پژوهشهای تولیدات دامی

مقدمه و هدف: تغییرات اقلیمی و افزایش گازهای گلخانه‌ای از مهم‌ترین چالش‌های زیست‌محیطی قرن حاضر هستند که بخش کشاورزی به ویژه دامپروری سهم قابل توجهی در آن دارد. انتشار متان از طریق فرآیندهای تخمیر بی‌هوازی در شکمبه نشخوارکنندگان، به عنوان یکی از منابع اصلی این گاز، توجه پژوهشگران را به خود جلب کرده است. کاهش انتشار متان نه تنها به بهبود شرایط زیست‌محیطی کمک می‌کند، بلکه می‌تواند بازده تولیدی و کارایی استفاده از خوراک در دام‌ها را افزایش دهد. با پیشرفت فناوری‌های ژنتیکی و مولکولی، اصلاح ژنتیکی دام به عنوان یک راهکار بلندمدت و پایدار جهت کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای مطرح شده است. این رویکرد با بهره‌گیری از تنوع ژنتیکی موجود در جمعیت‌های دام، امکان انتخاب و پرورش حیواناتی با صفات مطلوب زیست‌محیطی و تولیدی را فراهم می‌آورد. با این حال، موفقیت اصلاح ژنتیکی وابسته به شناخت دقیق ساختار ژنتیکی صفات مورد نظر و تعیین نواحی ژنومی مرتبط است. در این زمینه، روش پویش کل ژنومی (GWAS) به عنوان یک ابزار کارآمد برای کشف ارتباط بین نشانگرهای ژنتیکی گسترده و صفات پیچیده شناخته شده است. این روش با بررسی همزمان هزاران SNP  در سراسر ژنوم، امکان شناسایی جایگاه­های ژنتیکی موثر بر صفات با منشأ چندژنی را فراهم می‌کند. با وجود کاربرد گسترده  GWAS در مطالعات ژنتیکی دام‌های شیری برای صفاتی مانند تولید شیر و مقاومت به بیماری، کاربرد آن برای صفات مرتبط با انتشار متان و پارامترهای شکمبه‌ای هنوز به طور کامل بررسی نشده است. هدف اصلی این پژوهش، بررسی ارتباط ژنومی و شناسایی نواحی موثر بر میزان انتشار متان به ازای هر کیلوگرم پروتئین شیر و pH شکمبه در گاو هلشتاین است. نتایج این مطالعه می‌تواند به توسعه برنامه‌های اصلاح نژادی کمک کند که همزمان با افزایش بهره‌وری، اثرات زیست‌محیطی دامپروری را کاهش دهند.
مواد و روش‌ها: از ۱۵۰ رأس گاو هلشتاین بر اساس ارزش‌های اصلاحی صفت تولید شیر دوطرفه انمونه های مو و مایع شکمبه  به به منظور بررسی صفات، انتشار متان به ازای هر کیلوگرم پروتئین شیر تولیدی و pH شکمبه جمع‌آوری گردید. نمونه‌گیری مایع شکمبه با استفاده از لوله مری صورت گرفت؛ به این صورت که لوله از طریق مری وارد محیط شکمبه شده و با ایجاد خلأ، حدود ۵ میلی‌لیتر مایع شکمبه در لوله جمع‌آوری شد. پس از نمونه‌برداری، غلظت اسیدهای چرب فرار موجود در مایع شکمبه اندازه‌گیری شد که از این پارامتر به عنوان شاخصی برای برآورد میزان انتشار متان به ازای هر حیوان مورد استفاده قرار گرفت. همچنین pH مایع شکمبه به صورت مستقیم اندازه‌گیری شد. DNA استخراج‌شده از نمونه‌های مو با استفاده از تراشه SNP 4v LD-GGP  شامل ۳۰,۱۰۸ نشانگر پلی‌مورفیسم تک‌نوکلئوتیدی (SNP) ژنوتایپ شد.  GWASبا بهره‌گیری از پکیج  PLINK 2.0 انجام گرفت. در نهایت، برای تعیین جایگاه‌های صفات کمی (Quantitative Trait Loci - QTL) مرتبط با SNPهای معنادار، از پایگاه داده QTLdb (https://www.animalgenome.org/cgi-bin/QTLdb/BT/ index) گاو استفاده شد. این بررسی در محدوده یک مگاباز اطراف SNPهای گذرنده از آستانه تصحیح بنفرونی به ازای هر کروموزوم صورت گرفت تا نواحی ژنومی مرتبط با صفات هدف شناسایی شوند.
یافته‌ها: آنالیز تجزیه واریانس حداقل مربعات با استفاده از رویه GLM نشان دادکه اثر بهاربند و سن حیوان برای صفت انتشار متان پیش‌بینی شده معنی‌دار بود (P<0/05). در این مطالعه، دو SNP معنادار شناسایی شدند. بطوریکه یک SNP با شناسه BovineHD1900001716 با صفت انتشار متان به ازای هر کیلوگرم پروتئین شیر در کروموزوم ۱۹ مرتبط بود و SNP با شناسه BovineHD1700012101 با صفت pH شکمبه در کروموزوم ۱۷ ارتباط داشت. همچنین با استفاده از Annotating ژنومی، نواحی QTL مرتبط با صفات تولید شیر و ترکیبات آن، وزن بدن، مصرف خوراک باقی‌مانده، نرخ آبستنی، سخت‌زایی و مرده‌زایی در اطراف اینSNPها شناسایی شدند.
نتیجه‌گیری: نتایج این مطالعه نشان داد که برخی ژن‌ها و QTLهای شناسایی‌شده به‌طور هم‌زمان بر صفات زیست‌محیطی مانند انتشار متان، صفات اقتصادی نظیر وزن بدن و تولید شیر، و همچنین ویژگی‌های فیزیولوژیکی مربوط به دوره شیردهی و زایش تأثیرگذار هستند. بر اساس تحلیل‌های ژنومی انجام‌شده، صفاتی مشخص شدند که در کنترل همزمان عملکرد تولیدی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای نقش دارند. این یافته‌ها اهمیت استفاده از اطلاعات ژنتیکی و ژنومی را در برنامه‌های اصلاح نژادی و مدیریت پرورش دام دوچندان می‌سازد. نتایج این تحقیق همچنین بیانگر آن است که انتخاب ژنتیکی هدفمند می‌تواند به‌عنوان یک رویکرد پایدار و بلندمدت برای کاهش نرخ انتشار متان در هر حیوان مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین، اصلاح ژنتیکی دام‌ها نه‌تنها با ایجاد تغییرات تجمعی و دائمی در عملکرد، به بهبود ویژگی‌های تولیدی و باروری کمک می‌کند، بلکه به‌طور هم‌زمان موجب کاهش اثرات زیست‌محیطی سیستم‌های دامی، از جمله انتشار گازهای گلخانه‌ای، خواهد شد. بهره‌گیری از این رویکرد می‌تواند آینده‌ای پایدارتر برای صنعت دامپروری رقم بزند.