产率。在夏洛莱牛中，突变母牛骨盆面积比非突变母牛小10%，突变母牛的难产率和产期犊牛死亡率显著升高。上述结果表明，妊娠母牛骨盆面积也是引发难产的重要因素，顺产母牛的骨盆内径显著大于助产牛或剖腹产牛。

此外，当妊娠母牛是纯合型突变时，骨盆处的肌肉过于发达，骨盆扩张幅度减小，使犊牛不能顺利娩出，极易引起犊牛死亡，在纯合型突变母牛产犊时必须进行助产或剖腹产。当母牛为杂合型突变时，骨盆肌肉发育正常，但骨盆面积比普通肉牛大，犊牛分娩的难产率降低。因此，利用杂合型突变母牛作为配种母牛可大幅降低难产率，但仍需在妊娠全程仔细观察，突变型母牛妊娠受到多重因素影响，可能会增加难产率与产后犊牛的死亡率。

3 难产剖腹后的母-犊关系

基因突变双肌型肉牛在难产时需要进行剖腹产，剖腹产后的母-犊关系可能会影响犊牛的存活率。基因突变双肌肉牛的剖腹产率较高，纯合型比利时蓝犊牛的剖腹产率高达95%，如果待产母牛与犊牛均为纯合型突变时，剖腹产率为100%。有报道称，由于剖腹产绵羊的羊羔没有对子宫颈及产道产生机械刺激，影响母羊的母性行为,会伤害羊羔。为了解剖腹产犊牛与母牛关系及动物福利方面的情况，Vandenheede 等对15 头初产母牛和15 头经产母牛剖腹产后进行3d 的跟踪观察，结果表明，经过快速而娴熟的剖腹技术所产的犊牛没有表现出不适或体弱；剖腹产后，初产母牛拭舔犊牛是在母牛见到牛犊后3.3 min，每24 h 内拭舔次数平均为29.2 次，犊牛第1 次吸吮母乳的时间是见到母牛后的6.1 h，每24 h 吸吮的次数为8.4次，初产母牛哺乳犊牛的频率为6.1 次/24 h，经产母牛频次略多，但差异不显著；另外，只有10% 的母牛用头顶撞其犊牛，没有发现用蹄子踢牛犊的现象。上述结果表明，剖腹产后的母-犊关系可能与母牛的胎次有关，经产牛会表现出更强烈的母性。

4 通过营养限制降低难产率

在胎盘类动物中，胎盘给胎儿提供营养。当母牛营养不足，体况偏弱时，会牺牲自己的身体以保证胎儿发育，胎儿也通过加快胎盘组织发育从母体争取更多营养。Hickson 等、Perry 等研究发现，在孕程前、中期补饲母牛不影响犊牛初生重，但在孕程后期补饲营养会显著增加胎儿体重，尤其在妊娠的最后阶段，胎儿与母体争夺营养的能力加强，营养几乎都被胎儿吸收，营养过剩会增加胎儿初生重，造成难产，而在妊娠的前、中期调节母牛营养可以增加母牛体重不影响胎儿体重。上述结果表明，在妊娠后期减少母牛营养供给是控制犊牛初生重与缓解难产的一项重要措施，基因突变双肌肉牛胎儿有发育过大的现象，为防止初生重过大引起难产，应对妊娠母牛进行限饲。

在完全舍饲条件下，Brabander采取100%、90%、80% 和70% 4 级能量限制措施（70% 即只给所需总能量的70%），对比利时蓝妊娠母牛进行饲喂，结果表明，4 类饲喂条件均引起妊娠母牛体重下降，出生的213 头犊牛中，有11 头（8 头母犊和3 头公犊）在出生后至16 周龄期间死亡，均为70%的能量限制，其他能量限制措施对于犊牛体况影响不大。从生长与营养效率方面看，过大的能量限制措施对于母牛的伤害更大，长时间限制能量导致母牛体况下降，体重降低，增加剖腹产几率，也影响发情间隔期。因此，根据实际情况，可在孕程后期对妊娠母牛采取小于80% 的能量限制，以降低难产率。

5 小结及展望

研究表明，基因突变引起有关调控肌肉发育的多基因效应，诱使犊牛胎儿时期肩部、前躯和后躯肌肉过早发育，胎儿拥有非常良好的胴体结构，但胎儿的肩部和臀部与母牛骨盆的面积严重不成比例，任何一处不能穿过骨盆，就会被骨盆卡住，如果羊水已破，会很快导致胎儿窒息缺氧，应迅速进行剖腹产，剖出胎儿。此外，我国黄牛基本都是中小型品种，体型小，体重小，骨盆面积也相应减小，当与大型品种公牛杂交时，杂交犊牛的初生重显著提高，但黄牛母牛的骨盆面积较小，极易发生难产，造成损失。

基于此，对我国黄牛或已经趋于杂种化黄牛的繁殖与生产提出以下几点建议：①在配种前，需要了解配种母牛群体的遗传背景，尤其要了解是否含有基因突变；②根据公牛和配种母牛的体型及基因型，考虑杂交后代的初生重与母牛骨盆的承受力；③使用基因突变双肌型公牛精液时，要注意突变类型及其对初生重的影响，慎重挑选配种母牛的年龄、胎次和体况状态；④制定孕期母牛，尤其是产前母牛的营养策略，降低犊牛初生重，以减少难产，特别是减少剖腹产。