Αλληλεπίδραση γονοτύπου-περιβάλλοντος στα προγράμματα γενετικής βελτίωσης της γαλακτοπαραγωγού αγελαδοτροφίας

Abstract

With the current modern dairy performance evaluation system and the collection of detailed data from a big number of dairy farms and cows, the in depth complicated data analysis and the estimation of breeding values is made possible. It is thus imperative to examine whereas the climatic factors of the Greek environment and the management conditions of the Greek farms affect the expression of the imported genotypes and respectively whether the Genotype by Environment interaction (GxE) has a significant effect on Genetic Improvement in Greece. GxE is a restrictive factor for the dairy sector since it decreases the ability to select genetically superior animals and the potential to improve the production level in specific production environments. This research aims to investigate the existence of genotype-environment interaction between Greece and the countries from which semen of progeny tested bulls is imported, so in the future to be able to propose methods that take the interaction into account in the genetic improvement programs. The data set for this study was provided by the Holstein Association of Greece covering a time period from 1998 to 2008, and comprised of 14200 completed lactations from 45 dairy farms. The statistical package SPSS 16.0 was used to calculate frequencies and averages with standard deviations for the variables studied and then the software WOMBAT which analyzed the data using linear models by restricted maximum likelihood method (REML) and calculated components of variance. The estimation of genetic values of animals was made by using the Best Linear Unbiased Prediction (BLUP). Afterwards for bulls with a significant number of daughters in the population their breeding values, as estimated in the Greek population, were correlated with the breeding values as estimated from the responsible organizations in each of the sire’s origin. The heritability of 305 days milk production, the trait for which the genotype environment interaction was investigated, was calculated 0.26 and was equal to or lower than that estimated in other relevant work, as a result of genotype-environment interaction, large proportion of the variability is found in environmental variation. Correlations between the genetic values of bulls as calculated in the Greek population and genetic values in their home countries, showed that in all cases the ranking of bulls, according to their genetic values, were different when calculated from the Greek population. This change in ranking indicates genotype by environment interaction. Improving these factors, namely the level of management of livestock production and the application in long-range stable selective targets for genetic improvement would reduce the intensity of genotype-environment interaction observed. Furthermore, the estimation of breeding values for the most important production traits involving even most of the farmed population of dairy cows in our country could improve the components of variation and the estimated breeding values of production traits and thus provide a more comprehensive picture of the genotype environment interaction. However we should bear in mind that most of the variation observed in the population studied, was due to permanent environment meaning the general stable production conditions that characterize the Greek dairy cattle

