פיתוח תכנית טיפוח לעדר הבקר הבשר הישראלי לפי מודל הפרט הבודד הרב-תכונתי

דוח לתכנית מחקר מספר 362-0312-12

פיתוח תכנית טיפוח לעדר הבקר הבשר הישראלי לפי מודל הפרט הבודד הרב-תכונתי

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

הממצאים בדו"ח זה הינם תוצאות ניסויים.

תקציר
בשנה הראשונה הקמנו מערך קליטת נתונים ובדיקות לוגיות. נבדקו "סבירות" נתוני 881,420 רשומות משבעה משקים, בפרט ביחס לתאריכי הלידה: משקל לעומת גיל בשקילה ומספר המלטה לעומת גיל המלטה. נמצא שיעור גבוה של תאריכים לידה שגויים. חלק מהשגיאות היו בגלל טעויות תכנות בהעברה מ"נעה" לספר העדר, אך היו הבדלים משמעותיים בין המשקים. המטרה העיקרית של השנה הראשונה היה לייצר מדגם פרים ופרות לבדוק את מהימנות רישום הורות במשקים ע"י השבב דנא "הקטן" של חברת אילומנה הכולל 8,762 סמנים גנטיים מסוג פולימורפיזם בסמן בודד. עלות בדיקת פרט הוא 40$, לכן במסגרת התקציב קיים אפשרות לבדוק 200 פרטים. יצרנו מדגם של 1,003 עגלות עם אמהות חיות שעברו ביקורות לוגיות לגיל הצאצא והאם. מתוך 1,003 עגלות קיים מספר אב ל-70 עגלות מארבע משקים. בשלושה משקים לא היה רישום אב לעגלות במדגם. המדגם כלל 68 אמהות ו-17 אבות שונות. בשנה השנייה יצרנו קשר עם ארבעה משקים כדי לדגום פרים ופרות עבור קביעת הורות. מהם רק עין השופט הסכים בסוף לשתף פעולה. דגמנו שערות מ-31 עגלים בני שנה, והמשק דגם 27 אמהות של העגלים ו-19 פרים שיתכן שהם האבות של העגלים. מתוך 9 אבות רשומים שניים היו שגויים. מתוך 31 עגלים אם אחת הייתה שגויה. ל-23 עגלים שלא היה רישום אב הצלחנו לקבוע אבהות עבור 19 פרטים, כולל 18 עגלים ופרה אחת. היו שני עגלים שנמצאו עבורם אב אחר מאשר האב הרשום, ועגל אחד עם אם אחרת מאשר האם הרשומה במשק. עבור 26 עגלים הצלחנו לאמת את האם הרשומה.

מבוא
בישראל טיפוח בקר לבשר מפגר אחרי טיפוח בקר לחלב מכמה סיבות שהעיקריות הן; היעדר מידע אמין על קשרים גנטיים בין פרות, היעדר רישום אמין של תכונות בעלי ערך כלכלי, מספר רב של גזעים בעלי מאפיינים שונים וחוסר הסכמה בין המטפחים ביחס ליעדי הטיפוח. מטרת המחקר להקים תכנית טיפוח מקומית המבוססת על מבחן צאצאים של פרים ופרות. הצעדים החשובים הם: הקמת מערך לקליטת נתונים מעדרי הטיפוח ואימות רישום הורות באמצעות סמנים גנטיים. לפי תיאורית אינדקס סלקציה, השלב הראשון בתכנית טיפוח הוא לקבוע את הערכים הכלכליים של התכונות באינדקס. בעולם יש יחסית מעט פרסומים על ערכים אלה בבקר לבשר. סיכומים מופיע ב- Kluyts et al. (2003) ו-(1994)Weller . להבדיל מהמצב בבקר לחלב, אין תמימות דעים על יעדי הטיפוח העיקרים. כמו כן, יש מעט מאוד פרסומים היכולים להצביע על שיפור כלכלי כתוצאה של השבחה גנטית בבקר לבשר. רוב המחקרים על טיפוח בקר לבשר מתייחסים לאמידת ערכים גנטיים של התכונות הנמדדות או השוואה בין זנים או בין הכלאות בין זנים שונים.
בארץ עדרי הטיפוח כוללים כאלף פרות וחמישים פרים משלושה זנים שונים:, סימנטל, שרולה ולימוזין. תכנית טיפוח של בקר לבשר מבוססת על יבוא זרמת פרים משובחים מחו"ל, המזריעים את הפרות בעדרי טיפוח, העגלים הנולדים מועברים לנווה יער למבחן עגל על סמך נתונים הפנוטיפ שלו בלבד. לאחר המבחן בנווה יער העגלים המצטיינים מוצעים למכירה פומבית לעדרי בקר לבשר.

