דוח מסכם לתכנית מחקר מספר 362-0151-09


פיתוח תכנית למבחנים גנטיים של משקל עגלים בעדר הבקר הישראלי


מוגש לקרן הנהלת ענף בקר ע"י
יהודה ולר המחלקה לבקר וגנטיקה, המכון לבעלי חיים, מינהל המחקר החקלאי, בית דגן
אפרים עזרא התאחדות מגדלי בקר, פארק התעשיה קיסריה

 


תקציר
עגלים מעדר החלב הם אחד המקורות החשובים של בשר בקר טרי בארץ. הגדלת תפוקת הבשר מעדר הבקר לחלב יכולה לצמצם את יבוא הבשר מחו"ל. בשנות השמונים בצענו מבחנים גנטיים של פרים למשקל שחיטה על בסיס נתוני העגלים שנשחתו בבית המטבחיים "מרבק". מבחנים אלה הופסקו בגלל הקושי בהעברת הנתונים אלינו.
בשנות התשעים החלו משקים לתעד את שקילת העגלים כאירוע נפרד ובאירוע היציאה. בנוסף יש משקים המודדים את היקף החזה של העגלות והנתון מתורגם למשקל. משנת 2000 יש יותר מ-43,000 בעלי חיים שנשקלו ב-240 משקים. מטרות מחקר: 1. בניית בדיקות לוגיות לפסול נתונים שגויים; 2. קביעת מדד המבטא את משקל כפונקציה של גיל ומין; 3. אמידת הערכים הגנטיים של משקל וקצב גידול; 4. כתיבת תוכנית למבחנים גנטיים של קצב גידול לפי מודל "הפרט הבודד", ובדיקת התוכנה.
בשנתיים הראשונות של המחקר השתמשנו בפונקציה ריבועית לתאר את השפעת הגיל על משקל העגל. אמדנו את הערכים הגנטיים של משקל בגיל שנה לפי שיטת הנראות המרבי המוגבלת (REML). מודל הניתוח כלול את השפעת המין, המשק, עונת הלידה, השפעת הפרט הלא-גנטי וההשפעה הגנטית. ניתחנו זכרים ונקבות לחוד ושני המינים יחד. פיתחנו תכנית מחשב לפי מודל הפרט הבודד לאמוד אומדני הורשה עבור משקל בגיל שנה שלקח בחשבות את ההפרש בשני המינים גם בממוצע וגם בשונות. חישבנו מתאמים גנטיים והסביבתיים עם יתר התכונות הכלכליות. הגשנו תוצאות ראשוניות לענף הבקר. בועדת ספר העדר החליטו לא לכלול תכונה זו באינדקס הטיפוח. אומדני הורשה לתכונה זאת מופיעים בדו"ח פרים.


מבוא
עגלים מעדר החלב הם אחד המקורות החשובים של בשר בקר בארץ. הגדלת תפוקת הבשר מעדר הבקר לחלב יכולה לצמצם את יבוא הבשר מחו"ל. בשנות השמונים בצענו מבחנים גנטיים של פרים למשקל שחיטה על בסיס נתוני העגלים שנשחטו בבית המטבחיים "מרבק". מבחנים אלה הופסקו בגלל הקושי בהעברת הנתונים. בשנות התשעים החלו משקים לתעד את שקילת העגלים כאירוע נפרד ובאירוע היציאה. בנוסף יש משקים המודדים את היקף החזה של העגלות והנתון מתורגם למשקל. עגלות ועגלים נשקלים. אין אחידות בגיל השקילה, וחלק מהעגלים/ת נשקלים מספר פעמים.
מטרות המחקר היו הגדרת פרמטרים לניתוח, חישוב גורמי תיקון, אמידה של פרמטרים גנטיים (תורשתיות, מתאמים גנטיים) ופיתוח תכנה המחשבת אומדני תורשה לגדילה שנתית לפרים ופרות.


תוצאות
קובץ הנתונים לניתוח כלל 734,459 רשומות שקילה. נכללו רשומות שעברו את התנאים הבאים: תאריך שקילה מ-01.01.2000, אב העגל/עגלה ידוע, גיל שקילה בין 150 ו-500 ימים, ומשקל בין 80 ו-650 ק"ג. בנוסף למשקל ניתחנו גם "גדילה שנתית" שמוגדרת: 35 + (גיל/(35 – משקל))∗365. נפסלו רשומות עם גדילה שנתית פחותה מ-150 ומעל 650 ק"ג לשנה. בשלב ראשוני ביצענו שני ניתוחים:
1. אמידה של השפעות הגיל על שתי התכונות בכדי להגיע לערך מתוקן.
2. אמידת גורמי השוניות של שתי התכונות לפי שיטת הנראות המרבית המוגבלת (REML) בכדי לאמוד את התורשתיות וההישנות.
מטרה הניתוח לפי מודל הליניארי (GLM) היה לקבוע השפעת גיל על משקל וגדילה שנתית. עגלים ועגלות נותחו בנפרד. הגורמים במודל היו: עדר-שנה-עונה, שורש ריבועי של הגיל, ההשפעה גיל, וגיל בריבוע. הממוצעים וסטיות תקן לפי מין מופיעים בטבלה 1 עבור שתי התכונות. כצפוי, גם הממוצעים וגם הסטיות תקן היו גבוהות יותר עבור הזכרים.


