دوره 15، شماره 3 - ( پاییز 1403 )
جلد 15 شماره 3 صفحات 29-20 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Seyedsharifi R, Ala Noshahr F, Seif Davati J, Hedayat Evrigh N. (2024). The Effect of Heat Stress on the Performance and Genetic Parameters of Milk Production, Reproduction, and Somatic Cell Scores in Iranian Holstein Cows. Res Anim Prod. 15(3), 20-29. doi:10.61186/rap.15.3.20
URL: http://rap.sanru.ac.ir/article-1-1412-fa.html
URL: http://rap.sanru.ac.ir/article-1-1412-fa.html
سید شریفی رضا، علاء نوشهر فاطمه، سیف دواتی جمال، هدایت ایوریق نعمت.(1403). مطالعه تأثیر تنش گرمایی بر عملکرد و فراسنجه‌های ژنتیکی تولید شیر، تولیدمثل و SCS گاوهای هلشتاین ایران پژوهشهاي توليدات دامي 15 (3) :29-20 10.61186/rap.15.3.20
1- گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
2- گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
3- گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل
2- گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
3- گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل
چکیده: (4154 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: بهبود توانایی حیوانات برای مقابله با شرایط نامطلوب محیطی یک چالش در صنعت دام میباشد. شرایط محیطی نامطلوب، بهویژه تنش گرمایی، مسائل اقتصادی مهمی در دامداری هستند، زیرا بر تولید گاوهای شیری تأثیر منفی می‌گذارند. اگرچه حیوانات قادر به سازگاری با آب و هوای گرم هستند، مکانیسمهای سازگاری آنها ممکن است برای عملکرد تولیدی آنها مضر باشد. پتانسیل ژنتیکی حیوان میتواند نقش مهمی در کنترل میزان کاهش تولید شیر، عملکرد تولیدمثل و سلامت پستان گله در شرایط آب و هوایی استرسزا ایفا کند. لذا هدف از این مطالعه بررسی تأثیر تنش گرمایی بر صفات تولید شیر، تولیدمثل و نمره سلولهای سوماتیک (SCS) و شناسایی بهترین شاخص دما-رطوبت مناسب برای مطالعه تنش گرمایی در گاوهای شیری هلشتاین ایران بود. همچنین تحت ارزیابی ژنتیکی برای تنش گرمایی، پدران برتر ژنتیکی برای تحمل گرما شناسایی و ارزش ژنتیکی آنها در صفات عملکردی بررسی شد.
مواد و روشها: پارامترهای ژنتیکی مرتبط با تحمل تنش گرمایی شامل صفات تولید شیر، سلامت پستان (SCS) و تولیدمثل (روزهای باز و فاصله زایش تا اولین تلقیح) برآورد شدند. داده‌ها شامل 145731 رکورد روز آزمون گاوهای هلشتاین از اولین شیردهی در 323 گله مرکز اصلاح نژاد ایران بین سال‌های 2008 تا 2018 جمع‌آوری شد. رکوردهای روز آزمون با مقادیر شاخص دما-رطوبت روزانه (THI) براساس سوابق هواشناسی ایستگاه‌های هواشناسی ادغام شدند. هر رکورد شامل حداقل، حداکثر و میانگین دمای روزانه، میانگین رطوبت نسبی روزانه و میانگین باران روزانه بود. فراسنجه‌های ژنتیکی با کمک مدل حیوان و رگرسیون تصادفی تحت روش بیزی با استفاده از نرمافزار GIBSF90 برآورد شدند. برای تخمین مؤلفه‌های واریانس، از مدل‌های روز آزمون تکرارپذیر چند صفتی با رگرسیون تصادفی روی مقادیر THI استفاده شد. مدل‌ها شامل کلاس‌های روز آزمون گله و DIM بهعنوان اثرات ثابت، و هوای معمولی، تحمل گرما و محیطی دائمی بهعنوان اثرات تصادفی در نظر گرفته شدند.
