本研究包括以下两方面内容：1营养水平对荷斯坦犊牛骨骼肌中mTOR、IGF和胰岛素信号通路相关基因表达的影响本研究中以荷斯坦公犊牛为研究对象，通过考察两种蛋白水平日粮的采食量对犊牛生长、血液代谢指标和半腱肌中mTOR（Mammalian Target of Rapamycin）、IGF（Insulin-like Growth Factor）和胰岛素信号通路中15个与生长和细胞代谢相关基因mRNA表达的影响，以期更好地从分子水平理解营养水平对断奶前后犊牛肌肉生长和营养代谢调控机制。研究中对20头犊牛（2-3日龄）按照初始体重分为两组，并随机接受两种等能日粮处理：（1）CON：对照日粮组，传统代乳粉（20%粗蛋白，20%粗脂肪，4.90Mcal/kg ME；1.25%BW；干物质基础）+传统开食料（20%粗蛋白，3.16Mcal/kg ME；干物质基础）；（2）HIPRO：高蛋白日粮组，高蛋白代乳粉（28%粗蛋白，16%粗脂肪，4.84Mcal/kg ME；2%BW；干物质基础）+高蛋白开食料（25%粗蛋白，3.20Mcal/kg ME；干物质基础）。最后的分析结果比较两种日粮采食量对断奶前（0-5周龄）与断奶后（6-10周龄）生长、营养代谢与基因表达的不同影响。研究获得以下研究结果：1.1营养水平对犊牛生长性能的影响日粮与时间的交互作用不影响犊牛活体重、胴体重和胴体组成（蛋白质、脂肪和灰分）及总内脏重量和肝脏重。除胴体脂肪重（P=0.10）外，高蛋白组较对照组显著提高了犊牛活体重、胴体重和胴体蛋白质、灰分重及总内脏重量和肝脏重（P=0.01）。犊牛10周龄时的活体重、胴体重和胴体组成重（蛋白质、脂肪和灰分）及总内脏重和肝脏重均较5周龄时的犊牛有显著提高（P=0.01）。1.2营养水平对犊牛营养代谢的影响日粮与时间的交互作用显著影响犊牛血液葡萄糖浓度（P=0.01）。在犊牛5周龄时，血液葡萄糖浓度随日粮营养水平提高而显著上升（P=0.04）。而在10周龄时，日粮营养水平不影响犊牛血液葡萄糖浓度。此外，采食高蛋白组日粮的犊牛在10周龄时的血液葡萄糖浓度显著低于在5周龄时的血液葡萄糖浓度（P=0.01）。随着日粮营养水平提高，犊牛血液尿素浓度显著上升（P=0.01）。犊牛10周龄时的血液尿素浓度（P=0.01）和BHBA（β-hydroxybutyric acid，β-羟基丁酸，P=0.01）浓度均明显高于5周龄时的浓度。犊牛10周龄时的血液总蛋白浓度明显低于5周龄时的浓度（P=0.01）。日粮与时间的交互作用显著影响犊牛血液中NEFA（nonesterified fatty acid，非酯化脂肪酸）的浓度（P=0.01）。在犊牛5周龄时，随着日粮营养水平提高，NEFA浓度显著升高（P=0.01）。犊牛10周龄时的NEFA浓度显著低于5周龄时的浓度（P=0.01）。犊牛10周龄时的血液胰岛素浓度显著高于5周龄时的浓度（P=0.01），而且随着日粮营养水平提高，胰岛素浓度有上升的趋势（P=0.09）。1.3营养水平对犊牛骨骼肌中mTOR、IGF和胰岛素信号通路中相关基因表达的影响日粮与时间的交互作用显著影响犊牛肌肉中IGF1R基因的表达（P=0.04）。在5周龄时，犊牛肌肉中IGF1R的表达量随日粮营养水平提高而下调。日粮与时间的交互作用也对TSC2基因的表达有显著影响（P=0.02）。在5周龄时，日粮处理不影响犊牛肌肉中TSC2基因的表达，但在犊牛10周龄时，提高日粮营养水平能明显增加TSC2基因的表达。而且，仅在采食高蛋白日粮时，犊牛10周龄时TSC2基因的表达量才明显高于5周龄时的表达量。