מטרת המחקר
להקים תכנית טיפוח מקומית המבוססת על מבחן צאצאים של פרים ופרות. לאמת ולהשלים רשום הורות הקיימת המשקים באמצעות שבב דנא של חברת ,Illuminaהכולל 8,762 סמנים גנטיים מסוג פולימורפיזם בנוקליאוטיד יחיד (SNP).

פירוט עיקרי התוצאות
המטרה הראשונה במחקר היה לבדוק את איכות הנתונים במדגם של משקים. הניתוח הראשוני כלל 881,420 רשומות משבעה משקים ו-21 סוגים של רשומות. מספר הרשומות לפי משק נמצא בטבלה 1. היו בממוצע 126,000 רשומות למשק במשק הגדול 339,904 ובקטן 48,265. מספר הרשומות לפי סוג הרישום מופיע בטבלה 2. רשומות שקילה ובדיקת הריון היו הנפוצות ביותר. היו שלשה סוגי רשומות הקשורים להעברת עוברים שעבורן לא היו נתונים.
המטרה העיקרית של השנה הראשונה היה לייצר מדגם פרים ופרות לבדוק את מהמנות רישום הורות במשקים ע"י השבב דנא "הקטן" של חברתIllumina , הכולל 8,762 סמנים גנטיים מסוג פולימורפיזם בסמן יחיד. כדי ליצר קובץ לאימות הורות התייחסנו תחילה לרשומות התחלובה. היו 69,945 רשומות תחלובות מ-27,624 פרות, כולל עגלות לפני המלטה ראשונה. היו 4,700 פרות ועגלות עם אימא רשומה. מהן 4,078 בלי תאריך יצאה. כלומר, ניתן להסיק שהפרה או/ו העגלה עדיין קיימות העדר. מתוכן 1,679 עגלות ופרות עם רשומה תחלובה תקינה גם לאם, מהן 1,003 עגלות שנולדו לאחר 2009. ל-70 עגלות מארבע משקים היה רישום אב. ביתר המשקים לא היה רישום אב. במדגם היו 68 אמהות ו-17 אבות שונים. החלטנו להתחיל עם מדגם זה של 155 פרטים לאימות הורות.

טבלה 1. מספר הרשומות לפי משק

טבלה 2. מספר הרשומות לפי סוג הרישום

רשומות השקילה זווגו עם רשומות ההמלטה כדי לצרף לכל שקילה את תאריך הלידה. כך ניתן לקבוע את גיל הפרט בתאריך השקילה. עבור כל רשומת שקילה חישבנו קצב גידול כמשקל לחלק לגיל. עבור כל שקילה חישבנו קצב גידול לפי הנוסחה: גיל/(25- משקל), כאשר אומדן משלק לידה שווה 25 ק"ג. קצב הגידול של עגלים ועגלות עד גיל 600 ימים כמעט ליניארי לעגלות קרוב ל-0.8 ק"ג ליום ולעגלים קרוב לק"ג ליום. לכן, קצב גידול > 0.5 או < 2.0 ק"ג ליום אינו סביר ומעיד על שגיאה בתאריך הלידה או במשקל המדווח.
פרה ממליטה לראשונה בגיל כשנתיים ומרווח בין המלטות כשנה. כדי לקבוע את גיל הפרה בהמלטה שידכנו בין רשומת ההמלטה של הפרה לרשומת ההמלטה של האם. קבענו שסבירות לטעות ברישום גבוהה אם המרווח בין תאריך הלידה לתאריך ההמלטה פחות מ-450 ימים + (מספר המלטה)*300 ימים, כלומר הפרה המליטה בגיל צעיר לא סביר. כמו כן קבענו שקיימת טעות כאשר המרווח בין תאריך הלידה וההמלטה גבוה מ-1,095 ימים + (מספר ההמלטה)*730 ימים, כלומר הפרה המליטה בגיל מבוגר לא סביר. בנתונים של שבעה המשקים האלה נמצא מספר רב של רשומות שגויות, ורשומות בלי מספר פרה.

