مقدمه
ارزيابي بين المللي نرهاي شيري در حال حاضر يك روش دومرحله اي است. ابتدا EBV هاي داخل كشور ها تخمين زده مي شود و سپس بر اساس روش MACE (شفر، 1994) طبق مدل پدري چند صفته كه در آن عملكرد نتاج در كشورهاي مختلف به صورت صفات ژنتيكي مختلف در نظر گرفته مي شوتد با هم ادغام مي شوند. همبستگي ژنتيكي بين كشورها از روش تقريبي REML برآورد مي شود (سيگوردسون و همكاران، 1996). شاخصهاي بين المللي تحت تاثير چندمين عامل از جمله روش ثبت ركورد در داخل هر كشور و مدلهاي محاسبه EBV قرار دارند. تخمين مستقيمي از ارزشهاي اصلاحي گاوهاي ماده سراسر كشور وجود ندارد.

يك پروژه تحقيقاتي با استفاده از ركوردهاي عملكرد هر حيوان جهت مقايسات بين المللي توسط ويگل در سال 2000 ارائه شد. از داده هاي 17 كشور جهت تخمين پارامترهاي ژنتيكي مدل چند صفته پدري استفاده شود و توليدات دوره هاي شيردهي در يك مدل چند صفته پدري به منظور برآورد ژنتيكي بين المللي مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. ( ويگل و همكاران، 2001).

International Genetic Evaluation of Dairy Sires and Cows 
Using First Lactation Test Day Yields
J. Jamrozik, L. R. Schaeffer and K. A. Weigel

بخش آموزش و تحقیقات شرکت آتی نگر مهر
ارزيابي ژنتيكي بين الملي گاوهاي نر و ماده شيري با استفاده از توليد روزانه دوره اول شير دهي
مقدمه
ارزيابي بين المللي نرهاي شيري در حال حاضر يك روش دومرحله اي است. ابتدا EBV هاي داخل كشور ها تخمين زده مي شود و سپس بر اساس روش MACE (شفر، 1994) طبق مدل پدري چند صفته كه در آن عملكرد نتاج در كشورهاي مختلف به صورت صفات ژنتيكي مختلف در نظر گرفته مي شوتد با هم ادغام مي شوند. همبستگي ژنتيكي بين كشورها از روش تقريبي REML برآورد مي شود (سيگوردسون و همكاران، 1996). شاخصهاي بين المللي تحت تاثير چندمين عامل از جمله روش ثبت ركورد در داخل هر كشور و مدلهاي محاسبه EBV قرار دارند. تخمين مستقيمي از ارزشهاي اصلاحي گاوهاي ماده سراسر كشور وجود ندارد.

يك پروژه تحقيقاتي با استفاده از ركوردهاي عملكرد هر حيوان جهت مقايسات بين المللي توسط ويگل در سال 2000 ارائه شد. از داده هاي 17 كشور جهت تخمين پارامترهاي ژنتيكي مدل چند صفته پدري استفاده شود و توليدات دوره هاي شيردهي در يك مدل چند صفته پدري به منظور برآورد ژنتيكي بين المللي مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. ( ويگل و همكاران، 2001).