טבלה 1. ממוצעים וסטיות תקן לפי מין לתכונות משקל וגדילה שנתית.


מטרת ניתוח גורמי השוניות (REML) הייתה לאמוד את התורשתיות וההישנות לשתי התכונות. בשלב ראשון ניתחנו כל מין בנפרד עבור שתי התכונות. הרשומות תוקנו עבור השפעת הגיל. מודל הניתוח כלל את הגורם הקבוע עדר-שנה-עונה, וגורמים אקראיים: גנטית וה"לא גנטית" של העגל הנשקל והשארית. את הגורם הלא גנטי ניתן לאמוד ע"י עגלים עם יותר משקילה אחת. עבור כל "שנת-עדר" נקבעו שתי עונות, קיץ וחורף, לפי תאריך הלידה של העגל/עגלה. ניתוחי גורמי השוניות כללו גם את ההורים והסבים של כל עגל/עגלה עם רשום שקילה. תאור הקובץ מופיע בטבלה 2. מספר הרשומות לעגלות היה כפול מעגלים, אבל מספר הרשומות הממוצע לפרט היה גבוה יותר עבור עגלים.


טבלה 2. תיאור הקובץ לניתוח שונות של משקל עגלים וגדילה שנתית.


תוצאות ניתוח גורמי שוניות עבור כל מין לחוד מופעים בטבלה 3. ערכי התורשתיות היו גבוהים יותר עבור העגלות בשתי התכונות. גורם ה"פרט" וההישנויות היו גבוהים יותר עבור העגלים. המתאמים הגנטיים בין משקל וקצב גידול (שניהם מתוקנים לגיל) היו 0.99 עבור שני המינים. המתאמים הסביבתיים בין התכונות היו 0.95. לכן, אין סיבה לנתח את שתי התכונות בנפרד. בחרנו לנתח רק את גדילה שנתית.
כדי לנתח את שני המינים יחד, גרמנו לשונות הגנטית להיות שווה לשני המינים וזאת ע"י הכפלת רשומות העגלות בקבוע. הכפלנו את הרשומות של הנקבות עבור משקל ב-0.973 והרשומות עבור גדילה שנתית ב-1.156. הנחנו מתאמים גנטיים מלאים בין המינים עבור כל תכונה. בטבלה 4 מופיעות תוצאות ניתוח גורמי שוניות עבור שני המינים ביחד. התורשתיות שחושבה במודל של שני המינים ביחד הייתה נמוכה במקצת מהניתוחים של כל מין בנפרד. ההישנויות היו דומות לניתוחים של כל מין בנפרד. לכן, ניתן לנתח עגלים ועגלות ביחד עם ההנחה של מתאים גנטי מלא לפי "מודל הפרט". בניתוח לפי מודל הפרט ניתן בקלות לתקן עבור העובדה שגורם הפרט והשארית אינם שווים בין המינים.


טבלה 3. תוצאות ניתוח גורמי שוניות, כל מין לחוד


טבלה 4. תוצאות ניתוח גורמי שוניות, שני המינים ביחד


ביצענו שלשה ניתוחים של גדילה שנתית לפי מודל הפרט: עגלים לחוד, עגלות לחוד ושני המינים יחד. כל ניתוח כלל את הרשומות עם תאריך שקילה החל מ-1.1.94. במידה והיו יותר מ-5 שקילות על אותו הפרט עד גיל 500 ימים, נכללו בניתוח ארבע השקילות הראשונות והשקילה האחרונה. נכללו בניתוחים ההורים והסבים של הפרטים עם רשומות משני המינים. הגורמים המודל היו אותם הגורמים בניתוחי גורמי השונות בתוספת השפעה קבועה של הגיל וקבוצות גנטיות. הנחנו השפעת גיל שורש ריבועי, לנארי, וריבועי. נקבעו קבוצות גנטיות עבור פרטים בלי הורים רשומים לפי מין, שנת לידה, וגזע. עבור הניתוח של שני המינים יחד תקנו עבור שונות לא שווה בין המינים, אך הנחנו מתאם גנטי מלא בין המינים. כמו כן נקבע השפעות גיל עבור כל מין לחוד. מספר הרשומות בכל ניתוח מופיעים בטבלה 5. נטיות פנוטיפיות וגנטיות לפי ניתוח מודל הפרט הכולל את שני המינים מופיעות בטבלה 6. הנטיות הפנוטיפיות בשקילה הראשונה והאחרונה היו שליליות, אבל הנטייה הגנטית הייתה חיובי. בטבלה 7 מופיעים ממוצעי אומדני תורשה (א"ת) לגדילה שנתית לפי זן האב. כצפוי היה ערכים גבוהים עבור זני השרולה והבלגי הכחול, שהם זני בקר לבשר גדולים, וערך נמוך עבור הג'רסי שהוא זן קטן.


