创新背景

甲烷是一种强效的温室气体，它会在大气中被分解并在几十年内作为植物有机物被储存。荷兰农业生产过程中排放的甲烷有75%来自反刍动物。动物育种可以帮助农民减少排放并保证高效生产和经济效益，这将导致长期影响。

创新过程

瓦赫宁根大学和研究公司对奶牛养殖中产生的甲烷进行研究，发现每头奶牛之间的约30%的甲烷排放差异来自奶牛的基因遗传。研究结果论文《重复记录的奶牛肠道甲烷浓度的遗传参数》发表在2022年5月出版的《乳品科学杂志》上。

反刍动物通过在瘤胃中厌氧发酵产生甲烷，甲烷通过呼吸和打嗝排放到空气中。研究通过嗅探器使用红外光谱测量奶牛呼吸和打嗝中的气体浓度，进而对每一头奶牛进行具体且有成本效益的记录。将嗅探器安装在挤奶站的进料仓中，可以连续测量空气中的甲烷浓度。使用嗅探器可以测量奶牛肠道中甲烷的变化，测量结果可用于对奶牛进行从低排放到高排放的动物育种。

利用嗅探器测量的甲烷浓度的几个形状遗传参数在此前的研究中已经有了大致范围。许多研究使用测量的甲烷浓度平均值遗传力范围在0.11±0.02至0.26±0.11之间。其他研究以二氧化碳作为示踪气体，结合甲烷与二氧化碳的比率，预测甲烷产量的遗传力介于0.12±0.16和0.45±0.11之间。从甲烷性状与其他相关育种目标性状的关系出发，在产奶量的甲烷强度、甲烷产量和剩余剩余3个性状中，甲烷强度对奶牛的遗传力大致为0.21±0.06。

研究通过嗅探器对奶牛场中的甲烷和二氧化碳浓度进行64至436天的连续记录，使用一种基于挤奶站进入时间和甲烷峰值的嗅探器和记录匹配的算法，匹配嗅探器测量值和标识号，在每个农场连续采样空气，每周进行两次数据检查。

研究通过估计甲烷浓度的遗传性和可重复性，使用迄今为止长期重复记录的奶牛的最大数据集，并使用数据和相应的估计来评估不同性状的育种值的准确性和记录策略，连续和重复记录来自荷兰14个商业奶牛场的1746头奶牛的甲烷和二氧化碳排放量。根据数据使用限制的最大似然程序，使用单变量和二元动物模型估计遗传参数。结果表明，均值CH4排放量具有中等遗传性和可重复性，但是在平均每周平均排放量以估计公猪的繁殖值方面没有优势。从每次访问的平均排放量来看，从每头公牛的十个后代中进行25次甲烷测量，可以通过与其后代的遗传关系获得甲烷排放遗传潜力的良好迹象。

动物育种的缓解具有永久性和累积性，在每一代新一代奶牛中，甲烷排放量将低于前几代，并且，育种不需要农民改变其牛群管理模式。

创新关键点

通过测量奶牛农场中的甲烷排放量和二氧化碳排放量了解奶牛排放甲烷的遗传参数，有助于进行动物育种，培养气候友好型奶牛，在保证养殖效益和成本的同时进行有效的环境保护，减少温室气体排放。