Celem współczesnej hodowli i chowu bydła jest uzyskanie wysokiej wydajności zwierząt oraz utrzymanie w stadzie na dobrym poziomie tzw. cech funkcjonalnych, gdyż oba te czynniki warunkują zysk ekonomiczny z prowadzonej produkcji. Do cech funkcjonalnych – czyli takich, które przyczyniają się do wzrostu produkcyjności, a zarazem spadku jej kosztów – zalicza się między innymi: zdrowotność, z którą związana jest długość użytkowania i życia zwierzęcia, rozrodczość, budowę ciała, łatwość cielenia się, śmiertelność cieląt, wykorzystanie paszy, zdolność wydojową i behawior. Niektórzy autorzy określają cechy funkcjonalne jako właściwość zwierzęcia opisującą jego odporność na warunki, w których jest utrzymywane. Doskonalenie cech funkcjonalnych sprawia trudności, niska jest bowiem ich odziedziczalność. Ujemne korelacje genetyczne między tymi cechami a wydajnością mleczną krów sprawiają, że indeks selekcyjny musi godzić w sobie dwie przeciwstawne tendencje. Jednak mimo tych trudności prowadzi się też badania nad genetycznym podłożem cech fukcjonalnych – rozrodu, zdrowia i długowieczności. Zdaniem Uwzględnienie cech funkcjonalnych w hodowli zwierząt, poza wpływem na ekonomikę produkcji, przyczynia się do poprawy etycznego aspektu tej dziedziny rolnictwa i związanej z tym akceptacji społecznej.

Dotychczas uzyskane wyniki badań nad polimorfizmem genów PIT-1 i PRL u bydła oraz ich związkiem z cechami produkcyjnymi nie były jednoznaczne. Wynika to najprawdopodobniej z faktu, że analizy te przeprowadzane były albo na mniejszych populacjach zwierząt, albo przy wykorzystaniu niekompletnych danych produkcyjnych. Ponadto szacowanie zmian efektów polimorfizmów w czasie umożliwia bardziej precyzyjny opis podłoża genetycznego cech ilościowych. Mianowicie skutki polimorfizmów, które zmieniają się w różnych okresach laktacji (jeśli traktowane są jako stałe w czasie), mogą pozostać niewykryte. Jak dotąd u bydła mlecznego nie prowadzono lub przeprowadzono niewiele badań dotyczących związku polimorfizmu genów PIT-1 i PRL z: wydajnością mleczną w okresie laktacji, cechami rozrodu, statusem zdrowotnym gruczołu mlekowego oraz produkcyjnością życiową krów. Dlatego z praktycznego punktu widzenia analizy proponowane jako cel pracy mogą wnieść nowe informacje o wpływie badanych loci na cechy użytkowe u krów mlecznych. Ze względu na pełnione funkcje geny PIT-1 i PRL mogą być typowane jako kandydujące na markery cech produkcyjnych i funkcjonalnych u bydła mlecznego. Analiza wybranych polimorfizmów jest istotna także w kontekście selekcji genomowej wprowadzanej do programów genetycznego doskonalenia bydła mlecznego.

[fragmenty książki]

Cel badań. Celem badań była analiza polimorfizmu trzech loci genu PIT-1 i jednego locus genu PRL u krów rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej odmiany czarno-białej oraz ocena związku polimorfizmu analizowanych loci z ich cechami produkcyjnymi i funkcjonalnymi.