مدل آزمون روزانه (TD) توسط چند كشور جهت برآورد صفات توليد شير بكار گرفته شد. با در نظر گرفتن شكل شيرداري هر حيونان از طريق رگرسيون و مدل سازي، اثرات كوتاه مدت محيطي، باعث افزايش دقت برآورد ژنتيكي مي شود ( سوالو، 2000). عليرغم مشكلات محاسباتي مرتبط با مدل TD چند صفته، امكان استفاده از اين روش براي برآورد ژنتيكي بين المللي حيوانات وجود دارد.
هدف اين مطالعه ا ستفاده از روش رگرسيون تصادفي چند صفته آزمون روزانه جهت داده هاي كشورهاي منتخب بود.
موادو روشها
داده ها
داده ها مربوط به آزمون روزانه دوره اول شير دهي ( كيلوگرم) چهار كشور بود: استراليا (Aus)، كانادا (Can)، ايتاليا (Ita)، و زلاند نو (Nzl).
كشورها بر اساس حجم كم داده ها و طيف وسيعي از سيستمهاي توليدي و محيطي انتخاب شدند. فقط شير اولين دوره شيردهي آناليز شد. گاوهاي ماده حاصل از پدران هلشتاين كه بين اول ژانويه 1990 و 31 دسامبر 1997 زايمان كرده بودند در محاسبات منظور گرديدند.
كشورهاي منتخب از جهات مختلفي از نظر سيستمهاي توليد شير با هم تفاوت داشتند. اندازه جمعيت از 9/0 ميليون (استراليا) تا 6/1 ميليون (زلاندنو) گاو در اولين دوره شيردهي متغير بود. در حالي كه متوسط تعداد گله از 74 (كانادا) تا 96 راس (استراليا) متفاوت بود. توسط ركوردهاي آزمون روزانه به ازاي هر گاو ماده در زلاند نو 9/3 ( حداقل) و ايتاليا 9/8 ( حداكثر ) بود. تقريبا صد در صد ركوردهاي آزمون روزانه ايتاليا از طرحهاي آزمون تحت نظارت بود. در حالي كه در زلاندنو 11% در استراليا 19% تحت نظارت بود. ايتاليا و كانادا بالاترين سطح توليد شير روزانه را داشتند و پس از آنها استراليا و زلاندنو قرار گرفتند. تفاوتهاي قابل ملاحظه اي بين تداوم شيردهي در بين كشورها وجودداشت كه به صورت تفاوت توليد بين DIM 60 و 280 اندازه گيري شد كه ايتاليا داراي پايدارترين منحني كل دوره بود. منحني توليد در انتهاي دوره در استراليا و زلاندنو شكل نا مشخص داشت. (DAM>270) كه به تعداد ركورد روزانه كم ثبت داده شد. 
تعداد پدران گاوهاي ماده از 3007 راس در زلاندنو تا 22416 درايتاليا متفاوت بود. كه فقط 173 راس آنها در اين چهار كشور نتاج داشتند. از اين تعداد نرها 113 راس شماره ثبت آمريكايي، 53 راس كانادايي و سه راس نيز داراي شماره ثبت كدكشور هلند بودند. قويترين ارتباط ژنتيكي ( از طريق داشتن پدر مشترك) بين كشورها، كانادا و استراليا با 657 گاو نر مشترك وضعيف ترين ارتباط بين ايتاليا و زلاند نو با 238 نر مشترك بود. موارد زير مد نظر قرار گرفت: 
DIM بين 5 تا 305 روز، سن در هنگام زايش بين 18 تا 38 ماه، توليد شير روزانه بين 1/0 تا 100 كيلوگرم. فقط از ركوردهاي 2 بار دوشش در روز استفاده شد. در مجموع 346/303/32 ركورد از 264/925/4 گاو ماده داراي اطلاعات كامل بود. داده هاي شجره نامه نرها از فايل شجره رسمي Interbull بود. شجره ماده ها توسط كشورهاي ذيربط به صورت به صورت داده هاي پدران، پدربزرگ مادري و مادر بزرگ مادري تهيه شده بود. 
پارامترهاي رگرسيون تصادفي چند صفته آزمون روزانه با استفاده از يك مجموعه داده كه به صورت زير تهيه شده بود تخمين زده شد:
1. پدراني كه در هرچهار كشور (173 پدر) دختر داشتند انتخاب شدند.
2. دختران 173 نر منتخب تا حد اكثر 100 دختر در هر كشور نگهداري شدند.
3. دختران نرهاي باقيمانده بطور تصادفي اضافه شدند بطوري كه تعداد كل گاوهاي ماده منتخب بين 14000 تا 15000 بازاي هر كشور باشد. 
4. ركورد مادر هر گاو ماده منتخب در صورت موجود بودن ضميمه شد.
مجموعه داده هاي حاصله (از مجموع 168/556 ركورد روزانه از 379/ 76 راس گاو ماده) در جدول 1 ارائه شده است. كليه داده ها پس از تصحيح براي برآورد ژنتيكي استفاده شدند. جدول 2 خصوصيات كلي داده ها براي روشهاي اعمال شده بين داخل كشور ها را مي دهد. گروههاي ژنتيكي والدين ناشناس بر اساس جنس، كشور ثبت كنترل و سال تولد بود. 

مدل
معادله تك صفته ( داخل هر كشور ) مدل خطي بصورت زير بود: 
Yijkt = HTDi + BSAx DIMJ + ∑ akl zte + ∑ pkl zte + eijkt