یافتهها: نتایج نشان داد که صفات تولیدی و عملکردی باافزایش THI (THI>72)کاهش فنوتیپی و ژنتیکی داشتند، در حالیکه سطحSCS با افزایش THI افزایش یافت. در تحقیق حاضر میانگین تولید شیر در محدوده شاخص THI<72 روندی نسبتا ثابت با میانگین 35/72 کیلوگرم را طی کرد، اما با افزایش شاخص از آستانه 72 شاهد کاهش میانگین تولید شیر به 31/25 کیلوگرم بودیم. در واقع میتوان گفت که نقطه بهینه THI برای تولید شیر بین 72-70 (9 تا 13 درجه سانتیگراد) مشاهده شد. بهطور متوسط میانگین روزهای باز 28/64±114/47 روز و فاصله زایش تا اولین تلقیح 16/42±62/38 روز تخمین زده شد. بیشترین طول روزهای باز و فاصله زایش تا اولین تلقیح طی تابستان (بهترتیب 35/41 و 69/71) و کمترین در زمستان (بهترتیب 100/07 و 54/64) مشاهده شد. علاوه بر این، صفات تولید شیر و تولیدمثل دارای بیشترین نسبت شیب ژنتیکی بودند که نشان می‌دهد در سطوح بالای THI بیشتر تحت تأثیر تنش گرمایی قرار می‌گیرند. از آنجاییکه این ویژگی به عنوان منعکس کننده بسیج ذخیره بدن شناخته شده است، استفاده از تغییرات آن در شرایط گرم میتواند یک نشانگر زیستی بسیار مقرون به صرفه برای تنش گرمایی در گاوهای شیری باشد که تعادل بین مصرف و تحرک در شرایط گرم را بیان کرده و لزوم وارد کردن اثر ژنتیک افزایشی در مدل ارزیابی مقاومت به گرما را پررنگ میکند. همچنین مرحله شیردهی که در آن گاوها تنش گرمایی را تجربه میکنند نیز بر شدت اثر تنش گرمایی بر تولید شیر تأثیر میگذارد. گاوهایی که در اواسط شیردهی هستند بیشترین آسیب، گاوهایی که در اوایل شیردهی هستند کمترین آسیب را میبینند، در حالیکه گاوهایی که در اواخر شیردهی هستند بهطور متوسط تحت تأثیر قرار می‌گیرند. گاوهای پر تولید در مقایسه با گاوهای کم تولید بیشتر تحت تأثیر تنش گرمایی قرار داشتند. از سویی دیگر، همبستگی ژنتیکی مثبت برای SCS بین تنش خنثی و گرمایی شناسایی شد، از اینرو ادامه انتخاب برای SCS پایین‌تر پاسخ انتخاب مطلوبی را برای SCS تحت تنش گرمایی بههمراه خواهد داشت.
نتیجهگیری: تنش گرمایی یکی از عوامل مهمی است که بر تولید شیر، تولیدمثل و سلامت گاو هلشتاین تأثیر منفی میگذارد. تأثیر تنش گرمایی را میتوان با اصلاح محیط (تغذیه و خنک کننده) یا با انتخاب ژنتیکی حیواناتی که کمتر تحت تأثیر تنش حرارتی قرار دارند، کاهش داد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که عمکرد تولیدی، تولیدمثلی و SCS بهمیزان قابل ملاحظهای تحت تأثیر شاخص دما-رطوبت قرار میگیرد. با توجه به این موضوع که پتانسیل ژنتیکی حیوانات تحت تاثیر تنش گرمایی متفاوت میباشد، و با توجه به تغییرات جهانی دما، توصیه میشود اثر مقاومت حیوان به تنش گرمایی بهعنوان یک عامل مؤثر در شاخصهای ارزیابی گاوهای نر و مولد ممتاز مدنظر قرار گیرد تا منجر به تولید و پرورش حیوانات مقاومتری در گلهها بهویژه در مناطق گرمسیری شود. شاخص THI بهینه برای گاوهای هلشتاین ایرانی زیر 72 برای صفات تولیدی، تولیدمثلی و سلامت پستان بهدست آمد. اختلال در عملکردهای مختلف تولیدمثلی بهدلیل تنش گرمایی میتواند منجر به نرخ کم لقاح در اولین تلقیح و در نتیجه افزایش فاصله زایش و روزهای باز بهویژه در طول فصل گرم شود.