Materiał i metody. Badaniami objęto 1199 krów pochodzących z sześciu gospodarstw w Wielkopolsce. Analiza obejmuje sześć zadań badawczych: (1) analizę polimorfizmu genów PIT-1 i PRL w badanej populacji krów, (2) związek polimorfizmu genów PIT-1 i PRL z cechami rozrodu, (3) zależności między polimorfizmem genów PIT-1 i PRL a wydajnością mleczną w laktacjach 305-dniowych, (4) związek polimorfizmu badanych genów z cechami mleczności krów w trakcie przebiegu laktacji, (5) analizę związku stanu zdrowotnego gruczołu mlekowego określonego na podstawie liczby komórek somatycznych w mleku z polimorfizmem genów PIT-1 i PRL oraz (6) zależności między polimorfizmem
genów PIT-1 i PRL a wydajnością życiową i przyczynami brakowania krów. Obliczenia statystyczne zostały wykonane przy użyciu pakietu statystycznego SAS® v.9.3 (2013). Wykorzystano procedury: MEANS, FREQ i GLM. Szczegółowe porównanie średnich obiektowych przeprowadzono z zastosowaniem testu wielokrotnego rozstępu Duncana. Analizę frekwencyjną wykonano za pomocą procedury FREQ z dokładnym testem Fishera, współczynnikiem VCRAMERA oraz testem Jonckheere’a-Terpstry.

