بررسی تحولات ژنتیکی گاوهای ترکیبی

جمعیت گاو ترکیبی نقش مهمی در تولید گاو گوشتی جهانی ایفا می کند. گاو ترکیبی تولیدکنندگان را قادر می سازند تا به طور موثر صفات مطلوب نژادهای اجدادی (مانند Bos taurus و Bos indicus) را (از طریق مکمل نمودن) ترکیب کنند و از قدرت هیبریدی آنها بهره ببرند و در نتیجه بهره وری را افزایش دهند. تولیدکنندگان گوشت گاو در جهان بویژه ایالات متحده در توسعه نژادهای ترکیبی جدید که مقبولیت جهانی پیدا کرده اند (مانند برهمن، برانگوس، سانتا گرترودیس، بیف مستر) بسیار موفق بوده اند.

توجه به این نکته ضروری است که اصلاح نژاد ترکیبی با تلاقی متفاوت است. پس از تشکیل و تثبیت ترکیب ها با نسبت های هدفمند نژادهای پایه، حیوانات حاصل مانند هر نژاد خالص دیگری جفت گیری می شوند. مزایای توسعه ترکیبی این است که جمعیت‌های اصیل متعدد نیازی به نگهداری برای تشکیل نژاد ندارند و همچنین نیازی به مراتع پرورش جداگانه و محصولات گوساله متغیر ندارند. تولیدکنندگان و پرورش دهندگان، در مواجهه با تغییرات فعلی و آتی در چشم‌انداز تولید که شامل مواردی مانند افزایش دما، بروز بیماری‌های انگلی و تغییرات در ترکیب گونه‌های گیاهی، ممکن است بخواهند بررسی کنند که آیا نیاز به افزایش استفاده از ترکیب نژادی و/یا توسعه نژادهای ترکیبی جدید وجود دارد یا خیر.

اما قبل از شروع چنین سوالی و پاسخ به آن، ارزیابی اینکه چه نوع تغییرات ژنتیکی به نظر می رسد در برخی از جمعیت های مرکب فعلی ما رخ می دهد، مفید است. قبل از کار مورد بحث در زیر هیچ ارزیابی از چگونگی حفظ ترکیبات نژاد در یک نژاد ترکیبی وجود نداشت. به عنوان مثال، یک نژاد ترکیبی می تواند با استفاده از 50٪ از نژاد A و 50٪ از نژاد B تشکیل شود، اما آیا نسبت 50:50 در طول زمان در نسل های بعدی ثابت می ماند یا یک نژاد در نهایت بر ترکیب ژنتیک ترکیبی تسلط پیدا می کند؟ فلذا قبل از حرکت به سمت توسعه نژادهای جدید گاوهای مرکب، ارزیابی برخی از جمعیت‌های مرکب با استفاده از ابزارهای ژنومی جدید و چگونگی تغییر آنها در طول زمان مفید است. یک نژا ترکیبی محبوب در ایالات متحده Brangus است. این نژاد ترکیبی با هدف ترکیب صفات دو نژاد اجدادی بسیار موفق آغاز شد. برهمن با سازگاری با گرما و رطوبت موجود در ساحل خلیج فارس و مقاومت در برابر بیماری و آنگوس با کیفیت لاشه و توانایی شیردوشی آن. انجمن بین المللی پرورش دهندگان برانگوس (IBBA) ثبت برانگوس را در سال 1949 با هدف حفظ نسبت های اجدادی 62.5% Angus و 37.5% Brahman1 آغاز کرد. اما مطالعه ای که ترکیب ژنتیکی گاو Brangus را در ایالات متحده ارزیابی کرد، نشان داد که نسبت های هدف از هدف اصلی به میانگین 70.38٪ Angus و 29.62٪ برهمن تغییر کرده است (شکل 1).

شکل 1. نسبت آنگوس و برهمن در برانگوس برای کروموزوم های مختلف اندازه گیری شده است. خط چین قرمز نشان دهنده نسبت هدف اصلی آنگوس و خط نقطه سبز نشان دهنده برهمن در نژاد برانگوس است. اقتباس از Paim et al. 2020²

علاوه بر این، در تجزیه و تحلیل کروموزوم به کروموزوم، برخی از کروموزوم ها نسبت های بیشتری را نسبت به اجداد نشان دادند (به عنوان مثال، کروموزوم 15) (شکل 1). کروموزوم جنسی Y در برانگوس تماماً آنگوس است. این مورد انتظار است زیرا گاوهای نر آنگوس با گاوهای برهمن جفت می شدند. کروموزوم Y از آنگوس گرفته می شود. منجر به کاهش تنوع ژنتیکی والد نر و به طور بالقوه کاهش باروری گاو نر می شود.

در نمونه دیگری از توسعه نژاد ترکیبی، ایستگاه خدمات تحقیقات کشاورزی USDA در مایلز سیتی، مونتانا یک ترکیب با استفاده از سه نژاد Bos Taurus (50% Red Angus، 25% Charolais، 25% Tarentaise) که به عنوان ترکیب ژن مرکب (CGC) نامیده می‌شود، توسعه داد. نژادهای مورد استفاده در رشد جمعیت CGC طیف گسترده ای از ویژگی ها (به عنوان مثال، رشد، کیفیت گوشت و توانایی مادری) را ارائه می دهند. هدف ترکیب ویژگی های مثبت هر نژاد برای افزایش بهره وری در یک محیط غذایی محدود بود.