本研究中虽未观察到TSC1基因表达量的显著改变，但一直与TSC2基因表达量呈现相反的变化趋势。与采食低蛋白日粮的犊牛相比，采食高蛋白日粮的犊牛肌肉中RPS6KB1基因的表达在5周龄和10周龄时均明显下调（P=0.03），IRS1基因的表达明显上调（P=0.02），INSR基因的表达呈现下调趋势（P=0.10），PDPK1基因的表达呈现上调趋势（P=0.10）。与5周龄时犊牛肌肉中基因表达相比，10周龄时犊牛肌肉中FOXO1（P=0.04）和INSR基因（P=0.05）表达明显下调，TSC2基因表达明显增加（P=0.01）。与5周龄时犊牛肌肉中基因表达相比，10周龄时犊牛肌肉中FOXO1（P=0.04）和INSR（P=0.05）基因表达明显下调，TSC2基因表达明显增加（P=0.01），而RICTOR（P=0.07）、RPTOR（P=0.10）和TSC1（P=0.06）基因均呈下调趋势。2中国荷斯坦牛INSR基因遗传变异分析本研究基于营养生理学与遗传学的综合考虑，以INSR基因为候选基因，筛选通过影响奶牛正常采食信号接收、转导而影响奶牛产奶性能的分子标记。试验中以205头中国荷斯坦奶牛为研究对象，应用DNA测序、DNA序列分析和PCR-RFLP技术，分析牛INSR基因的遗传变异。此外，还分析了牛INSR基因的多态性与中国荷斯坦奶牛产奶性能（乳脂率、乳蛋白率、乳脂产量、乳蛋白产量和产奶量）的关系，期望为未来集约化生产条件下奶牛的生产和分子标记辅助选育提供有益的参考。研究得出以下结果：2.1牛INSR基因SNPs的检测试验中共设计27对引物，对牛INSR基因的所有CDS（Coding Sequence，编码序列）区共22个外显子进行双向测序和SNP（Single Nucleotide Polymorphism，单核苷酸多态性）扫描分析。利用DNA测序技术、DNA序列分析和PCR-RFLP技术在牛INSR基因上共发现13个突变位点，其中7个SNPs发生于编码区，并导致氨基酸发生改变，6个SNPs发生于非编码区。这些突变分别位于第8内含子、第11外显子、第16内含子、第20内含子和第21外显子。（1）突变nt12689G>A发生于第8内含子，表现出Hinf I酶切多态性，本试验研究群体在该基因座的Hinf I PCR-RFLP分析中表现出三种基因型，分别为GG型（315bp+149bp+34bp+5bp）、GA型（315bp+218bp+149bp+97bp+34bp+5bp）和AA型（218bp+149bp+97bp+34bp+5bp）。（2）突变nt26301G>A、nt26334G>C、nt26496A>G、nt26504C>T和nt26526A>G均发生于第11外显子，导致氨基酸的改变依次为Arg509His、Arg520Pro、Gln574Arg、Arg577Trp、His584Arg。测序结果显示这5个SNPs不连锁。（3）突变nt44018G>A、nt44024A>G和nt44067C>T均发生于第16内含子，测序结果显示这3个SNPs连锁，并表现出Hha I酶切多态性。本试验研究群体在该基因座的Hha I PCR-RFLP分析中表现出三种基因型，分别为GG型（526bp+345bp）、GA型（871bp+526bp+345bp）和AA型（871bp）。（4）突变nt121892A>G和nt121877A>G发生于第20内含子；突变nt122326T>C和nt122362T>C均发生于第21外显子，导致氨基酸发生的改变依次为Val1231Ala和Leu1243Pro。