مقدمه و هدف: بهبود توانایی حیوانات برای مقابله با شرایط نامطلوب محیطی یک چالش در صنعت دام میباشد. شرایط محیطی نامطلوب، بهویژه تنش گرمایی، مسائل اقتصادی مهمی در دامداری هستند، زیرا بر تولید گاوهای شیری تأثیر منفی می‌گذارند. اگرچه حیوانات قادر به سازگاری با آب و هوای گرم هستند، مکانیسمهای سازگاری آنها ممکن است برای عملکرد تولیدی آنها مضر باشد. پتانسیل ژنتیکی حیوان میتواند نقش مهمی در کنترل میزان کاهش تولید شیر، عملکرد تولیدمثل و سلامت پستان گله در شرایط آب و هوایی استرسزا ایفا کند. لذا هدف از این مطالعه بررسی تأثیر تنش گرمایی بر صفات تولید شیر، تولیدمثل و نمره سلولهای سوماتیک (SCS) و شناسایی بهترین شاخص دما-رطوبت مناسب برای مطالعه تنش گرمایی در گاوهای شیری هلشتاین ایران بود. همچنین تحت ارزیابی ژنتیکی برای تنش گرمایی، پدران برتر ژنتیکی برای تحمل گرما شناسایی و ارزش ژنتیکی آنها در صفات عملکردی بررسی شد.
مواد و روشها: پارامترهای ژنتیکی مرتبط با تحمل تنش گرمایی شامل صفات تولید شیر، سلامت پستان (SCS) و تولیدمثل (روزهای باز و فاصله زایش تا اولین تلقیح) برآورد شدند. داده‌ها شامل 145731 رکورد روز آزمون گاوهای هلشتاین از اولین شیردهی در 323 گله مرکز اصلاح نژاد ایران بین سال‌های 2008 تا 2018 جمع‌آوری شد. رکوردهای روز آزمون با مقادیر شاخص دما-رطوبت روزانه (THI) براساس سوابق هواشناسی ایستگاه‌های هواشناسی ادغام شدند. هر رکورد شامل حداقل، حداکثر و میانگین دمای روزانه، میانگین رطوبت نسبی روزانه و میانگین باران روزانه بود. فراسنجه‌های ژنتیکی با کمک مدل حیوان و رگرسیون تصادفی تحت روش بیزی با استفاده از نرمافزار GIBSF90 برآورد شدند. برای تخمین مؤلفه‌های واریانس، از مدل‌های روز آزمون تکرارپذیر چند صفتی با رگرسیون تصادفی روی مقادیر THI استفاده شد. مدل‌ها شامل کلاس‌های روز آزمون گله و DIM بهعنوان اثرات ثابت، و هوای معمولی، تحمل گرما و محیطی دائمی بهعنوان اثرات تصادفی در نظر گرفته شدند.