Wyniki. W badanej populacji krów frekwencja alleli analizowanych loci IVS4-39G>T, IVS5+438G>A, c.1178G>A i g.8398G>A wyniosła odpowiednio: G = 0,8040 i T = 0,1960; A = 0,1802 i G = 0,8198; A = 0,1981 i G = 0,8019 oraz A = 0,2168 i G = 0,7832. U krów w produkcyjnym okresie życia wykazano korzystną zależność między wariantem genetycznym TT w locus IVS4-39G>T a wskaźnikami rozrodu. Najmniej trudnych porodów zaobserwowano u wieloródek o genotypie GG. Wśród krów cielących się po raz pierwszy i drugi homozygoty GG charakteryzowały się także najmniejszym udziałem cieląt urodzonych jako martwe oraz cieląt padłych w ciągu 24 godzin po urodzeniu. W przypadku locus IVS5+438G>A stwierdzono, że krowy o genotypie AA wykazywały korzystniejsze wskaźniki rozrodu, a dotyczyło to m.in. indeksu inseminacyjnego oraz okresu usługi inseminacyjnej. Ponadto masa ciała tych krów była istotnie wyższa w porównaniu do heterozygot AG, zaś w starszym wieku również w porównaniu do homozygot GG. Największy udział trudnych porodów wykazano u krów cielących się po raz pierwszy i wieloródek o wariancie genetycznym AA. W odniesieniu do locus c.1178G>A u krów starszych o genotypie AA zaobserwowano korzystniejsze wskaźniki dla indeksu inseminacyjnego i okresu usługi inseminacyjnej oraz większą masę ciała. W tej grupie genetycznej krów, cielących się po raz pierwszy i drugi, stwierdzono jednak najwyższy udział porodów trudnych.W przypadku locus g.8398G>A korzystniejszymi wartościami wskaźników rozrodu charakteryzowały się wieloródki homozygoty AA. Homozygoty AA w locus IVS5+438G>A i GG w locus c.1178G>A oraz heterozygoty AG w locus g.8398G>A cechowały się korzystnym związkiem z parametrami użytkowości mlecznej w laktacjach 305-dniowych. Między innymi genotyp TT w locus IVS4-39G>T okazał się sprzyjający dla wydajności białka i proporcji białka do tłuszczu w mleku. Z kolei największą wydajnością tłuszczu wyróżniały się krowy o genotypie GG w locus IVS4-39G>T.Wykazano także korzystny związek między genotypem AA w locus IVS5+438G>A i GG w locus c.1178G>A a wybranymi cechami użytkowości mlecznej krów w poszczególnych fazach laktacji oraz negatywną zależność między wariantem genetycznym AA w locus g.8398G>A a tymi cechami. Genotyp TT w locus IVS4-39G>T sprzyjał cechom użytkowości mleczności krów w pierwszych 100 dniach doju, natomiast w następnych fazach laktacji zwierzęta o tym wariancie genetycznym charakteryzowały się najgorszymi parametrami. Stwierdzono, że warianty genetyczne wykazujące niekorzystny związek ze stanem zdrowotnym wymienia, określonym na podstawie liczby komórek somatycznych w mleku, to: TT (IVS4-39G>T), GG (IVS5+438G>A), GG (c.1178G>A) i GG (g.8398G>A). Z kolei najbardziej korzystne zależności pod tym względem wykazano dla genotypów: GT (IVS4-39G>T), AG (IVS5+438G>A), AA (c.1178G>A) oraz AG i AA  (g.8398G>A). Analizując powyższe zależności w poszczególnych fazach laktacji, stwierdzono, że niekorzystne oddziaływanie wyżej wymienionych wariantów genetycznych pojawiało się najczęściej w końcowym okresie laktacji. Wykazano statystycznie istotne zależności między genotypami w loci IVS4-39G>T, IVS5+438G>A, c.1178G>A i g.8398G>A a długością życia i użytkowania oraz liczbą dni doju. Wykazano, że homozygoty TT w locus IVS4-39G>T charakteryzowały się najkrótszym okresem życia oraz najmniejszą liczbą dni użytkowania i doju, a w związku z tym najniższą produkcyjnością życiową. Podobne zależności stwierdzono w przypadku wybranych cech mleczności przeliczonej na dzień życia i doju. Korzystnymi wariantami genetycznymi dla locus IVS4-39G>T były heterozygoty GT i homozygoty GG. W przypadku locus IVS5+438G>A stwierdzono, że najkrócej żyły, były użytkowane i dojone oraz najmniej produkowały w okresie życia krowy o genotypie AA, cechowały się jednak największą produkcyjnością życiową w przeliczeniu na dzień doju. Wykazano, że genotyp GG w locus c.1178G>A był najbardziej korzystny pod względem długości życia, użytkowania i liczby dni doju oraz życiowej produkcji mleka. Stwierdzono, że najdłużej żyły, były użytkowane i największą liczbą dni doju charakteryzowały się krowy o genotypie AA w locus g.8398G>A. Biorąc pod uwagę cechy użytkowości życiowej przeliczone na dzień użytkowania i doju, wykazano, że homozygoty AA charakteryzowały się najgorszymi wartościami dla analizowanych parametrów mleczności.
Wnioski. 1. Ze względu na występujące związki między polimorfizmem genów PIT-1 i PRL a cechami użytkowymi krów możliwe jest wykorzystanie tych polimorfizmów w selekcji bydła rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej odmiany czarno-białej. 2. Silniejszą asocjację polimorfizmu genów PIT-1 i PRL stwierdzono w stosunku do cech produkcyjnych niż funkcjonalnych. 3. Przydatność wariantów genetycznych ocenianych trzech loci genu PIT-1 do selekcji odpowiednio na cechy produkcyjne i funkcjonalne można uszeregować następująco: IVS4-39G>T; GG>GT>TT i GT­GG>TT, IVS5+438G>A; AA>AG>GG i AG>GG>AA, c.1178G>A; GG>AG>AA i AA­GG>AG. Biorąc pod uwagę wszystkie analizowane loci i cechy fenotypowe, największą asocjację stwierdzono między genotypem GG w locus c.1178G>A a mlecznością. 4. W przypadku locus g.8398G>A analizowanego w genie PRL przydatność wariantów genetycznych do selekcji można sklasyfikować jako AG­GG>AA dla cech produkcyjnych i AA>AG­GG dla cech funkcjonalnych. 