Yijkt= توليد شير k امين گاو در روز t ام از دوره شيردهي داخل i امين اثر گله – آزمون روزانه، براي گاو ماده اي كه در زير گروه j براي مقايسه نژادي، سن در هنگام زايش، فصل زايش و فاصله DIM قرار دارد. 
HTDi = اثر ثابت آزمون روزانه است.
BSA x DIMJ . تركيب ثابت نژاد، سن در هنگام زايش، فصل زايش و اثر فاصله DIM 
ake = ضريب رگرسيون ژنتيكي تصادفي گاو NK 
Pke = ضريب رگرسيون ژنتيكي اثرات دائم محيطي (PE) به گاو NK 
eijkt = اثرات باقي مانده هر مشاهده
Zte = كوواريانس هايي است كه رگرسيونهاي ژنتيكي و PE آنها مشابه فرض شده است.
منحني هاي رگرسيون از طريق پلي نرميال Legandre of order four چهار تايي مدل سازي شدند. كليه كوواريانس از طريق ضرب در جذر خودشان (Sqrt 2) به مقياس شدند. طبقات DIM به صورت {20/5 }، {305/291} و 10 روز فاصله براي DIM از 21 تا 190 تشكيل شدند. از طبقات به جاي رگرسيون ثابت جهت مدلسازي منحني شيردهي استفاده شد. واريانسهاي باقيمانده در داخل فواصل، ثابت فرض شد و كليه كوواريانسهاي باقيمانده مساوي صفر قرار داده شده است.
مدل چند صفته TD ( كشور ) از طريق ساختمان مناسب كوواريانس ( فقط ژنتيكي افزايشي ) بين كشورها، مدلهاي داخل كشور هارا ادغام نمود.

روش ها
براي تخمين ميانگينهاي بعدي مولفه هاي كوواريانس در مدل چند صفته از روش هاي بيزی با روش نمونه گيري گیبس استفاده شد. يك زنجيره واحد 105000 نمونه اي ( با حذف 10000 مورد) توليد شد. روش نمونه گيري گیبس براي اثرات سيستماتيك توزيع نرمال شرطي براي اثرات ژنتيكي و PE توزيع هاي نرمال چند متغيره و براي كوواريانسهاي PE وژنتيكي و واريانسهاي باقي مانده Wishart معكوس و توزيع کا اسکور را مورد استفاده قرار مي دهد.
به دليل خصوصويات ارتاگونال پلي نوميال ، EBV توليد 305 روزه ( كه به صورت مجموع روزهاي توليد بين روز 5 تا 305 تعريف شد) به سرعت به عنوان EBV(a0) * 301 محاسبه گرديد. 
در حالي كه واريانس ژنتيك يتوليد 305 روز را مي توان به صورت Var(a0) * 301 بيان نمود. همبستگي توليد 305 روز بين كشورهاي مساوي همبستگيهاي مبدا ژنتيكي (a0) است. برآورد ژنتيكي مدلهاي تك صفته و چند صفته از طريق روش مدل مختلط استاندارد انجام شد ( جامورزيك و شفر، 2000). تداوم شيردهي به صورت *{EBV(280)- EBV(60)} 110 تعريف شد. 