یافتهها: نتایج نشان داد که صفات تولیدی و عملکردی باافزایش THI (THI>72)کاهش فنوتیپی و ژنتیکی داشتند، در حالیکه سطحSCS با افزایش THI افزایش یافت. در تحقیق حاضر میانگین تولید شیر در محدوده شاخص THI<72 روندی نسبتا ثابت با میانگین 35/72 کیلوگرم را طی کرد، اما با افزایش شاخص از آستانه 72 شاهد کاهش میانگین تولید شیر به 31/25 کیلوگرم بودیم. در واقع میتوان گفت که نقطه بهینه THI برای تولید شیر بین 72-70 (9 تا 13 درجه سانتیگراد) مشاهده شد. بهطور متوسط میانگین روزهای باز 28/64±114/47 روز و فاصله زایش تا اولین تلقیح 16/42±62/38 روز تخمین زده شد. بیشترین طول روزهای باز و فاصله زایش تا اولین تلقیح طی تابستان (بهترتیب 35/41 و 69/71) و کمترین در زمستان (بهترتیب 100/07 و 54/64) مشاهده شد. علاوه بر این، صفات تولید شیر و تولیدمثل دارای بیشترین نسبت شیب ژنتیکی بودند که نشان می‌دهد در سطوح بالای THI بیشتر تحت تأثیر تنش گرمایی قرار می‌گیرند. از آنجاییکه این ویژگی به عنوان منعکس کننده بسیج ذخیره بدن شناخته شده است، استفاده از تغییرات آن در شرایط گرم میتواند یک نشانگر زیستی بسیار مقرون به صرفه برای تنش گرمایی در گاوهای شیری باشد که تعادل بین مصرف و تحرک در شرایط گرم را بیان کرده و لزوم وارد کردن اثر ژنتیک افزایشی در مدل ارزیابی مقاومت به گرما را پررنگ میکند. همچنین مرحله شیردهی که در آن گاوها تنش گرمایی را تجربه میکنند نیز بر شدت اثر تنش گرمایی بر تولید شیر تأثیر میگذارد. گاوهایی که در اواسط شیردهی هستند بیشترین آسیب، گاوهایی که در اوایل شیردهی هستند کمترین آسیب را میبینند، در حالیکه گاوهایی که در اواخر شیردهی هستند بهطور متوسط تحت تأثیر قرار می‌گیرند. گاوهای پر تولید در مقایسه با گاوهای کم تولید بیشتر تحت تأثیر تنش گرمایی قرار داشتند. از سویی دیگر، همبستگی ژنتیکی مثبت برای SCS بین تنش خنثی و گرمایی شناسایی شد، از اینرو ادامه انتخاب برای SCS پایین‌تر پاسخ انتخاب مطلوبی را برای SCS تحت تنش گرمایی بههمراه خواهد داشت.
نتیجهگیری: تنش گرمایی یکی از عوامل مهمی است که بر تولید شیر، تولیدمثل و سلامت گاو هلشتاین تأثیر منفی میگذارد. تأثیر تنش گرمایی را میتوان با اصلاح محیط (تغذیه و خنک کننده) یا با انتخاب ژنتیکی حیواناتی که کمتر تحت تأثیر تنش حرارتی قرار دارند، کاهش داد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که عمکرد تولیدی، تولیدمثلی و SCS بهمیزان قابل ملاحظهای تحت تأثیر شاخص دما-رطوبت قرار میگیرد. با توجه به این موضوع که پتانسیل ژنتیکی حیوانات تحت تاثیر تنش گرمایی متفاوت میباشد، و با توجه به تغییرات جهانی دما، توصیه میشود اثر مقاومت حیوان به تنش گرمایی بهعنوان یک عامل مؤثر در شاخصهای ارزیابی گاوهای نر و مولد ممتاز مدنظر قرار گیرد تا منجر به تولید و پرورش حیوانات مقاومتری در گلهها بهویژه در مناطق گرمسیری شود. شاخص THI بهینه برای گاوهای هلشتاین ایرانی زیر 72 برای صفات تولیدی، تولیدمثلی و سلامت پستان بهدست آمد. اختلال در عملکردهای مختلف تولیدمثلی بهدلیل تنش گرمایی میتواند منجر به نرخ کم لقاح در اولین تلقیح و در نتیجه افزایش فاصله زایش و روزهای باز بهویژه در طول فصل گرم شود.
فهرست منابع
1. Aguilar, I., Misztal, I., & Tsuruta, S. (2010). Genetic trends of milk yield under heat stress for US Holsteins. Journal of Dairy Science, 93(4), 1754-1758. [DOI:10.3168/jds.2009-2756]
2. Atagi, Y., Onogi, A., Osawa, T., Yasumori, T., Adachi, K., Yamaguchi, S., & Iwata, H. (2018). Effect of heat stress on production traits of Holstein cattle in Japan: Parameter estimation using test day records of first parity and genome wide markers. Interbull Bulletin, 53, 9-16.
