本研究借鉴国外奶牛群体遗传改良的先进经验，以动物遗传育种学和畜牧业精准管理理论为指导，综合运用分子生物学技术和现代计算机技术，利用优良验证荷斯坦种公牛对我国西北农区不同基因型奶牛类群低代杂种、高代杂种和纯种进行试验，开展奶牛群体遗传改良和奶牛场精准化管理技术的研究工作：1.采用级进杂交遗传育种方法对以上三个奶牛类群进行改良，评估其在生长性能、泌乳性能、繁殖性能、体型外貌方面的改良效果。研究结果显示：生长性能方面，高代杂种成年体重、12月龄体高显著高于低代杂种（P<0.05），高代杂种、低代杂种15月龄体斜长显著高于纯种（P<0.05）；初生重、6、12、15月龄重3世代显著高于1世代（P<0.05）；2、6、12、15月龄体高、体斜长、胸围、腹围3世代显著高于2世代，2世代显著高于1世代（P<0.05）；泌乳泌乳性能方面，高代杂种305d乳脂量、305d乳蛋白量显著高于纯种（P<0.1），305d产奶量比纯种荷斯坦和低代杂种分别高232kg、418kg；2世代305d产奶量显著高于0世代（P<0.05）；2、3胎次305d产奶量显著高于1胎次（P<0.05）；繁殖性能方面，纯种荷斯坦奶牛产后第一次配种天数、空怀天数和产犊间隔显著高于低代杂种牛（P<0.05）；第3胎次产后第一次配种时间显著低于第1胎次（P<0.05）；高代杂种初配时间要比纯种早34天；体型外貌方面，纯种总评分、体躯结构评分、乳房评分、乳用特征评分显著高于低代杂种，而低代杂种尻部评分、肢蹄评分高于纯种；2世代体躯结构评分、肢蹄评分、乳房评分、乳用特征评分比0世代高，1世代比3世代有更高的尻部评分；第2胎次体躯结构评分、肢蹄评分、乳房评分和总评分显著高于1胎次，2胎次以后各部位评分呈下降趋势。2.利用PCR-SSCP和DNA序列分析技术研究以上三个奶牛类群生长激素基因（GH）部分第四内含子与第五外显子、生长激素受体基因（GHR）第八外显子两个基因位点上的遗传变异，并对其变异位点与生长性能、泌乳性能进行关联分析，结果表明：GH基因第4内含子2017bp处存在C→T突变。不同基因型奶牛群体GH基因SNP的互作效应对305d产奶量、305d乳脂量、305d乳蛋白量和305d乳糖量有显著影响，等位基因T对泌乳性能具有正效应；GH基因对15月龄体重、2月龄和6月龄胸围有显著影响，CC型显著高于TT型（P<0.05）；低代杂种CC型个体在12、15月龄体重、体斜长、腹围，15月龄体高、6月龄、15月龄胸围指标上显著高于TT型（P<0.05）；高代杂种CC、CT型个体在成年体重、2月龄、6月龄胸围指标上显著高于TT型（P<0.05）；纯种CC、CT型个体在成年体重、2月龄、6月龄胸围、6月龄腹围指标上显著高于TT型（P<0.05）。GHR基因第8外显子4962bp处存在T→A突变，导致苯丙氨酸突变为酪氨酸。关联分析结果表明，等位基因T对生长性能具有正效应；AT型6月龄、15月龄体重，6月龄、12月龄体高，6月龄体斜长、胸围、腹围显著高于AA型（P<0.05）；低代杂种6月龄、15月龄体重，6月龄体斜长AT型显著高于AA型（P<0.05）；高代杂种6月龄体重、体高、体斜长、胸围，6月龄、12月龄腹围AT型显著高于AA型（P<0.05）；纯种6月龄、12月龄体高，6月龄体斜长、胸围，2月龄腹围AT型显著高于AA型（P<0.05）；GHR基因SNP的互作效应对泌乳性能无显著性影响。3.针对现代化奶牛场管理的需要，运用计算机语言，本研究开发了奶牛场精准化管理系统软件。该软件包括牛群管理、泌乳管理、繁殖管理、饲料管理、财务管理、预警系统和经济效益分析七大模块。系统通过构建基础数据库，在原始数据及其分析结果的基础上整合牛场财务数据，通过事先设计的数据规则，依靠计算机语言进行自动整合运算来实现各种统计分析功能，从而实现奶牛场成本分析与经济效益分析。此外，该软件还能够有效地进行辅助选育，提高中小型奶牛场的生产效率。该软件目前已经在甘肃临洮奶牛场投入生产使用，极大的提高了生产管理水平和经济效益。