OBJAŚNIENIA SKRÓTÓW

1. WSTĘP

2. PRZEGLĄD LITERATURY 
2.1. Charakterystyka przysadkowego czynnika transkrypcyjnego (PIT-1)
2.2. Charakterystyka prolaktyny (PRL) 
2.3. Cechy funkcjonalne

3. HIPOTEZY BADAWCZE

4. CEL PRACY 

5. MATERIAŁ I METODY 
5.1. Zwierzęta 
5.2. Analiza polimorfizmu genów PIT-1 i PRL w badanej populacji krów
5.3. Ocena związku polimorfizmu genów PIT-1 i PRL z cechami rozrodu 
5.4. Analiza zależności między polimorfizmem genów PIT-1 i PRL a cechami użytkowości mlecznej krów w laktacjach 305-dniowych
5.5. Ocena związku polimorfizmu badanych genów z cechami mleczności krów w trakcie przebiegu laktacji 
5.6. Analiza zależności między polimorfizmem genów PIT-1 i PRL a stanem zdrowotnym gruczołu mlekowego krów określonym na podstawie
liczby komórek somatycznych w mleku 
5.7. Analiza zależności między polimorfizmem genów PIT-1 i PRL a wydajnością życiową i przyczynami brakowania krów

6. WYNIKI I DYSKUSJA 
6.1. Polimorfizm genów PIT-1 i PRL w badanej populacji krów 
6.2. Związek polimorfizmu genów PIT-1 i PRL z cechami rozrodu
6.3. Zależności między polimorfizmem genów PIT-1 i PRL a cechami użytkowości mlecznej w laktacjach 305-dniowych
6.4. Związek polimorfizmu badanych genów z cechami mleczności krów w trakcie laktacji 
6.5. Zależności między polimorfizmem genów PIT-1 i PRL a stanem zdrowotnym gruczołu mlekowego krów określonym na podstawie liczby komórek somatycznych w mleku
6.6. Związek między polimorfizmem genów PIT-1 i PRL a wydajnością życiową i przyczynami brakowania krów 