טבלה 5. מספר הרשומות בכל ניתוח לפי מודל הפרט


טבלה 6. נטיות פנוטיפיות וגנטיות עבור משקל בגיל שנה


טבלה 7. ממוצעי אומדני תורשה לגדילה שנתית לפי זן האב


בטבלה 8 מופיעים מתאמים בין א"ת של פרים לפי ניתוח. הניתוח כלל 465 פרים עם הישנות >50% בכל שלושת המבחנים. ניתן ללמוד מהתוצאות שהמתאים בין המינים גבוה, אבל לא מושלם. בטבלה 9 מופיעים המתאמים בין א"ת של 572 פרים עם הישנות > 50% עבור גדילה שנתית והתכונות באינדקס הטיפווח, 07PD, ומתאמים גנטיים וסביבתיים. המתאמים עם אינדקס הטיפוח ותכונות יבול חלב היו חיוביים, אך המתאמים עם כל התכונות המשניות היו שליליות מההיבט הכלכלי.


טבלה 8. מתאמים בין אומדני תורשה של פרים לפי ניתוח, 465 פרים עם הישנות >50% בכל מבחן


טבלה 9. מתאמים בין אומדני תורשה של 572 פרים עם הישנות > 50% עבור גדילה שנתית והתכונות באינדקס, ומתאמים גנטיים וסביבתיים


בטבלה 10 מופיעים המתאמים בין א"ת של פרים עם הישנות > 50% עבור גדילה שנתית והתכונות המלטה. המתאמים היו מובהקים ושליליים מבחינה כלכלית עבור המלטות קשות, הן עבור השפעות הפר המעבר והן עבור אב אם הוולד. המתאמים עם תמותת וולדות לא היו מובהקים. בטבלה 11 מופיעים התורשתיות ומתאמים גנטיים וסביבתיים בין גדילה שנתית ובין תכונות שיפוט גופני. המתאמים הגנטיים היו יותר גדולים מאשר המתאמים הסביבתיים. כל המתאמים הגנטיים היו חיוביים, להוציא זווית אגן. המתאם הגובה ביותר היה עם גודל גוף. היו גם מתאמים גבוהים עם ציון כללים, עומק גוף וגובה. כל התכונות האלה קשורים עם גודל הפרה.


טבלה 10. מתאמים בין אומדני תורשה של פרים עם הישנות <50% עבור גדילה שנתית והתכונות המלטה


טבלה 11. תורשתיות ומתאמים גנטיים וסביבתיים בין גדילה שנתית ובין תכונות שיפוט גופני


הוחלט לא לכלול משקל העגל באינדקס הטיפוח. שיקולים בעד הכנסת התכונה לאינדקס הם עליה בגדילה שנתית יגדיל את הכנסת הרפתן מפיטום, יגדיל הכנסת הרפתן בעת מכירת הפרה, ויביא לעליה בתכונות ייצור חלב. מאידך, עליה בגדילה שנתית יגדיל את גודל הפרה אשר ברמת ייצור נתונה צורכת יותר מזון, ויביא לירידה בפוריות והישרדות ועליה בריכוז תאים סומאטיים.


סיכום
נמצאו תורשתיות בין 0.3-0.4 למשקל ולגדילה שנתית. כמו כן נמצא שהמתאם הגנטי בין גדילה שנתית לבין משקל שווה 0.99. לכן, אין צורך לנתח שתי התכונות. פותח מבחן פרים לגדילה שנתית. בחישוב המתאמים הגנטיים בין גדילה שנתית לתכונות באינדקס נמצא שקיטון בגדילה השנתית יהיה בכיוון הרצוי לפוריות, הישרדות, ריכוז תאים סומאטים, המלטות קשות כתכונת הפר המעבר; ובכיוון הלא רצוי לתכונות ייצור חלב. בועדת ספר העדר החליטו לא לכלול תכונה זו באינדקס הטיפוח. אומדני הורשה לתכונה זאת מופיעים בדו"ח פרים.


פרסומים המדעיים
Weller, J. I. and E. Ezra (2008) Genetic analysis of growth rate of Israeli Holstein calves. Animal 2: 1717–1723.

לכל המבזקים....
office@milk.org.il פקס: 972-3-9564766 טל: 972-3-9564750 דרך החורש 4 , ת"ד 97, יהוד 5647003
מופעל באמצעות מעוף - מגוון אפקט