شکل 2. نسبت نژاد های مولد نژاد ترکیبی CGC بر اساس تعداد نسل معادل آنها.

در مقایسه ترکیب ژنتیکی CGC در نسل های بعدی مشخص شد که درصد Tarentaise به 57٪ افزایش یافت، در حالی که Charolais تقریباً به 5٪ و Red Angus به 38٪ کاهش یافت.3 بنابراین، این تغییرات در نسبت‌های اجدادی نشان می‌دهد که Tarentaise ویژگی‌های مفیدی را به جمعیت CGC وارد می کند. زیرا Tarentaise به محدودیت غذایی در محیط نیمه خشک سرد سازگاری دارد و می تواند این صفت را به جمعیت CGC منتقل کند. این نتیجه غیرمنتظره است و اهمیت تصمیم گیری برای استفاده از نژادها را در توسعه یک جمعیت ترکیبی روشن می سازد.کاهش نسبت Charolais در نسل های بعدی به دلیل انتخاب بر اساس رنگ روشن آن است. این وضعیت در ناحیه ای در کروموزوم 5 شناسایی شد که حاوی ژن هایی با خواص متابولیکی مرتبط با رنگدانه (ErbB3، SILV) 4 است. با این کاهش نسبت Charolais، ویژگی های این نژاد در جمعیت CGC از بین رفت.

نتیجه

برای توسعه نژادهای ترکیبی یا افزایش جمعیت، چندین نکات کلیدی از این ارزیابی ها ظاهر می شود که پرورش دهندگان باید در نظر بگیرند. هنگامی که یک نژاد ترکیبی تشکیل شد، یعنی به ترکیب نژاد مورد نظر رسید (به عنوان مثال، 3/8 و 5/8 در Brangus)، تقریباً پنج نسل جفت گیری در ترکیب جدید طول می کشد تا فرکانس های ژن در سراسر ژنوم تثبیت شود. پس از نسل پنجم، نژاد ترکیبی امضای ژنتیکی منحصر به فرد خود را ایجاد می کند که با سایر نژادها متفاوت است. پس از تثبیت، پرورش دهندگان می توانند انتظار افزایش همخونی داشته باشند، اما با توجه به برنامه های جفت گیری می توان همخونی را کنترل کرد. اطلاعات ژنومی را می توان برای تخمین بهتر همخونی و تصمیم گیری آگاهانه تر جفت گیری استفاده کرد.
نکته مهم این است که ترکیب ژنتیکی در طول زمان و نسل‌ها تغییر می‌کند. تغییرات در ترکیب را می توان با انتخاب برای صفات خاص هدایت کرد، عاملی که به نظر می رسید باعث تغییرات در Brangus می شود با انتخاب طبیعی که به نظر می رسید دلیل افزایش Tarentaise در جمعیت CGC باشد.
جالب توجه است که ترکیب نژاد در سراسر ژنوم ثابت نیست و نشان می‌دهد که سهم نژادهای مولد از نسبت‌های متوسطی که در طراحی اولیه چنین جمعیت‌هایی مد نظر است، منحرف می گردد. این واقعیت که آنها با نسبت های ژنتیکی طراحی شده مطابقت ندارند ممکن است تصادفی باشد و نشان می دهد که نژاد ترکیبی به سیستم تولید خود تنظیم می شود. (در مورد CGC مناسب بودن Tarentaise در آب و هوای سرد نیمه خشک آشکار شده است).
همانطور که در جمعیت CGC ذکر شد، نسبت شارولا به طور عمده به دلیل انتخاب در برابر رنگ روشن، 80٪ کاهش یافت، در حالی که این تغییر ممکن است از نظر تولید گوساله مفید بوده باشد. اما در یک نژاد ترکیبی تازه تشکیل شده با نظارت بر توسعه ترکیبی با ابزارهای ژنومی، در صورت تمایل می‌توان چنین تغییری را کاهش داد. با توجه به تغییرات دینامیکی در ژنتیک جمعیت کامپوزیت، مسئله برای اصلاح‌کنندگان این است که تعیین کنند آیا برنامه اصلاحی هدف ترکیبی را تسهیل می‌کند یا به طور بالقوه از هدف نهایی ترکیبی منحرف می‌شود. با ظرفیت های فعلی در زمینه ژنومیک می توان به این موضوع پرداخت. در هر دو نمونه Brangus و CGC از تراشه Bovine HD استفاده شده است.
سخن آخر اینکه، جمعیت های گاو های ترکیبی منابع ژنتیکی مهمی برای تولید گاو گوشتی بوده و خواهند بود. مزایایی که نژاد های ترکیببی ارائه می دهند و همچنین سهولت مدیریت، آنها را برای تولیدکنندگان بسیار جذاب می کند. با این حال، این مزایا می تواند با تصمیم گیری های نامناسب جفت گیری و انتخاب از بین برود. ژنومیک ابزاری برای نظارت بر تغییرات در نسبت نژادهای پایه گذار و کنترل تجمع همخونی فراهم می کند.