استفاده از مدل دام با گروه‌بندی ژنتیکی برای تجزیه و تحلیل برخی صفات تولید‌مثلی گاوهای هلشتاین ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد ، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل

2 دانشیار ، گروه علوم دامی و بیوانفورماتیک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل

3 دانشیار، گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل

4 کارشناس ارشد، مرکز اصلاح نژاد دام کشور

5 استادیار، پژوهشکده دام‌های خاص، دانشگاه زابل

چکیده

سابقه و هدف: صحت برآوردهای مولفه‌های واریانس و کواریانس برای صفات مهم اقتصادی از جمله صفات تولیدمثلی پیش نیاز طراحی راهبردهای اصلاحی موثر می‌باشد. برای پیش‌بینی واقعی‌تر ارزش‌های اصلاحی رکوردهای فنوتیپی سال‌های مختلف، گروه‌بندی ژنتیکی پیشنهاد شد. با توجه به وجود اطلاعات نامعلوم در شجره گاوهای هلشتاین ایران، در نظر گرفتن گروه‌بندی ژنتیکی برای حیوانات با والدین نامعلوم ضروری به نظر می‌رسد. بنابراین، تحقیق حاضر به منظور برآورد پارامترهای ژنتیکی، روند ژنتیکی و صحت ارزش‌های اصلاحی برآورد شده برخی صفات تولید مثلی (فاصله بین زایش تا اولین تلقیح، فاصله اولین تلقیح تا تلقیح منجر به آبستنی و فاصله زایش) گاوهای هلشتاین ایران با در نظر گرفتن گروه‌بندی ژنتیکی برای حیوانات با والدین نامعلوم انجام شد.
مواد و روش‌ها: از اطلاعات مربوط به زایش و تلقیح سه شکم اول زایش 3361 گله هلشتاین ایران که توسط مرکز اصلاح نژاد دام کشور بین سال‌های 1360 تا 1392 جمع‌آوری شده بود، مورد استفاده قرار گرفت. حیوانات با والدین نامعلوم براساس سال تولد و جنس گروه‌بندی شده و صفات توسط دو مدل با (مدل 2) و بدون (مدل 1) گروه‌بندی ژنتیکی تجزیه و تحلیل شدند. با استفاده از معیار اطلاعات بیزی و معیار اطلاعات آکائیک، مدل بهتر از بین دو مدل حیوانی بالا برای همه صفات مشخص گردید. از همبستگی رتبه‌ای اسپیرمن برای بررسی تغییر رتبه‌بندی حیوانات با در نظر گرفتن گروه‌بندی ژنتیکی استفاده شد. صحت ارزش‌های اصلاحی و روند ژنتیکی با استفاد از دو مدل برآورد شده و مورد مقایسه قرار گرفت. آماده سازی داده‌ها و محاسبات آماری با نرم‌افزار R و واکاوی ژنتیکی با نرم‌افزار ASReml انجام شد.
یافته‌ها: مقدار ورایانس و معیار خطا ژنتیک افزایشی در مدل 2 پایین‌تر از مدل 1 و برای واریانس باقیمانده برعکس بود اما تفاوت معنی‌داری بین مقادیر دو مدل وجود نداشت. براساس معیارهای برازش نکویی مدل، مدل 2 بهترین مدل برای تمامی صفات انتخاب شد. مقدار وراثت‌پذیری صفات فاصله زایش و فاصله زایش تا اولین تلقیح با استفاده از مدل 2 پایین‌تر (غیرمعنی‌دار) از مدل 1 برآورد گردید. مقدار وراثت‌پذیری برای همه صفات تولیدمثلی توسط دو مدل پایین‌تر از 05/0 بدست آمد. رتبه بندی بهترین گاوهای نر و ماده در اثر گروه‌بندی ژنتیکی تغییر کرد. صحت برآوردهای ارزش‌های اصلاحی بدست آمده برای تمامی صفات در همه زایش‌ها در مدل 2 بالاتر از از مدل 1 بود و از لحاظ آماری تفاوت معنی‌داری را نشان داد (001/0 >P). روند ژنتیکی تمامی صفات (به استثنای صفت فاصله اولین تلقیح تا تلقیح منجر به آبستنی در گوساله‌زایی اول و سوم) حاصل از مدل 1 و 2 مثبت برآورد گردید و مقادیر برآورد شده بین دو مدل متفاوت از هم بود.
نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که در نظر گرفتن گروه‌بندی ژنتیکی برای تجزیه و تحلیل صفات تولیدمثلی گاوهای هلشتاین ایران و پیش‌بینی صحیح شایستگی حیوانات ضروری به نظر می‌رسد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Using of animal model with genetic grouping for the analysis of some reproductive traits of Iranian Holstein cows