نتايج
تخمين پارامتر
تخمينهاي واريانس چند صفته براي ضرايب رگرسيون تصادفي ژنتيكي در جدول 3 ارئه شده است. تخمينها در توافق نسبتا خوبي با ارقام مشابه براي حالت تك صفته مي باشند. ( نتايج آن ارائه شده است). افزايش در واريانس عرض از مبدا روي تخمينهاي تك صفته براي استراليا، كانادا و زلاند نو قابل رويت نبود. واريانس ساير عبارات در مقايسه با تخمينهاي حالت تك صفته بطور كلي كاهش داشت.
واريانس رگرسيون ( جدول 4) بطور كلي بزرگتر از مولفه هاي ژنتيكي بود. وراثت پذيري هاي عرض از مبدا از 38/0 ( كانادا و ايتاليا) تا 51/0 (استراليا) متغير بود. عبارات Linear Terms خطي (a1) وراثت پذيري كمتري داشت. يعني از 21/0 ( استراليا) تا 33/0 (كانادا). 
ميانگينهاي بعدي تخمينهاي همبستگي ژنتيكي چند صفته بين كشورها براي ضرايب منحني شيردهي مشابه در جدول 5 نشان داده شده است. همبستگي ها از 83/0 ( عرض از مبدا بين استراليا و زلاندنو) تا 17/0 ( عبارت Term درجه دوم) بين كانادا و زلاندنو متغير بود. بيشترين مقدار همبستگي مربوط به كمترين عرض از مبدا 66/0 بين ايتاليا و زلاندنو بود. همبستگي هاي ثابتها مساوي همبستگي بين توليد 305 روز بود. ارقام به طور كلي كوچكتر از حد مورد انتظاري بود كه قبلا روي مدل پدري با استفاده از توليد شيردهي بدست آمده بود. (ويگل و همكاران، 2001 ). بخش خطي (مولفه تداوم شيردهي ) كمترين همبستگي را بين ايتاليا و زلاندنو و سپس كانادا و زلاندنو نشان داد. كانادا و ايتاليا بالاترين همبستگي را براي مولفه تداوم شيردهي نشان دادند. 
برآورد ژنتيكي
ارزش اصلاحي تخمين زده شده براي توليد 305 روز و تداوم شيردهي (P) با استفاده از پارامترهاي EBV هاي تداوم شيردهي منحني هاي شيردهي ژنتيكي محاسبه گرديد. جوابهاي حيواني معادلات مدل مختلط بدون تبديل به پايه ژنتيكي از پيش تعريف شده مورد استفاده قرار گرفت.
همبستگي بين EBV هاي 305 روز توليد پدران با استفاده از مدلهاي تك صفته و چند صفته براي نرهاي با ركوردهاي TD دختران تخمين زده شد و از 96/0 براي زلاندنو تا 99/0 براي كانادا و استراليا متغير بود (جدول 6). همبستگي هاي تداوم شيردهي اندكي كوچكتر بودند(91/0-98/0). پدران بدون دختر در كشورهاي خارجي همبستگي هاي بزرگتري داشتند: 99/0 – 1 براي توليد 305 روز، 96/0-99/0 براي P (تداوم شيردهي ). همبستگي هاي گاوهاي ماده با ركورد TD (جدول 7) از نظر مقدار مشابه همبستگي هاي پدران بود.
همبستگي بين EBV پدران در سراسر كشورها ( با دختران در مدل تك صفته) براي توليد 305 روز و تداوم شيردهي از مدل تك صفته وچند صفته در جدول 8 ارائه شده است. براي جفت ايتاليا – زلاندنو، همبستگي هاي تك صفته براي توليد 305 روز كوچكتر از همبستگي هاي ژنتيكي تخمين زده شده از مدل چند صفته است. همبستگي هاي مدل چند صفته عبارت بود از 96/0 (استراليا- كانادا، استراليا- ايتاليا، كانادا – ايتاليا و استراليا- زلاندنو) و 93/0 براي كانادا – زلاندنو و ايتاليا – زلاندنو. همبستگي يبين EBV تداوم شيردهي مدل تك صفته بسيار پايين بود (11/0- 53/0). براي مدل چند صفته بالاتر بود ( از 17/0 براي ايتاليا – زلاندنو تا 85/0 براي كانادا- ايتاليا). همبستگي بين EBV گاوهاي ماده ( با ركورد TD ) مدل چند صفته بين كشورها در جدول 9 ارائه شده است.
بحث
ارزيابي بين المللي گاوهاي نر با استفاده از ركوردهاي توليد مي تواند قدم بعدي در توسعه روشهاي مقايسه كشورها باشد. ( ويگل و همكاران، 2001 ). مدلهاي آزمون روزانه جهت برآورد ژنتيكي، داخل كشورها رفته رفته مطلوب واقع مي شود. بنابراين داده هاي TD بزودي مساوي داده هاي توليد براي صفات توليد شير خواهند شد. مدلهاي رگرسيون تصادفي فرصت خوبي براي آناليز كليه جنبه هاي منحني هاي شيردهي بعلاوه كل توليد و تداوم شيردهي و تفاوتهاي موجود بين متوسط طول شيردهي فراهم مي آورد. محدوديتهاي محاسباتي جاري براي مدلهاي رگرسيون تصادفي در آينده بواسطه پيشرفت تكنولوژيكي در سخت افزار كامپيوتر ها كمتر مشكل زا خواهد بود.