3. Bernabucci, U., Biffani, S., Buggiotti, L., Vitali, A., Lacetera, N., & Nardone, A. (2014). The effects of heat stress in Italian Holstein dairy cattle. Journal of Dairy Science, 97(1), 471-486. [DOI:10.3168/jds.2013-6611]
4. Bitaraf Sani, M., Aslaminejad, A.A., & Seyeddokht, A. (2013). Genetic evaluation of age at first calving, open days and milk production of holstein cattle in iran. Iranian Journal of Animal Science Research, 5(1), 62-68. [In Persian].
5. Brügemann, K., Gernand, E., König von Borstel, U., & König, S. (2011). Genetic analyses of protein yield in dairy cows applying random regression models with time dependent and temperature×humidity-dependent covariates. Journal of Dairy Science, 94(8), 4129-4139. [DOI:10.3168/jds.2010-4063]
6. Carabaño, M., Bachagha, J., Romón, K., & Díaz, M. (2014). Modeling heat stress on Holstein cows under hot and dry conditions: Selection tools. Journal of Dairy Science, 97(12), 7889-7904. [DOI:10.3168/jds.2014-8023]
7. Chebel, R. C., Santos, J. E., Reynolds, J. P., Cerri, R. L., Juchem, S. O., & Overton, M. (2004). Factors affecting conception rate after artificial insemination and pregnancy loss in lactating dairy cows. Animal Reproduction Science, 84(3-4), 239-255. [DOI:10.1016/j.anireprosci.2003.12.012]
8. Dikmen, S., & Hansen, P.J. (2009). Is the temperature-humidity index the best indicator of heat stress in lactating dairy cows in a sub-tropical environment? Journal of Dairy Science, 92(1), 109-116. [DOI:10.3168/jds.2008-1370]
9. Dikmen, S., Cole, J. B., Null, D. J., & Hansen, P. J. (2012). Heritability of rectal temperature and genetic correlations with production and reproduction traits in dairy cattle. Journal of Dairy Science, 95(6), 3401-3405. [DOI:10.3168/jds.2011-4306]
10. Ebrahimi, K. H., Rokouei, M., Dashab, G. R., Faraji-Arouq, H., Maghsoudi, A., & Hasani-Baferani, A. (2023). Meta-Analysis of Various Environmental and Genetic Parameters of Fertility Related Traits in Dairy Cows. Research On Animal Production, 13(38), 162-175 [In Persian]. [DOI:10.52547/rap.13.38.162]
11. Freitas, M. S., Misztal, I., Bohmanova, J., & West, J. (2006). Utility of on- and off-farm weather records for studies in genetics of heat tolerance. Livestock Science, 105(1-3), 223-228. [DOI:10.1016/j.livsci.2006.06.011]
12. Garner, J. B., Douglas, M., Williams, S. R. O., Wales, W. J., Marett, L. C., DiGiacomo, K., ... & Hayes, B. J. (2017). Responses of dairy cows to short-term heat stress in controlled-climate chambers. Animal Production Science, 57(7), 1233-1241. [DOI:10.1071/AN16472]
13. Ghavi Hossein-Zadeh, N., Mohit, A., & Azad, N. (2013). Effect of temperature-humidity index on productive and reproductive performances of Iranian Holstein cows. Iranian Journal of Veterinary Research, 14(2), 106-112.