نویسندگان [English]

  • Ali Reza Shateri 1
  • Mohammad Rokuei 2
  • Gholam Reza Dashab 3
  • Ahmad Moghimi Esfand Abadi 4
  • Hadi Faraji- Arough 5
1 MSc graduated of Genetics and Animal Breeding, Department of Animal Science, University of Zabol
2
3 Associate Professor of Genetics and Animal Breeding, Department of Animal Science, University of Zabol
4 Senior Expert of the Animal Breeding Center of Iran
5 Assistant Professor of Genetics and Animal Breeding, Research Center of special domestic animal, University of Zabol
چکیده [English]

Background and objectives
The estimate variance components with a satisfying accuracy of important economic traits such as reproductive traits is a prerequisite for designing breeding strategies. Genetic grouping was suggested in order to predict breeding values of phenotypic records in different years with high accuracy. As there is unknown information in the pedigree of Holstein dairy cows in Iran, genetic group animal models with unknown parents seem necessary. Therefore, the present study was conducted to estimate the genetic parameters, genetic trend and accuracy of estimated breeding values of some reproductive traits (i.e. calving to first service (CTFS), first service to conception (FSTC) and calving interval (CI)) in dairy cows with considering genetic grouping for animals with unknown parents.
Materials and methods
Information on calving and insemination dates of the first three calving periods from 3361 herds of the Iranian Holstein, collected by the Animal Breeding Center of Iran during 1981 to 2013 was used. Animals with unknown parents were grouped based on the year of birth and sex and the traits were analyzed using two models, with (model 2) or without genetic grouping (model 1). The model with the lowest Bayesian information criterion (BIC) and the Akaic information criterion (AIC) is considered the best model. Spearman's rank correlation coefficient was used to change in animal rank by considering the genetic grouping. The accuracy of estimated breeding values and genetic trend of the traits was estimated using two models and was compared. Preparation of data for statistical and genetic analysis were carried out using R-software and ASReml software, respectively.
Results
The amount of variance and the standard error of additive variance in model 2 was lower than model 1 and for the residual variance was conversely, but there was no significant difference between the values of the two models. Model 2 was selected the best model for all studied traits based on the goodness of fit criteria. Heritability of CI and CTFS using model 2 was estimated lower (non-significant) than model 1. The heritability value for all reproductive traits was estimated less than 0.05 by two models. The rank of males and females changed duo to genetic grouping. The accuracy of estimated breeding values (EBVs) for all studied traits in model 2 was significantly higher than model 1 (P <0.001). The genetic trend of all traits (exception of the FSTC in the first and third calving period) was positive by model 1 and 2, and the estimated values between the two models were different.
Conclusion
The results of the current study showed that using genetic grouping for reproductive traits analysis of Iranian Holstein cows and accurate prediction of genetic merit of animals seems necessary.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Breeding value accuracy
  • Calving interval
  • Genetic trend
  • Heritability
  1. 1.Abe, H., Masuda, Y. and Suzuki, M. 2009. Relationships between reproductive traits of heifers and cows and yield traits for Holstein in Japan. Journal of Dairy Science. 92: 4055–4062.

    2.Albarràn-Portillo, B. and Pollot, G.E. 2013. The relationship between fertility and lactation characteristics in Holstein cows on United Kingdom commercial dairy farms. Journal of Dairy Science. 96: 635–646.

    1. Amini, Z.A.G.H., Mohamed-Khair, A.A., Lotfi, M.A.M. and Kurt P.J. 2007. Milk yield and reproductive performance of Friesian cows under Sudan tropical conditions. Archives Animal Breeding. 50 (2): 155-164.

    4.Ansari-Lari, M., Rezagholi, M. and Reiszadeh, M. 2009. Trends in calving age and calving intervals for Iranian Holstein in Fars province, Southern Iran. Tropical Animal Health and Production. 41: 1283-1288.