כדי לקבוע גנוטיפ, נדגמו שערות מהפרט (כולל השרש), ונשלחו לחברת Geenseek בארה"ב. בשנה הראשונה לא הצלחנו לארגן איסוף המדגם עם נציגי הענף. בשנה השנייה יצרנו קשר ישיר עם ארבעה משקים כדי לדגום פרים ופרות עבור קביעת הורות: קיבוץ עין השופט, קשת, גלעד, ושניר. מהם רק עדר עין השופט הסכים לשתף פעולה. דגמנו שערות מ-31 עגלים בני שנה, ובוקר דגם 27 אמהות של העגלים ו-19 פרים שהם אבות בפוטנציה לעגלים. סה"כ נקבעו גנוטיפים על 70 פרטים. כדי לקבוע הורות השוונו בין הגנוטיפים של כל העגלים וכל ההורים האפשריים. בין שני פרטים אקראיים צפוי שכ-1/8 של הגנוטיפים (כאלף סמנים מתוך 8,000) יהיו "סותרים", כלומר העדר אלל משותף בין הפרטים. לעומת זאת, בין הורה וצאצא צפוי אפס גנוטיפים סותרים, להוציא טעיות בקביעת הגנוטיפ או מוטציה. לכן, כאשר יחס הגנוטיפים הסותרים הוא פחות מ-0.005, ניתן לקבוע שקיים בין זוג הפרטים יחסי הורות.

תוצאות קביעת הגנוטיפים מופיעות בטבלה 3. הייתה אם רשומה במשק עבור כל העגלים, אבל האב היה רשום בעדר רק כאשר הפרה הוזרעה. מתוך 31 העגלים ל-9 היה אב רשום. עבור כל זוג אב-צאצא ואם-צאצא רשום מספר הסמנים התקינים בזוג הפרטים, מספר הסמנים הסותרים את קביעת האבהות, והיחס בין הסמנים הסותרים וסה"כ הסמנים. מתוך 8,762 סמנים בשבב, היו יותר מ-8,600 סמנים תקינים עבור כל הזוגות, חוץ מעגל 10516545 ושני הוריו. הצלחנו לקבוע אבהות עבור 19 פרטים, כולל 18 עגלים ופרה אחד. מספר הסמנים המרביים הסותרים את קביעת האבהות הייתה 12, שהוא פחות מ-0.002 מסה"כ הסמנים התקינים; ומספר הסמנים המרביים הסותרים את קביעת האמהות הייתה 20, שהוא 0.0023 מסה"כ הסמנים התקינים. היו שני עגלים שנמצאו עבורם אב אחר מאשר האב הרשום, ועגל אחד עם אם אחרת מאשר האם הרשומה במשק. המקרים האלה מודגשים בצבע צהוב בטבלה. עבור 26 עגלים הצלחנו לאמת את האם הרשומה.

דיון
נבדקו "סבירות" נתוני 881,420 רשומות משבעה משקים, בפרט ביחס לתאריכי הלידה: משקל לעומת גיל בשקילה ומספר המלטה לעומת גיל המלטה. נמצא שיעור גבוה של תאריכים לידה שגויים. הצלחנו להוכיח שניתן לקבוע הורות עבור עגלים ופרות בעדרי בקר יחסית בקלות ובמחיר לא גבוה, בתנאי שניתן לדגום חומר ביולוגי מההורים האפשריים. התהליך דורש שיתוף פעולה מצד המשקים שכנראה לא קיים בפועל. הרישום הורות במשק עין השופט היה די מדויק. היו רק שלוש טעיות מתוך 40 רישום הורות

טבלה 3. קביעת הורות בקיבוץ עין השופט לפי הרשום בעדר ולפי סמנים.

ביבליוגרפיה

Kluyts, J. F., Neser, F. W. C., and Bradfield, M. J. (2003) Development of breeding objectives for beef cattle breeding: Derivation of economic values. So. Afri. J. Anim. Sci. 33: 142-158
Weller, J. I. (1994) Economic Aspects of Animal Breeding. Chapman & Hall. London. 244 pp.
Weller, J. I. and Ezra, E. (2008) Genetic analysis of growth rate of Israeli Holstein calves. Animal 2: 1717–1723