پژوهشهای تولیدات دامی

چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: تغییرات اقلیمی و افزایش گازهای گلخانه‌ای از مهم‌ترین چالش‌های زیست ‌محیطی 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، به‎‎عنوان یکی از منابع اصلی این گاز، توجه پژوهشگران را به‎ خود جلب کرده‎ است. کاهش انتشار متان نه ‎تنها به بهبود شرایط زیست‌ محیطی 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 به‎عنوان یک راهکار بلند مدت 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 زیست‌ محیطی و تولیدی را فراهم می‌آورد. با این‎‎حال، 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) به‎عنوان یک ابزار کارآمد برای کشف ارتباط بین نشانگرهای ژنتیکی گسترده و صفات پیچیده شناخته شده ‎است. این روش با بررسی همزمان هزارانSNP  در سراسر ژنوم، امکان شناسایی جایگاه ‎های ژنتیکی مؤثر 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 به‎طور کامل بررسی نشده ‎است. هدف اصلی این پژوهش، بررسی ارتباط ژنومی و شناسایی نواحی مؤثر بر میزان انتشار متان به‎‎ ازای هر کیلوگرم پروتئین شیر و pH شکمبه در گاو هلشتاین است. نتایج این مطالعه می‌توانند به توسعه برنامه‌های اصلاح ‎نژادی کمک کنند که همزمان با افزایش بهره‌وری، اثرات زیست‌ محیطی دامپروری را کاهش دهند.
مواد و روش‌ها: از ۱۵۰ رأس گاو هلشتاین براساس ارزش‌های اصلاحی صفت تولید شیر دوطرفه نمونه‎ های مو و مایع شکمبه به‎‎ منظور بررسی صفات، انتشار متان به‎‎ازای هر کیلوگرم پروتئین شیر تولیدی و pH شکمبه جمع‌آوری گردید. جهت نمونه‌گیری مایع شکمبه با استفاده از لوله مری، لوله از طریق مری وارد محیط شکمبه شد 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 به‎‎عنوان شاخصی برای برآورد میزان انتشار متان به ‎‎ازای هر حیوان مورد استفاده قرار گرفت. همچنین، pH مایع شکمبه به‎صورت 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. GWAS با 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 به‎ازای 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 داد که اثر بهاربند و سن حیوان برای صفت انتشار متان پیش‌بینی ‎شده معنی‌دار بود (P < 0.05). در این مطالعه، دو SNP معنادار شناسایی شدند. یک SNP با شناسه BovineHD1900001716 با صفت انتشار متان به‎‎ازای هر کیلوگرم پروتئین شیر در کروموزوم ۱۹ مرتبط بود و SNP با شناسه BovineHD1700012101 با صفت pH شکمبه در کروموزوم ۱۷ ارتباط داشت. همچنین،
نواحی QTL مرتبط با صفات تولید شیر و ترکیبات آن، وزن بدن، مصرف خوراک باقی‌مانده، نرخ آبستنی، سخت‌زایی و مرده‌زایی در اطراف اینSNPها با استفاده از Annotating ژنومی شناسایی شدند.
نتیجه‌گیری: برخی ژن‌ها و QTLهای شناسایی ‌شده به ‎طور هم‌زمان بر صفات زیست‌ محیطی 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 می‌سازند. طبق نتایج این تحقیق، انتخاب ژنتیکی هدفمند می‌تواند به‌عنوان یک رویکرد پایدار و بلندمدت برای کاهش نرخ انتشار متان در هر حیوان مورد استفاده قرار گیرد. بنا بر این، اصلاح ژنتیکی دام‌ها نه‎ تنها با ایجاد تغییرات تجمعی و دائمی در عملکرد، به بهبود ویژگی‌های تولیدی و باروری کمک می‌کند، بلکه به‏‎‌ طور هم‌زمان موجب کاهش اثرات زیست ‌محیطی سیستم‌های دامی، از جمله انتشار گازهای گلخانه‌ای، خواهد شد. بهره‌گیری از این رویکرد می‌تواند آینده‌ای پایدارتر برای صنعت دامپروری رقم بزند.