ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΖΩΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΩΝ ΤΩΝ STAT5A ΚΑΙ FGF2 ΓΟΝΙΔΙΩΝ ΜΕ ΤΗ ΓΟΝΙΜΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΑΓΕΛΑΔΩΝ ΤΗΣ ΦΥΛΗΣ HOLSTEIN ΜΙΧΑΗΛΙΔΟΥ ΣΟΦΙΑ ΓΕΩΠΟΝΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΟΥΣΑ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΜΕΛΠΟΜΕΝΗ ΑΥΔΗ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2011
ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗ ΖΩΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΩΝ ΤΩΝ STAT5A ΚΑΙ FGF2 ΓΟΝΙΔΙΩΝ ΜΕ ΤΗ ΓΟΝΙΜΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΑΓΕΛΑΔΩΝ ΤΗΣ ΦΥΛΗΣ HOLSTEIN ΜΙΧΑΗΛΙΔΟΥ ΣΟΦΙΑ ΓΕΩΠΟΝΟΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Αυδή Μελπομένη Καθηγήτρια Γεωπονικής Σχολής Α.Π.Θ. Χατζηπαναγιώτου Αστέριος Καθηγητής Γεωπονικής Σχολής Α.Π.Θ. Παπαδόπουλος Αθανάσιος Αν. Καθηγητής Τμήματος Βιολογίας Α.Π.Θ. ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2011 i
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΣΥΝΤΜΗΣΕΙΣ... 1 ΛΙΣΤΑ ΠΙΝΑΚΩΝ... 3 ΛΙΣΤΑ ΓΡΑΦΗΜΑΤΩΝ... 4 ΛΙΣΤΑ ΕΙΚΟΝΩΝ... 5 Ευχαριστίες... 6 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 7 1.1. Υφιστάμενη κατάσταση αγελαδοτροφίας στην Ελλάδα... 7 1.2. Συσχέτιση γαλακτοπαραγωγής και γονιμότητας.... 13 2. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ STAT5A ΚΑΙ FGF2 ΓΟΝΙΔΙΩΝ....33 2.1. STAT5A γονίδιο....33 2.2. FGF2 γονίδιο... 38 3. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ... 43 3.1. Ζωικό υλικό... 43 3.2. Αιμοληψία... 43 3.3. Απομόνωση γενωμικού DNA... 44 3.4. Αλυσιδωτή Αντίδραση Πολυμεράσης (PCR)... 45 3.5. RFLP ανάλυση... 47 3.6. Ηλεκτροφόρηση αγαρόζης... 47 3.7. Στατιστική επεξεργασία... 49 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ... 51 4.1. Γενοτυπικές αναλύσεις για το STAT5A γονίδιο... 51 4.2. Γενοτυπικές αναλύσεις για το FGF2 γονίδιο... 59 5. ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΓΕΝΟΤΥΠΩΝ ΜΕ ΤΗ ΓΟΝΙΜΟΤΗΤΑ... 66 5.1. STAT5A γονίδιο... 66 5.2. FGF2 γονίδιο... 70 6. ΣΥΖΗΤΗΣΗ... 74 7. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ... 78 ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 79 ABSTRACT... 81 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ... 83 ii
ΣΥΝΤΜΗΣΕΙΣ Α Adenine Ala Alanine BCS Body Condition Scoring bfgf basic FGF BMP15 Bone morphogenetic protein 15 BMP4 Bone morphogenetic protein 4 BMPR-1B Bone morphogenetic protein receptor type 1B bp base pair C Cytosine CLPG Goat callipyge gene DNA Deoxyribonucleic acid dntp Deoxynucleotide triphosphate dsh 2 O Distilled H 2 O EDTA Ethylenediaminetetraacetate EtBr Ethidium bromide FGFs Fibroblast Growth Factors FSHα Follicle stimulating hormone α FSHβ Follicle stimulating hormone β G Guanine GDF9 Growth differentiation factor 9 GH Growth hormone IFGB-3 Insulin-like growth factor-binding protein 3 IFNT Interferon-tau LHX4 LIM homeobox protein 4 LHβ Luteinizing hormone β M Marker MAS Marker Assisted Selection MBP15 Myelin basic protein 15 MgCl 2 Magnesium chloride MGF Mammary Gland Factor mrna Messenger ribonucleic acid NEB Negative Energy Balance PCR Polymerase Chain Reaction PGF 2a Προσταγλαδίνη F 2a POU1F1 Pou Domain, Class 1, Transcription Factor 1 PRL Προλακτίνη PRLR Prolactin receptor QTL Quantitative Trait Loci - 1 -
RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism SNP Single Nucleotide Polymorphism STAT5 Signal Transducer and Activator of Transcription 5 T Thymine Τm Melting Temperature ΤΒΕ Tris-Borate EDTA Τ.Σ. Τεχνητή Σπερματέγχυση V Volts Val Valine - 2 -
ΛΙΣΤΑ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 1.1. Εξέλιξη πληθυσμού των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής στην Ελλάδα, τα έτη 2002-2006... 9 Πίνακας 1.2. Παραγόμενες ποσότητες αγελαδινού γάλακτος στην Ελλάδα, τα έτη 1999-2007... 9 Πίνακας 1.3. Παράγοντες που συμβάλλουν στην υπογονιμότητα των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής και συνέπειες αυτών... 15 Πίνακας 1.4. Παράγοντες που επηρεάζουν τη γονιμότητα στις αγελάδες γαλακτοπαραγωγής κατά τη διάρκεια της κυοφορίας... 16 Πίνακας 1.5. Παράγοντες που επηρεάζουν τη γονιμότητα στις αγελάδες γαλακτοπαραγωγής την περίοδο μετά τον τοκετό... 17 Πίνακας 3.1. Τυπικό πρωτόκολλο αντίδρασης PCR... 46 Πίνακας 3.2. Πέψη για την RFLP-PCR ανάλυση του πολυμορφισμού του STAT5A γονιδίου... 47 Πίνακας 3.3. Πέψη για την RFLP-PCR ανάλυση του πολυμορφισμού του FGF2 γονιδίου... 47 Πίνακας 3.4. Αντιδραστήρια για την παρασκευή του 10 TBE... 48 Πίνακας 4.1. Ιδιότητες των STATF1 και STATR1 εκκινητών που σχεδιάστηκαν με το πρόγραμμα Primer3... 51 Πίνακας 4.2. Αλληλουχία εκκινητών, τοποθεσία και μέγεθος των PCR προϊόντων... 52 Πίνακας 4.3. Γενότυπος ζώων και μέγεθος των DNA τμημάτων που προκύπτουν μετά από πέψη με το ένζυμο BstEII... 56 Πίνακας 4.4. Ιδιότητες των FGF2F και FGF2R εκκινητών... 59 Πίνακας 4.5. Αλληλουχία εκκινητών, τοποθεσία και μέγεθος των PCR προϊόντων... 59 Πίνακας 4.6. Γενότυπος ζώων και μέγεθος των DNA τμημάτων που προκύπτουν μετά από πέψη με το ένζυμο Csp6I... 63 Πίνακας 5.1. Συχνότητα και ποσοστό εμφάνισης των γενοτύπων του STAT5A γονιδίου του υπό μελέτη δείγματος (Ν=120 ζώα)... 66 Πίνακας 5.2. Συχνότητες αλληλόμορφων στο σύνολο του δείγματος που μελετήθηκε (N=120 ζώα)... 67 Πίνακας 5.3. Συχνότητες αλληλόμορφων για τις δυο ομάδες του πειράματος...... 67 Πίνακας 5.4. Συσχέτιση μεταξύ γενοτύπου και γονιμότητας. Συχνότητες και ποσοστά των δυο ομάδων του δείγματος... 68 Πίνακας 5.5. Αριθμός και ποσοστό αγελάδων που γονιμοποιήθηκαν με την 1 η Τ.Σ. συγκριτικά με τον κάθε γενότυπο... 69-3 -