    5.Ayalew, W., Aliy, M. and Negussie, E. 2017. Estimation of genetic parameters of the productive and reproductive traits in Ethiopian Holstein using multi-trait models. Asian-Australasian Journal of Animal Science. 30 (11): 1550- 1556.

    6.Ayied, A.Y., Jadoa, A.J. and Abdulrada, A.J. 2011. Heritabilties and breeding values of production and reproduction traits of Holestein cattle in Iraq. Journal of Basrah Researches. 37 (4): 66-70.

    7.Ben Zaabza, H., Ben Gara, A., Hammami, H., Jemmali, B., Ferchichi, M.A., and Rekik, B. 2016. Genetic parameters of reproductive traits in Tunisian Holsteins. Archives Animal Breeding. 59: 209–213.

    8.Berry, D.P., Wall, E. and Pryce, J.E. 2014. Genetics and genomics of reproductive performance in dairy and beef cattle. Animal. 8: 105-121.

    9.Butler, D.G., Cullis, B.R., Gilmour, A.R. and Gogel, B.J. 2009. ASReml-R reference manual. The State of Queensland, Department of Primary Industries and Fisheries, Brisbane. from http:// discoveryfoundation.org.uk/downloads/asreml/release3/asreml-R.pdf.

    10.Canaza-Cayo, A.W., Lopes, P.S., Cobuci, J.A., Martins, M.F. and Silva, M.V.G.B.D. 2018. Genetic parameters of milk production and reproduction traits of Girolando cattle in Brazil. Italian Journal of Animal Science. 17 (1): 22-30.

    11.Casellas, J., Piedrafta, J. and Varona, L. 2007. Bayes factor for testing between different structures of random genetic groups: A case study using weaning weight in Bruna dels Pirineus beef cattle. Genetic Selection Evolution. 39: 39–53.

    12.Deljoo-Isaloo, H.A. and Eskandari Nasab, M.P. 2011. The estimation of genetic and environmental parameters and genetic and phenotype and genetic trend strand for reproduction traits of Holstein cows was Khoramdare Culture Technology. Journal of Animal Science (Pajouhesh & Sazandegi). 92: 52-58. (In Persian).

    13.Estrada-Leon, R.J., Magana, J.G. and Segura-Correa, J.C. 2008. Genetic parameters for reproductive traits of Brown Swiss cows in the tropics of Mexico. Journal of Animal and Veterinary Advances. 7 (2): 124-129.

    14.Falconer, D.S. and Mackay, T.F.C. 1996. Introduction to quantitative genetics (4th ed). Longman group, England.

    15.Faraji-Arough, H. and Rokouei, M. 2016. Bayesian inference of genetic parameters for reproductive traits in Sistani native cows using Gibbs sampling. Journal of Livestock Science and Technology. 4 (2): 39-49.

    1. Faraji-Arough, H., Aslaminejad, A.A. and Farhangfar, H. 2011. Estimation of genetic parameters and trends for age at first calving and calving interval in Iranian Holstein cows. Journal of Research in Agricultural Science. 7 (1): 79-87.

    17.Ghiasi, H., Pakdel, A., Nejati – Javaremi, A., Mehrabani – Yeganeh, H., Honarvar, M., Gonzalez- Recio, O., Jesus Carabano, M. and Alenda, R. 2011. Genetic variance components for female fertility in Iranian Holstein cows. Livestock Science. 139 (3): 277-280.

    18.Guo, G., Guo, X., Wang, Y., Zhang, X., Zhang, S., Li, X., Liu, L., Shi, W., Usman, T., Wang, X., Du, L. and Du, L. 2014. Estimation of genetic parameters of fertility traits in Chinese Holstein cattle. Canadian Journal of Animal Science. 94 (2): 281-285.

    19.Henderson, C.R. 1949. Estimation of changes in herd environment. Journal of Dairy Science. 32: 709 (Abstr).

    20.Jamrozik, J., Fatehi, J., Kistemaker, G.J. and Schaeffer, L.R. 2005. Estimates of genetic parameters for Holstein female fertility-sixteen traits. Research Report to the GEB, Canada.1-14.

    21.Kadarmideen, H.N., Thompson, R., Coffey, M.P. and Kossaibati, M.A. 2003. Genetic parameters and evaluations from single- and multiple-trait analysis of dairy cow fertility and milk production. Livestock Production Science. 81: 183-195.