7. PODSUMOWANIE I WNIOSKI

LITERATURA 

Aim of study. The aim of the study was to analyse the polymorphism of three loci in the PIT-1 gene and one locus in the PRL gene in Polish Holstein-Friesian Black-and-White cows and to assess the relationship of the polymorphism in the analysed loci with their production and functional traits.
Material and methods. Investigations were conducted on 1199 cows coming from six farms from the Wielkopolska region. The analysis covered six research tasks: (1) analysis of polymorphism in the PIT-1 and PRL genes in the studied population of cows, (2) the relationship of PIT-1 and PRL polymorphism with reproduction traits, (3) dependencies between PIT-1 and PRL polymorphism and milk yield in 305-day lactations, (4) the relationship of the polymorphism in the investigated genes with milking traits of cows during lactation, (5) the analysis of the health status of the mammary gland specified based on the somatic cell count in milk with polymorphism of the PIT-1 and PRL genes, (6) dependencies between PIT-1 and PRL polymorphism and lifetime productivity and causes of cow culling. Statistical calculations were performed using the SAS® v.9.3  statistical software package (2013). The MEANS, FREQ and GLM procedures were applied. A detailed comparison of treatment means was conducted using the Duncan multiple range test. Frequency analysis was performed using the FREQ procedure with Fisher’s exact test, the VCRAMER index and the Jonckheere-Terpstra test.
Results. In the investigated population of cows the allele frequency of the analysed loci IVS4-39G>T, IVS5+438G>A, c.1178G>A and g.8398G>A was G = 0.8040 and T = 0.1960, A = 0.1802 and G = 0.8198, A = 0.1981 and G = 0.8019, and A = 0.2168 and G = 0.7832, respectively. An advantageous dependence was shown in cows during their productive life between the TT genetic variant in locus IVS4-39G>T and reproduction indexes. The lowest number of dystocia cases was observed in multiparous cows with the GG genotype. Among cows calving for the first and second time the GG homozygotes were also found to have the lowest percentage of stillborn calves and calves dead within 24 h after birth. In the case of locus IVS5+438G>A it was found that cows with the AA genotype showed more advantageous reproduction indexes, such as e.g. the insemination index and the breeding window. Moreover, body weight of these cows was significantly higher in comparison to AG heterozygotes, while at an older age it was also higher in comparison to the GG homozygotes. The greatest percentage of dystocia was recorded in primiparous cows and multiparous cows with the AA genetic variant. In relation to locus c.1178G>A in older cows with the AA genotype more advantageous values were recorded for the insemination index and the breeding window, as well as a greater body weight. However, the highest percentage of dystocia was found in this genetic group of cows, calving for the first and second time. In the case of locus g.8398G>A, more advantageous values of reproduction indexes were recorded for multiparous AA homozygotes. The AA homozygotes in locus IVS5+438G>A and GG in locus c.1178G>A, as well as the AG heterozygotes in locus g.8398G>A were characterised by a more advantageous relationship with milking performance parameters in 305-lactations. Among other things, the TT genotype in locus IVS4-39G>T proved to be advantageous for the yield of protein and the protein: fat ratio in milk. In turn, the greatest fat yield was observed for cows with the GG genotype in locus IVS4-39G>T. Moreover, a positive relationship was shown between the AA genotype in locus IVS5+438G>A and GG in locus c.1178G>A and selected milking performance traits of cows at individual stages of lactation, as well as a negative dependence between the AA genetic variant in locus g.8398G>A and these traits. The TT genotype in locus IVS4-39G>T promoted advantageous milking performance traits in the first 100 days of milking, while in the next stages of lactation animals with this genetic variant had the worst parameters. It was found that the genetic variants showing a negative relationship with the health status of the udder specified on the basis of the somatic cell count in milk were: TT (IVS4-39G>T), GG (IVS5+438G>A), GG (c.1178G>A) and GG (g.8398G>A). In turn, the most advantageous dependencies in this respect were recorded for genotypes: GT (IVS4-39G>T), AG (IVS5+438G>A), AA (c.1178G>A) as well as AG and AA (g.8398G>A). When analysing the above dependencies at individual stages of lactation it was found that the adverse effect of the above mentioned genetic variants was manifested most frequently in the final stage of lactation. Statistically significant dependencies between the genotypes in loci IVS4-39G>T, IVS5+438G>A, c.1178G>A and g.8398G>A, and life span and the length of productive life as well as the number of days in milk. It was shown that the TT homozygotes in locus IVS4-39G>T were characterised by the shortest life span and the shortest productive life and the lowest number of milking days, and thus the lowest lifetime productivity. Similar dependencies were found for the selected milking performance traits per day of life and day in milk. Advantageous genetic variants for locus IVS4-39G>T were the GT heterozygotes and the GG homozygotes. For locus IVS5+438G>A the shortest life span and productive life, the lowest number of days in milk and the lowest lifetime milk yield were found for cows with the AA genotype. However, cows with this genetic variant exhibited the greatest lifetime productivity per day in milk. It was shown that the GG genotype in locus c.1178G>A was the most advantageous in terms of the length of life, productive life and the number of days in milk as well as lifetime milk production. It was found that cows with the AA genotype in locus g.8398G>A had the longest life span, productive life and the greatest number of days in milk. In terms of lifetime productivity traits per day of productive life and day in milk it was shown that the AA homozygotes had the worst values of the analysed milking performance parameters.
Conclusions. 1. Due to the relationships between the polymorphism of the PIT-1 and PRL genes and performance traits of cows it is possible to use these polymorphisms in the selection of the Polish HF Black-and-White cattle. 2. A stronger association of PIT-1 and PRL polymorphism was observed for production traits than for functional traits. 3. Suitability of genetic variants in the three evaluated loci of the PIT-1 gene for selection towards production and functional traits may be ordered as follows: IVS4-39G>T; GG>GT>TT and GT­GG>TT, IVS5+438G>A; AA>AG>GG and AG>GG>AA, c.1178G>A; GG>AG>AA and AA­GG>AG. In the case of all the analysed loci and phenotypic traits the greatest association was observed between the GG genotype in locus c.1178G>A and milk yield. 4. In the case of locus g.8398G>A in the analysed PRL gene suitability of the genetic variants for selection may be classified as AG­GG>AA for production traits and AA>AG­GG for functional traits, respectively.