بهبود ژنتیک گله گاو هلشتاین جهت ارتقاء شیرواری و صفات تولیدی

بهبود ژنتیکی گاوهای شیری Holstein نقش مؤثری در ارتقاء تولید شیر و صفات اقتصادی–تولیدی دارد. در سال‌های اخیر پیشرفت‌های چشمگیر در روش‌های ژنومی و مطالعات گسترده‌ی ارتباط ژنوتیپ–فنوتیپ امکان شناسایی و انتخاب مؤثر تر صفات پیچیده ـ مانند میزان شیر، چربی و پروتئین ـ را فراهم کرده است.

در این مقاله، بر اساس نتایج تازه‌ترین پژوهش‌ها، مروری بر واریانس ژنتیکی، وراثت‌پذیری صفات مهم شیری و یافته‌های GWAS (مطالعات ارتباط ژنتیکی گسترده) در جمعیت‌های بزرگ Holstein ارائه می‌شود. همچنین چالش‌ها، ارتباط بین صفات تولید و تولیدمثلی و راهکارهای بهبودی نژاد بررسی می‌گردد.

گاو‌های Holstein از نظر عملکرد شیری در میان نژادهای دام شیری جهان برجسته هستند و به همین دلیل، بهبود ژنتیکی آن‌ها از اهمیت اقتصادی و تولیدی بالا برخوردار است. با این حال صفات تولید شیر (مقدار شیر، چربی، پروتئین و …) صفاتی پیچیده هستند که تحت تأثیر عوامل ژنتیکی و محیطی قرار دارند. بنابراین شناسایی مؤلفه‌های ژنتیکی این صفات و استفاده از روش‌های ژنومیک برای انتخاب حیوانات با ارزش اصلاحی بالا، کلید رسیدن به گله‌های با بازده بالا است.

مواد و روش / دیدگاه روش‌شناختی

در چند سال اخیر، مطالعات با استفاده از مدل‌های آماری پیشرفته (مانند مدل‌های چندصفتی، رگرسیون تصادفی، مدل روزآزمون) و نیز داده‌های ژنومی (SNP-chip، توالی سطح ژنوم) انجام شده‌اند.

به‌عنوان نمونه:

• یک مطالعه در جمعیت بزرگ آلمانی Holstein (بیش از ۱۸۰٬۲۱۷ رأس) با ایمپوتاسیون تا سطح توالی کامل و انجام GWAS بیان کرده است که بیش از ۵۰٬۸۷۶ واریانت ژنتیکی با ارتباط معنادار با صفات تولیدی (شیر، چربی، پروتئین) یافت شده‌اند. برخی از این واریانت‌ها (پس از «فاین-مَپینگ» Bayesian) احتمال بالایی برای علت‌بودن (causal) نشان داده‌اند. (SpringerLink)
• در یک مطالعه روی جمعیت Holstein در کره جنوبی با استفاده از روش «تخمین ارزش اصلاحی ژنومی» (GEBV)، وراثت‌پذیری شیر، چربی و پروتئین در زایش اول به ترتیب ~ 0.28، 0.26 و 0.23 برآورد شده است؛ همچنین انتخاب بر پایه GEBV برای گاوهای جوان‌تر (تلیسه‌ها یا گوساله‌های نابالغ) منجر به افزایش قابل توجه در پیشرفت ژنتیکی نسبت به بر پایه روش سنتی (EBV) شده است. (PubMed)
• در ایران نیز مطالعاتی با مدل «روزآزمون» (Test-day) و مدل رگرسیون تصادفی برای برآورد پارامترهای ژنتیکی صفات تولید شیر (مقدار شیر، چربی، پروتئین، تداوم شیردهی) انجام شده است. در یکی از این مطالعات وراثت‌پذیری صفات 305 روزه شیر بین 25٪ تا 31٪ برآورد شد. (Directory of Open Access Journals)

نتایج اخیر در بهبود ژنتیک Holstein

۱. شناسایی واریانت‌های ژنتیکی مؤثر (GWAS)

مطالعه ۲۰۲۵ روی ۱۸۰٬۲۱۷ رأس Holstein آلمانی نشان داد که با استفاده از داده‌های توالی کامل، می‌توان تعداد زیادی واریانت ژنتیکی با تأثیر نسبتاً زیاد بر تولید شیر، چربی و پروتئین شناسایی کرد. این واریانت‌ها پس از فاین-مَپینگ Bayesian و آنالیز عملکرد تطبیقی/عملکرد تکاملی به دست آمده‌اند و تعداد قابل توجهی از آنها احتمال «سبب‌دار» (causal) دارند. (SpringerLink)
این سطح از تفکیک ژنومی امکان طراحی شاخص‌های بهبودی پیچیده‌تر، انتخاب دقیق‌تر و استفاده از اسپرم یا جنین با ارزش ژنتیکی بالا را فراهم می‌کند.