    22.Khaleghifar, Y. 2014. Estimated genetic trends for production traits of cows Iranian Holstein using animal models with consider genetic groups. MSc. Dissertation. Faculty of Agriculture, University of Zabol, Zabol. (In Persian).

    23.Montaldo, H., Trejo, C. and Lizana, C. 2017. Genetic parameters for milk yield and reproduction traits in the Chilean Dairy Overo Colorado cattle breed. International Journal of Agriculture and Natural Resources. 44 (1): 24-34.

    24.Mrode, R.A. and Thompson, R. 2005. Linear Models for the Prediction of Animal Breeding Values, CABI Pub.

    25.Nafez, M., Zerehdaran, S., Hassani, S. and Samiei, R. 2012. Genetic Evaluation of Productive and Reproductive Traits of Holstein Dairy Cows in the North of Iran. Iranian Journal of Animal Science Research. 4 (1): 69-77. (In Persian).

    26.Oliveira Júnior, G.A., Eler, J.P., Ferraz, J.B.S., Petrini, J., Mattos, E.C. and Mourão, G.B. 2013. Prediction of breeding values in beef cattle using different definitions of additive genetic groups. Revista Brasileira de Saúde e Produção Animal. 14: 277–286.

    27.Osman, M.M., EL-Bayomi, K.H.M. and Moawed, A. 2013. Estimation of heritabilities, genetic correlations, phenotypic correlations and genetic trends for production and reproduction traits of Holstein-Friesian dairy cattle using sire model. Suez Canal Veterinary Medical Journal. 8 (1): 1. 115-128.

    28.Oyama, K., Katsuta, T., Anada, A. and Mukai, F. 2002. Heritability and repeatability estimates for reproductive traits of Japanese black cows. Journal of Dairy Science. 83: 1680-1685.

    29.Petrini, J., Pertile, S.F.N, Eler, J.P., Ferraz, J.B.S., Mattos, E.C., Figueiredo, L.G.G. and Mourão, G.B. 2015. Genetic grouping strategies in selection efficiency of composite beef cattle (Bos taurus× Bos indicus). Journal of Animal Science. 93 (2): 541-552.

    30.Pollak, E.J. and Quaas, R.L. 1983. Definition of group effects in sire evaluation models. Journal of Dairy Science. 66(7): 1503-1509.

    1. Rokouei, M., Vaez Torshizi, R., Moradi Shahrbabak, M., Sargolzaei, M. and Sorensen, A.C. 2010. Monitoring inbreeding trends and inbreeding depression for economically important traits of Holstein cattle in Iran. Journal of Dairy Science. 93 (7): 3294-3302.

    32.Shiotsuki, L., Cardoso, F.F., Silva, J.A. and Albuquerque, L.G. 2013. Comparison of a genetic group and unknown paternity models for growth traits in Nellore cattle. Journal of Animal Science. 91 (11): 5135-5143.

    33.Sullivan, P. 1995. Alternatives for genetic evaluation with uncertain parentage. Canadian Journal of Animal Science. 75: 31–36.

    1. Theron, H., Kanfer, F. and Rautenbach, L. 2002. The effect of phantom parent groups on genetic trend estimation. South African Journal of Animal Science. 32: 130–135.

    35.Toghiani-Pozveh, S., Shadparvar, A.A., Moradi Shahrbabak, M. and Dadpasand Taromsari, M. 2009. Genetic analysis of reproduction traits and their relationship with conformation traits in Holstein cows. Livestock Science. 125: 84–87.

    36.Vergara, O.D., Elzo, M.A. and Ceron Munoz, M.F. 2009. Genetic parameters and genetic trends for age at first calving and calving interval in an Angus-Blanco Orejinegro-Zebu multibreed cattle population in Colombia. Livestock Science. 126: 318–322

    37.Wasike, C.B. 2006. Genetic evaluation of growth and reproductive performance of Kenya Boran Cattle. MSc. Dissertation. Egerton University, Njoro, Kenya.

    38.Weigel, K.A. and Rekaya, R. 2000. Genetic parameters for reproductive traits of Holstein Cattle in California and Minnesota. Journal of Dairy Science. 83: 1072–1080.

    39.Yamazaki, T., Hagiya, K., Takeda, H., Yamaguchi, S., Osawa, T. and Nagamine, Y. 2014. Genetic correlations among female fertility, 305-day milk yield and persistency during the first three lactations of Japanese Holstein cows. Livestock Science. 168: 26–31.