ناهمگني واريانس صفات توليد شير و چربي در مناطق مختلف آب و هوايي ايران و تأثير آن بر تغيير رتبه گاوهاي هلشتاين

Heterogeneity of variances for milk and fat yield across different climatic regions of Iran and its effects on re-ranking of Holstein cows

سابقه و هدف: در بيشتر مدل‌هاي حيواني استفاده شده براي ارزيابي ژنتيكي حيوانات، فرض مي‌شود كه واريانس‌هاي ژنتيكي و باقيمانده در محيط‌ها و ژنوتيپ‌هاي مختلف همگن هستند ولي در شرايطي كه داده‌ها از محيط‌هاي مختلف و يا در زمان‌هاي متفاوت بدست مي‌آيند، چنين فرضي ممكن است نادرست باشد. در مطالعات متعددي ناهمگني واريانس‌هاي ژنتيكي، باقيمانده و فنوتيپي براساس عوامل مختلف نظير ناحيه جغرافيايي، سطح توليد و گله براي صفات توليدي گزارش شده است. از آنجايي كه انتخاب در برنامه‌هاي اصلاح نژاد انتخاب براساس ارزش‌هاي اصلاحي برآورد شده مي‌باشد، ناديده گرفتن ناهمگني واريانس‌ها نتايجي از قبيل انتخاب نادرست، كاهش پيشرفت ژنتيكي مورد انتظار و كاهش بازدهي برنامه‌هاي اصلاح نژادي را به همراه خواهد داشت. هدف از پژوهش حاضر بررسي همگني يا ناهمگني واريانس‌ها براي صفات توليد شير و مقدار چربي در مناطق مختلف آب و هوايي ايران و همچنين تأثير روش‌هاي مختلف تبديل داده‌ها بر كاهش و يا رفع احتمالي ناهمگني واريانس‌ها و تأثير آن بر تغيير رتبه‌بندي حيوانات برتر در جمعيت گاوهاي هلشتاين ايران بود. مواد و روش‌ها: در اين پژوهش از ركوردهاي شير و چربي گاوهاي هلشتاين كه طي سال‌هاي 1362 تا 1392 به وسيله مركز اصلاح نژاد دام و بهبود توليدات دامي كشور ثبت شده بودند، استفاده شد. داده‌هاي مربوط به صفات توليد شير و چربي براي 305 روز دوره شيردهي و دو نوبت دوشش در روز تصحيح شده بود. داده‌ها براساس ناحيه جغرافيايي به سه گروه دسته‌بندي شدند و براي بررسي ناهمگني واريانس‌ها از آزمون بارتلت استفاده شد. براي رفع ناهمگني واريانس‌ها از روش‌هاي تبديل لگاريتمي، جذري و باكس-كاكس استفاده شد. ارزش‌هاي اصلاحي براي داده‌هاي خام و تصحيح شده و همستگي‌هاي رتبه‌اي اسپيرمن بين ارزش‌هاي اصلاحي برآورد شده براي ارزيابي تغيير رتبه حيوانات نر و ماده ممتاز تحت درصدهاي مختلف انتخاب برآورد شدند. يافته‌ها: نتايج آزمون بارتلت براي صفات توليد شير و مقدار چربي در سه دوره شيردهي معني‌دار بود كه نشان‌دهنده ناهمگن بودن واريانس‌ها است. روش تبديل باكس-كاكس به ترتيب در دوره‌هاي شيردهي اول و سوم منجر به همگن شدن واريانس‌هاي توليد شير و چربي شد. وراثت‌پذيري‌هاي برآوردشده پس از تبديل داده‌ها در دامنه‌اي از 0/114 تا 0/234 براي توليد شير و 0/161 تا 0/193 براي چربي بود كه نسبت به داده‌هاي تبديل نشده اندكي بالاتر بود. ميانگين تغييرات رتبه حيوانات مشترك در يك درصد گاوهاي ماده برتر بيشتر از پنج درصد گاوهاي نر برتر بود. تبديل باكس-كاكس ضمن همگن كردن واريانس‌ها باعث شد كه دو و پنج درصد گاوهاي ماده و نر ممتاز به ترتيب براي صفات توليد شير و مقدار چربي از فهرست معمولي خارج شوند. نتيجه‌گيري: براساس نتايج تحقيق حاضر مي‌توان نتيجه گرفت كه اجزاي واريانس صفات توليد شير و چربي در جمعيت گاوهاي هلشتاين براساس نواحي مختلف جغرافيايي ناهمگن هستند و ناهمگني واريانس بر ارزيابي ژنتيكي و تغيير رتبه گاوهاي نر و ماده ممتاز تأثير دارد. روش تبديل باكس - كاكس به دليل رفع ناهمگني واريانس‌ها و همچنين داشتن بالاترين همبستگي رتبه‌اي و حداقل تغييرات رتبه نسبت به ساير روش‌هاي تبديل داده براي تصحيح ناهمگني واريانس‌ها مناسب‌تر مي‌باشد.

Background and objectives: In most animal models applied for genetic evaluation of animals, it is assumed that residual and genetic variances are homogeneous in different environments and genotypes, but in situations where data are obtained from different environments or at different times, this assumption may be unrealistic and inaccurate. However, numerous studies have reported heterogeneous genetic, residual, and phenotypic variances for production traits based on different factors such as geographical region, production level and herd. Since the selection decisions in animal breeding rely on estimated breeding values, ignoring the fact that variances are heterogeneous has consequences, including inappropriate selection, loss of expected genetic progress and decreased efficiency of breeding programs. The aim of this study was to investigate the homogeneity or heterogeneity of variances for milk and fat yield in different climatic regions of Iran as well as the impact of various methods of data transformation on reducing or possible elimination of variance heterogeneity and its effects on changing the rank of the top animals in the population of Holstein cows in Iran. Materials and methods: In this study milk and fat yield records which were collected from 1983 to 2014 by the Animal Breeding Center and Promotion of Animal Products of Iran were used. Records of milk and fat yield were adjusted for 305-d lactation and two times milking. Data were grouped based on the Domarten method and Bartlett’s test was used for studying the heterogeneity of variances. The transformation methods of Logarithmic, Square root and Box-Cox were applied for removing heterogeneity. Estimated breeding values (EBVs) for animals were estimated with adjusted and unadjusted data and the Spearman's rank correlations between EBVs were computed to assess the re-ranking of best sires and cows under different percentages of selection. Results: Results of Bartlett’s test were significant for milk and fat yields in the first three lactations which indicated the heterogeneity of variances. Applying Box-Cox data transformation resulted in homogenous variances milk and fat yields in the first and third lactations, respectively, and square root and logarithmic methods did not remove completely the heterogeneity, but they reduced partly non uniformity. Heritability of milk yield and fat yield after data transformation varied from 0.114 to 0.223 and 0.161 to 0.193, respectively, which were slightly higher than that raw data. Re-ranking of common animals in the top 1% of dams was more than 5% of top sires. Box-Cox transformation method resulted in homogenous variances and excluded top 5% and 2% of sires and dams for milk yield and fat yield from the routine list, respectively. Conclusion: Based on the current results, it can be concluded that variance components for milk and fat yields according to different geographic areas in Holstein cow population is heterogeneous and heterogeneity of variance affects on genetic evaluation and re-ranking of top sires and dams. Box-Cox transformation method is more appropriate than other methods because of removing heterogeneity of variances as well as having the highest rank correlation and minimal changes in the rank of animals.