测序结果显示，突变nt121877A>G、nt122326T>C和nt122362T>C这3个SNPs连锁，并且表现出Hha I酶切多态性，本试验研究群体在该基因座的HhaIPCR-RFLP分析中表现出三种基因型，分别为GG型（621bp）、 GA型（621bp+517bp+104bp）和AA型（517bp+104bp）。突变nt121877A>G引起的多态性通过引入酶切位点后，在Pvu IIPCR-RFLP分析中表现出三种基因型，分别为AA型（577bp）、AG型（577bp+542bp+35bp）和GG型（542bp+35bp）。2.2牛INSR基因的群体遗传结构分析（1）牛INSR基因所有基因座均检测到三种不同基因型。由He（Heterozygosity，杂合度）和PIC（Polymorphism Information Content，多态信息含量）数据可见，INSR基因的所有基因座在本试验研究群体内的多态性不是很丰富。与He（0.4085-0.4971）的数据一致，基因座GT2、GT4、GT5和GT9的PIC值较高（0.3250-0.3735），具有较高的遗传多态性。（2）经群体平衡性检验，在本试验研究群体内，牛INSR基因的所有基因座均处于Hardy-Weinberg非平衡状态（P<0.05）。（3）在本研究奶牛群体中，INSR基因不同基因座间的D’值均大于0，表明各不同基因座之间存在着不同程度的连锁不平衡关系（0<D’<1），而且基因座GT2与GT3之间，GT4分别与GT5、GT6之间D’=1，表明存在完全连锁不平衡关系。此外，除基因座GT1与GT8间的r2=0，存在连锁平衡关系外，其他基因座间的r2范围为0.001-0.353，表明这些基因座间存在不同程度的连锁不平衡关系。2.3牛INSR基因多态性对中国荷斯坦奶牛产奶性能的影响将牛INSR基因的9个多态性基因座与205头中国荷斯坦奶牛的产奶性能进行相关分析后发现：（1）基因座GT1、GT3、GT5、GT7和GT8对各生产指标均无影响（P>0.05）。（2）基因座GT2可能是影响中国荷斯坦奶牛乳脂率、乳蛋白产量和产奶量的重要基因座。基因座GT2中AA型个体的乳脂率显著高于GG型和GA型个体（P=0.022），分别高出3.7%（GG型）和3.9%（GA型），GG型个体与GA型个体间的乳脂率无显著差异。胎次与GT2间的交互作用显著影响乳蛋白产量（P=0.015）和产奶量（P=0.008），第一胎的GG型个体明显比AA型个体生产更多的奶和乳蛋白质。胎次与GT2间的交互作用也有影响乳脂产量的趋势（P=0.078）。（3）基因座GT4可能是影响乳脂率、乳脂产量、乳蛋白产量和产奶量的重要基因座。基因座GT4中GG型个体的乳脂率比AG型个体高出3.7%；产犊季节与GT4间的交互作用显著影响乳脂率（P=0.018），对于AG型个体，6-8月产犊的个体比9-11月和12-2月产犊的个体乳脂率要低。基因座GT4中AA型个体乳脂产量明显比GG型个体高出11.58%。基因座GT4的不同基因型有影响乳蛋白产量（P=0.081）和产奶量的趋势（P=0.053）。（4）基因座GT6可能是影响乳脂率和乳蛋白率的重要基因座。基因座GT6中GG型个体的乳脂率比AG型个体高出4.7%。GG型个体的乳蛋白率比AG型个体高出0.6%。（5）基因座GT9的不同基因型不会影响乳脂率、乳脂产量、乳蛋白产量和产奶量，但是有影响乳蛋白率的趋势（P=0.085）。这个结果提示，GT9可能是影响中国荷斯坦奶牛乳蛋白率的重要基因座之一。