Με το πρόγραμμα ελέγχου των αποδόσεων όπως εφαρμόζεται στη σημερινή του μορφή και τη συλλογή λεπτομερών στοιχείων από μεγάλο αριθμό κτηνοτροφικών εκμεταλλεύσεων και αγελάδων, έχει καταστεί δυνατό να γίνουν σύνθετες εις βάθος αναλύσεις και να υπολογιστούν οι γενετικές αξίες των ζώων του πληθυσμού. Έτσι πλέον είναι σκόπιμο να διερευνηθεί κατά πόσο οι κλιματικές συνθήκες του ελληνικού περιβάλλοντος και οι διαχειριστικές συνθήκες στις σύγχρονες αγελαδοτροφικές μονάδες της χώρας μας επηρεάζουν την έκφραση των γονοτύπων που εισάγονται από το εξωτερικό και κατ’ επέκταση κατά πόσο η αλληλεπίδραση γονοτύπου-περιβάλλοντος έχει σημαντική επίδραση στο σύγχρονο πρόγραμμα Γενετικής Βελτίωσης που εφαρμόζεται στη χώρα μας. Η παρούσα έρευνα έχει ως σκοπό να διερευνήσει την ύπαρξη ή όχι αλληλεπίδρασης γονοτύπου-περιβάλλοντος μεταξύ της Ελλάδας και των χωρών από τις οποίες εισάγεται σπέρμα απογονικά ελεγμένων ταύρων, ώστε στο μέλλον να υπάρξει η δυνατότητα να προταθούν μέθοδοι συνεκτίμησής της στο πρόγραμμα Γενετικής Βελτίωσης. Τα στοιχεία της έρευνας προέρχονται από 45 κτηνοτροφικές εκμεταλλεύσεις μελών της Ένωσης Φυλής Χολστάιν Ελλάδας, στις οποίες εφαρμόζεται πρόγραμμα ελέγχου των αποδόσεων και αφορούν 14200 ολοκληρωμένες γαλακτικές περιόδους που πραγματοποιήθηκαν από το 1998 έως το 2008. Οι κτηνοτροφικές εκμεταλλεύσεις από τις οποίες συγκεντρώθηκαν τα στοιχεία βρίσκονται στη Θράκη και την Μακεδονία.Με το στατιστικό πακέτο SPSS 16.0 υπολογίστηκαν οι συχνότητες και οι μέσοι όροι με τις τυπικές αποκλίσεις τους, των μεταβλητών που μελετήθηκαν και στη συνέχεια, χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό WOMBAT με το οποίο αναλύθηκαν τα στοιχεία με τη χρήση γραμμικών προτύπων μέσω της μεθόδου περιορισμένης μέγιστης πιθανοφάνειας (REML) και έγινε υπολογισμός των συστατικών της διακύμανσης. Η εκτίμηση της γενετικής αξίας των ζώων έγινε με τη μέθοδο της άριστης γραμμικής αμερόληπτης πρόβλεψης (Best Linear Unbiased Prediction, BLUP). Στη συνέχεια για τους ταύρους με σημαντικό αριθμό θυγατέρων στον πληθυσμό έγινε συσχέτιση των γενετικών αξιών που υπολογίστηκαν στην Ελλάδα με τις γενετικές αξίες που υπολογίστηκαν στη χώρα προέλευσής τους, από αρμόδιους φορείς Γενεαλογικού Βιβλίου της κάθε χώρας. Για τον υπολογισμό της γραμμικής τους συσχέτισης χρησιμοποιήθηκε ο συντελεστής συσχέτισης του Pearson, ώστε να διερευνηθεί εάν υπάρχει αλλαγή της κατάταξης των ταύρων, όταν υπολογίζονται οι γενετικές αξίες τους στην Ελλάδα, σε σχέση με τις υπολογισμένες γενετικές τους αξίες στις χώρες προέλευσής τους.Ο συντελεστής κληρονομικότητας της γαλακτοπαραγωγής 305 ημερών, του χαρακτηριστικού για το οποίο έγινε διερεύνηση της αλληλεπίδρασης γονοτύπου περιβάλλοντος, υπολογίστηκε 0,26 και ήταν ίσος ή χαμηλότερος από ότι υπολογίστηκε σε άλλες αντίστοιχες εργασίες, επειδή λόγω της αλληλεπίδρασης γονοτύπου-περιβάλλοντος μεγάλο ποσοστό της παραλλακτικότητας περιλαμβάνεται στην περιβαλλοντική διακύμανση.Οι συσχετίσεις μεταξύ των γενετικών αξιών των ταύρων που υπολογίστηκαν στον Ελληνικό πληθυσμό και των γενετικών αξιών στις χώρες προέλευσής τους, έδειξε ότι σε όλες τις περιπτώσεις η κατάταξη των ταύρων σύμφωνα με τις γενετικές τους αξίες ήταν διαφορετική όταν αυτές υπολογίζονταν στον Ελληνικό πληθυσμό. Η αλλαγή αυτή στη σειρά κατάταξης αποτελεί ένδειξη αλληλεπίδρασης γονοτύπου περιβάλλοντος. Η βελτίωση αυτών των παραγόντων δηλαδή του επιπέδου διαχείρισης των κτηνοτροφικών μονάδων και η εφαρμογή σε μακροχρόνια κλίμακα σταθερών επιλεκτικών στόχων για τη Γενετική Βελτίωση αναμένεται ότι θα μειώσουν την ένταση της αλληλεπίδρασης γονοτύπου-περιβάλλοντος που παρατηρήθηκε. Περαιτέρω, η εκτίμηση κληρονομικών αξιών για τα πιο σημαντικά παραγωγικά χαρακτηριστικά με τη συμμετοχή ακόμη μεγαλύτερου μέρους του εκτρεφόμενου πληθυσμού των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής στη χώρα μας θα μπορούσε να βελτιώσει τα συστατικά της διακύμανσης και τις εκτιμώμενες κληρονομικές αξίες των χαρακτηριστικών αυτών και συνεπώς να δοθεί μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα όσον αφορά την αλληλεπίδραση γονοτύπου περιβάλλοντος