14. Hammami, H., Bormann, J., M'hamdi, N., Montaldo, H. H., & Gengler, N. (2013). Evaluation of heat stress effects on production traits and somatic cell score of Holsteins in a temperate environment. Journal of Dairy Science, 96(3), 1844-1855. [DOI:10.3168/jds.2012-5947]
15. Hammami, H., Vandenplas, J., Vanrobays, M. L., Rekik, B., Bastin, C., & Gengler, N. (2015). Genetic analysis of heat stress effects on yield traits, udder health, and fatty acids of Walloon Holstein cows. Journal of Dairy Science, 98(7), 4956-4968. [DOI:10.3168/jds.2014-9148]
16. Hansen, P. J. (2007). Exploitation of genetic and physiological determinants of embryonic resistance to elevated temperature to improve embryonic survival in dairy cattle during heat stress. Theriogenology, 68, S242-S249. [DOI:10.1016/j.theriogenology.2007.04.008]
17. Kadzere, C. T., Murphy, M. R., Silanikove, N., & Maltz, E. (2002). Heat stress in lactating dairy cows: A review. Livestoc Production Science, 77(1), 59-91. [DOI:10.1016/S0301-6226(01)00330-X]
18. Kamel, K., Hafezian, S. H., & Gholizadeh, M. (2019). Estimation of Genetic Parameters for Production and Reproduction Traits of Holstein Cows of Mazandaran Province using Bayesian Approach. Research On Animal Production, 10(25), 104-111 [In Persian]. [DOI:10.29252/rap.10.25.104]
19. Li, N., Richoux, R., Boutinaud, M., Martin, P., & Gagnaire, V. (2014). Role of somatic cells on dairy processes and products: a review. Dairy Science and Technology, 94, 517-538. [DOI:10.1007/s13594-014-0176-3]
20. Li, Q., Yang, C., Du, J., Zhang, B., He, Y., Hu, Q., ... & Zhong, J. (2018). Characterization of miRNA profiles in the mammary tissue of dairy cattle in response to heat stress. BMC Genomics, 19, 1-11. [DOI:10.1186/s12864-018-5298-1]
21. Misztal, I., Tsuruta, S., Strabel, T., Auvray, B., Druet, T., & Lee, D. H. (2002). BLUPF90 and related programs (BGF90). In Proceedings of the 7th world congress on genetics applied to livestock production, 28(7), 743.
22. Peana, I., Fois, G., & Cannas, A. (2007). Effects of heat stress and diet on milk production and feed and energy intake of Sarda ewes. Journal of Animal Science, 6(1), 577-579. [DOI:10.4081/ijas.2007.1s.577]
23. Pragna, P., Archana, P. R., Allena, J., Sejian, V., Krishnan, G., Bagath, M., Manimaran, A., Beena, V., Kurien, E. K., Varma, G., & Bhatta, R. (2017). Heat stress and dairy cow: impact on both milk yield and composition. Journal of Dairy Science, 12, 1-11. [DOI:10.3923/ijds.2017.1.11]
24. Ravagnolo, O., & Misztal, I. (2000). Genetic component of heat stress in dairy cattle, parameter estimation. Journal of Dairy Science, 83, 2126-2130. [DOI:10.3168/jds.S0022-0302(00)75095-8]
25. Santana, M.L., Bignardi, J. R., Pereira, A. B., Stefani, R. J., & El Faro, G. (2017). Genetics of heat tolerance for milk yield and quality in Holsteins. Animal, 11(1), 4-14. [DOI:10.1017/S1751731116001725]
26. Schukken, Y. H., Leslie, K. E., Weersink, A. J., & Martin, S. W. (1992). Ontario bulk milk somatic cell count reduction program. 2. Dynamics of bulk milk somatic cell counts. Journal of Dairy Science, 75(12), 3359-3366. [DOI:10.3168/jds.S0022-0302(92)78112-0]
27. Statistical Analysis System, (SAS). (2003). SAS 9.1. 3 help and documentation. SAS Institute Inc., Cary; NC, USA.
28. Toghiani Pozveh, S., Shadparvar, A. A., Moradi Shahrbabak, M., & Dadpasand Taromsari, M. (2009). Genetic analysis of reproduction traits and their relationship with conformation traits in Holstein cows. Livestock Production Science, 125(1), 84-87. [DOI:10.1016/j.livsci.2009.02.015]
29. Van Raden, P. M., Sanders, A. H., Tooker, M. E., & Miller, R. H. (2004). Development of a national genetic evaluation for cow fertility. Journal of Dairy Science, 87(7), 2285-2292. [DOI:10.3168/jds.S0022-0302(04)70049-1]
30. Vermunt, J. J., & Tranter, B. P. (2011). Heat stress in dairy cattle-a review, and some of the potential risks associated with the nutritional management of this condition. Australian Veterinary Association. 212-221.
31. West, J. W. (2003). Effects of heat-stress on production in dairy cattle. Journal of Dairy Science, 86(6), 2131-2144. [DOI:10.3168/jds.S0022-0302(03)73803-X]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