مطاله جاري اولين تلاش جهت استفاده از مدل رگرسيون تصادفي TD در سناريوي چند كشور بود. چندين فرض ساده ساده كننده براي تسهيل محاسبات در نظر گرفته شد. براي هر يك از چهار كشور شركت كننده از مدل مشابهي استفاده شد. اين مي تواند براي لحاظ كردن اثرات خاص داخل كشورها در مدل باعث بهبود آن مي گردد. تخمين كوواريانس كشورها نيازمند استفاده از مجموعه هايي از داده ها بود كه فرصت اصلاح مدل را كوتاهتر كرد (براي مثال تعداد مشاهدات كم براي سطح معيني از اثرات ثابت). رگرسيونهاي PE و ژنتيكي هر دو براي تابع كلي مشابهي (پلي نوميال درجه چهار) براي هر كشور مدلسازي شد و يك حداكثر طول دوره شيردهي 305 روز فرض شد.
تخمين پارامتر با مدل چند كشوره تا حد زيادي وابسته به كميت و كيفيت ارتباط ژنتيكي بين كشورها ست ( سيگوردسون و همكاران، 1996). در اين مطالعه يك مدل حيواني مورد استفاده قرار گرفت ولي نتوانست ارتباط ژنتيكي مستقيم بين كشورها را فراهم كند( هيچ باركورد TD در چند كشور وجود نداشت). 
كليه ارتباطات ژنتيكي از طريق نرهايي كه در چند كشور دختر داشتند بر قرار شد. انتخاب زير مجموعه داده ها براي تخمين پارامترها به ناچار بر اساس موازنه بين اندازه داده ها و ارتباط ژنتيكي صورت گرفت.
تخمين همبستگي ژنتيكي بين كشورها مورد آناليز بسيار كمتر از گزارشات بود ( ويگل و همكاران، 2001) دليل آن احتمالا تفاوتهاي واقعي در ژنتيك پارامترهاي منحني شيردهي بين محيطها (= كشور)ست. فقدان ارتباط ژنتيكي كافي نيز در تخمين كمتر از واقع همبستگيهاي ژنتيكي احتمالي دخيل است. به علاوه مطالعه ما از مدل حيواني استفاده كرد كه بر خلاف مدل پدري استفاده شده توسط سايرين است. به هر حال تئوري كلاسيك توصيه مي كند كه براي تخمين هاي پارامتري و ژنتيكي، هنگامي كه بايد كوواريانس ها تخمين زده شوند، از يك مدل استفاده شود.
در حالي كه مدل رگرسيون تصادفي TD براي ركوردهاي اولين دوره شيردهي چهار كشور قابل استفاده بود ولي محدوديتهاي محاسباتي جدي مي توانست بروز كند اگر كليه 25 كشور شركت كننده مي خواستند در ارزيابي نرهاي بين المللي شركت كنند، جمع تعداد ركوردهاي آزمون روزانه مي توانست به حدود يك مليون يا بيشتر نزديك شود و تعداد حيوانات نيز مي توانست زياد باشد. بنابراين، اين روش براي مقايسه بين المللي گاوهاي شيري ممكن است براي ساليان زيادي و براي كليه كشورها غير عملي باشد. اشكال ديگر اين است كه در اين مطالعه فقط از ركوردهاي اولين دوره شيردهي استفاده شد و عملا كليه كشورها ركوردهاي تمام يا چند دوره شيردهي از نظر ميزان شير، چربي و پروتيين را در برآورد ژنتيكي ملي خود منظور مي كنند. اين مطالعه ثابت نكرده كه ارزيابي گاوهاي نر در اين آناليز كم و بيش به دقت ارزيابي به روش MACE موجود است.
با داشتن دوره هاي شيردهي كوتاه در زلاندنو و اسستراليا در مقايسه با كانادا و ايتاليا، توليد در يك دوره شيردهي بهتر است به صورت متوسط طول دوره شيردهي در يك كشور بيان شود نه توليد 305 روز. ركوردهاي TD بين 5 و 305 روز شيردهي احتمالا بايد در ارزيابي ژنتيكي منظور شود نه اينكه آنها را بين 5 و 305 روز محدود نمود. تعريف تداوم شيردهي براي كشورهاي با طول شيردهي كوتاه بايد تغيير كند.
مدل بين المللي TD براي گاوهاي ماده نيز EBV محاسبه نموده است. ارقام رتبه بندي بين المللي براي گاوهاي ماده هنوز بايد اندازه گيري شود. معمولا بهترين گاوهاي ماده در داخل يك كشور سريعا شناسايي مي شوند و از انها براي توليد نرهاي جوان جهت تلقيح مصنوعي استفاده مي شود. بنابراين احتمال نميرود كه اين برآوردها گاوهايي را كشف كند كه قبلا شناسايي نشده اند. دسترسي بين الملي به اين گاوهاي ماده نيز احتمالا بايد محدودشود. بهر حال تشكيلات تلقيح مصنوعي كه در چندين كشور شعبه دارند ممكن است بتوانند از گاوهايي كه از اين مدلها شناسايي مي شوند استفاده نمايند. مادران گاوهاي نر اغلب بايد چندين ركورد شيردهي داشته باشند ( نه فقط اولين دوره شيردهي) تا بتوان از آنها براي توليد گاو نر جوان استفاده نمود و بنابراين EBV هاي مدل TD مي تواند در يافتن مادران نرهاي خوب مفيد باشد به شرطي كه EBV ها براي گاوهاي ماده بروز شده باشد.
يك مدل TD بين المللي صرفا روش ديگري جهت رتبه بندي نرهاي شيري بين كشورهاست و بحث كامل مزايا و معايب آن قبل از برنامه ريزي براي مرحله بعدي اين پروژه يا پروژه هاي آتي ضرورت دارد.

منبع : http://anm.ir