۲. وراثت‌پذیری و مزیت روش‌های ژنومی

مطالعات کلاسیک و روز‌آزمون در جمعیت‌های مختلف Holstein (از جمله ایران) وراثت‌پذیری متوسط تا بالا برای صفات تولیدی گزارش داده‌اند. مثلاً در مطالعه‌ای در ایران وراثت‌پذیری صفات شیر 305 روزه بین 0.25 تا 0.31 برآورد شـده است. (Directory of Open Access Journals)
همچنین در مطالعه کره جنوبی، استفاده از GEBV به‌جای EBV سنتی، موجب افزایش دقت ارزش اصلاحی و تسریع در پیشرفت ژنتیکی، به‌خصوص برای تلیسه‌ها و گاوهای جوان، شده است. (PubMed)

۳. ارتباط بین صفات تولیدی و تولید مثلی / زاد و ولد

یکی از نگرانی‌ها در بهبود ژنتیک گاوهای شیری، تأثیر منفی روی صفات تولیدمثلی (مثل باروری) است. اما یافته‌های «تحلیل ژنتیکی صفات تولید مثل» با داده‌های SNP و ایمپوت‌شده نشان می‌دهد که ممکن است بتوان تعادل مناسبی بین تولید و باروری برقرار کرد. (SpringerLink)
به‌علاوه، برخی مطالعات نتایج امیدوارکننده‌ای درباره عدم کاهش نمایان باروری حتی با افزایش تولید شیر گزارش کرده‌اند. (ScienceDirect)

۴. تنوع ژنتیکی و ساختار جمعیتی Holstein

اخیراً (2025) مطالعه‌ای بر تنوع ژنتیکی و ساختار جمعیت‌های مختلف Holstein (از کشورهای مختلف) نشان داده است که علی‌رغم گستردگی جهانی این نژاد، تنوع ژنتیکی بین زیرجمعیت‌ها در سطح نسبتاً پایینی است. (aab.copernicus.org)
این امر تأکید می‌کند که برنامه‌های بهبودی باید با توجه به حفظ تنوع ژنتیکی و جلوگیری از «بهم‌خوردگی تنوع» (inbreeding / جمعیت‌شانسی) طراحی شوند تا سلامت، باروری و مقاومت در برابر بیماری‌ها کاهش نیابند.

بحث و تفسیر

پیشرفت‌های اخیر در روش‌های ژنومی (GWAS، ایمپوتاسیون به سطح توالی کامل، تحلیل Bayesian) این امکان را به فراهم‌کنندگان ژن و مدیران گله می‌دهد که برخلاف گذشته، انتخاب را تنها بر اساس ارزش فنوتیپی (میزان شیر واقعی) انجام ندهند، بلکه با ارزش اصلاحی ژنومی (GEBV) و با آگاهی از واریانت‌های مؤثر، به انتخاب دقیق‌تر و مؤثرتر بپردازند.

وراثت‌پذیری نسبتاً بالا برای صفات اصلی شیری نشان می‌دهد که پیشرفت ژنتیکی از طریق انتخاب می‌تواند قابل توجه باشد. اما از سوی دیگر، ارتباط میان افزایش تولید و کاهش باروری یا سلامت دامی — که در برخی مطالعات تاریخی دیده شده — هنوز باید با دقت مدیریت شود. مطالعات جدید نشان می‌دهند که با استفاده از مدل‌های چندصفتی و گنجاندن صفات تولیدمثلی و سلامت در شاخص‌های انتخاب، می‌توان به تعادلی بین تولید و پایداری گله رسید.

همچنین اهمیت حفظ تنوع ژنتیکی جمعیت Holstein — به‌خصوص در کشورهایی که نژاد را از کشورهای مختلف وارد می‌کنند — نباید نادیده گرفته شود. کاهش تنوع ژنتیکی ممکن است منجر به افزایش حساسیت به بیماری، کاهش باروری یا انعطاف‌پذیری در مواجهه با تغییر شرایط محیطی شود.

نتیجه‌گیری

بهبود ژنتیکی گله‌های Holstein بر پایه دانش ژنومی نوین یک راهکار مؤثر و پایدار برای افزایش تولید شیر و شاخص‌های اقتصادی-تولیدی است. با استفاده از روش‌های GWAS و تخمین ارزش اصلاحی ژنومی (GEBV)، انتخاب دام دارای ارزش ژنتیکی بالا با دقت بیشتر امکان‌پذیر است.

با این حال برنامه‌های اصلاح نژاد باید با در نظر گرفتن:

• حفظ تنوع ژنتیکی،
• ارزیابی همزمان صفات تولیدی، باروری و سلامت،
• استفاده از شاخص‌های چندصفتی (multi-trait index)،

طراحی شوند تا افزایشی در تولید شیر همراه با پایداری، باروری مناسب و سلامت گله حاصل گردد.

پیشنهاد برای اعمال در گله‌های ایران

1. استفاده از داده‌های روز-آزمون (test-day records) و مدل‌های آماری پیشرفته برای برآورد ارزش اصلاحی.
2. در صورت امکان همکاری با مراکز ژنومیک یا مراکز اصلاح نژاد برای ایجاد پایگاه داده ژنومی و استفاده از GEBV.
3. تعریف شاخص انتخاب چندهدفه (production + fertility + health) نه صرفاً تمرکز بر تولید شیر.
4. نظارت بر تنوع ژنتیکی و جلوگیری از ازدواج نزدیک (inbreeding) با رعایت اصول واردات و استفاده از اسپرم/جنین از منابع ژنتیکی متنوع.

منابع (نمونه)

• Sequence-based GWAS in 180,000 German Holstein cattle reveals new candidate variants for milk production traits. Genetics Selection Evolution, 2025. (SpringerLink)
• The effectiveness of genomic selection for milk production traits of Holstein dairy cattle. PubMed. (PubMed)
• Genetic and genomic analysis of reproduction traits in Holstein cattle using SNP chip data and imputed sequence level genotypes. BMC Genomics, 2024. (SpringerLink)
• Genetic aspects of somatic cell count in Holstein dairy cows in Iran. PubMed. (PubMed)
• برآورد مؤلفه‌های ژنتیکی صفات تولیدی و تداوم شیردهی گاوهای هلشتاین ایران با مدل رگرسیون تصادفی. DOAJ. (Directory of Open Access Journals)
• Genomic diversity and population structure analysis of four geographically distinct Holstein cattle populations using genome-wide DNA profiling. Anim. Breed., 2025. (aab.copernicus.org)