Πίνακας 5.6. Συχνότητες και ποσοστό εμφάνισης των γενοτύπων του FGF2 γονιδίου του υπό μελέτη δείγματος (Ν=120 ζώα)... 70 Πίνακας 5.7. Συχνότητες αλληλόμορφων στο σύνολο του δείγματος που μελετήθηκε (N=120 ζώα)... 71 Πίνακας 5.8. Συχνότητες αλληλόμορφων για τις δυο ομάδες του πειράματος...... 71 Πίνακας 5.9. Συσχέτιση μεταξύ γενοτύπου και γονιμότητας. Συχνότητες και ποσοστά των δυο ομάδων του δείγματος... 72 Πίνακας 5.10. Αριθμός και ποσοστό αγελάδων που γονιμοποιήθηκαν με την 1 η Τ.Σ. συγκριτικά με τον κάθε γενότυπο... 73 ΛΙΣΤΑ ΓΡΑΦΗΜΑΤΩΝ Γράφημα 1.1. Καμπύλη παραγωγής αγελαδινού γάλακτος κατά τα έτη 1999-2007... 10 Γράφημα 5.1. Ποσοστό εμφάνισης των γενοτύπων του STAT5A γονιδίου στο σύνολο του υπό μελέτη δείγματος (Ν=120 ζώα)... 66 Γράφημα 5.2. Συχνότητες αλληλόμορφων στο σύνολο του δείγματος που... μελετήθηκε (N=120 ζώα)... 67 Γράφημα 5.3. Συχνότητες αλληλόμορφων για τις δυο ομάδες του πειράματος.... 68 Γράφημα 5.4. Θηλυκά που γονιμοποιήθηκαν με την 1 η Τ.Σ.... 68 Γράφημα 5.5. Θηλυκά που δεν γονιμοποιήθηκαν με την 1 η Τ.Σ.... 68 Γράφημα 5.6. Διαχωρισμός αγελάδων με CC, GC και GG γενότυπο, αντίστοιχα, ως προς την επιτυχία ή την αποτυχία γονιμοποίησης με την 1 η Τ.Σ.... 69 Γράφημα 5.7. Ποσοστό εμφάνισης των γενοτύπων του FGF2 γονιδίου στο σύνολο του υπό μελέτη δείγματος (Ν=120 ζώα)... 70 Γράφημα 5.8. Συχνότητες αλληλόμορφων στο σύνολο του δείγματος που μελετήθηκε (N=120 ζώα)... 71 Γράφημα 5.9. Συχνότητες αλληλόμορφων για τις δυο ομάδες του πειράματος. 72 Γράφημα 5.10. Θηλυκά που γονιμοποιήθηκαν με την 1 η Τ.Σ.... 72 Γράφημα 5.11. Θηλυκά που δεν γονιμοποιήθηκαν με την 1 η Τ.Σ.... 72 Γράφημα 5.12. Διαχωρισμός αγελάδων με AA, AG και GG γενότυπο, αντίστοιχα, ως προς την επιτυχία ή την αποτυχία γονιμοποίησης με την 1 η Τ.Σ.... 73-4 -
ΛΙΣΤΑ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 4.1. Ηλεκτροφόρηση γενωμικού DNA (i)... 51 Εικόνα 4.2. Ηλεκτροφόρηση γενωμικού DNA (ii)... 51 Εικόνα 4.3. Υβριδισμός των STATF1 και STATR1 εκκινητών και τμήμα του γονιδίου που ενισχύθηκε... 53 Εικόνα 4.4. Ενίσχυση τμήματος του STAT5A γονιδίου με PCR στο DNA των 120 αγελάδων του πειραματισμού... 55 Εικόνα 4.5. Θέση αναγνώρισης του ενζύμου BstEII... 55 Εικόνα 4.6. Θέση κοπής του ενζύμου BstEII στο τμήμα του STAT5A γονιδίου... που ενισχύθηκε... 56 Εικόνα 4.7. RFLP-PCR ανάλυση για τον πολυμορφισμό SNP12195 του STAT5A γονιδίου... 58 Εικόνα 4.8. Υβριδισμός των FGF2F και FGF2R εκκινητών στο τμήμα του γονιδίου που ενισχύθηκε... 60 Εικόνα 4.9. Ενίσχυση τμήματος του FGF2 γονιδίου με PCR στο DNA των 120 αγελάδων του πειραματισμού... 62 Εικόνα 4.10. Θέση αναγνώρισης του ενζύμου Csp6I (CviQI)... 62 Εικόνα 4.11. Θέση κοπής του ενζύμου Csp6I και τμήμα του FGF2 γονιδίου που ενισχύθηκε... 63 Εικόνα 4.12. RFLP-PCR ανάλυση για τον πολυμορφισμό SNP11646 του FGF2 γονιδίου... 65-5 -
Ευχαριστίες Η παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Φυσιολογίας Αναπαραγωγής Αγροτικών Ζώων της Γεωπονικής Σχολής, του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης (Α.Π.Θ.), στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού Προγράμματος «Επιστήμης Ζωικής Παραγωγής», υπό την επίβλεψη της καθηγήτριας και διευθύντριας του τομέα, κας. Μελπομένης Αυδή, κατά τα έτη 2008-2011. Πέρα από κάθε τυπικότητα, έχω την ανάγκη να ευχαριστήσω την επιβλέπουσα καθηγήτριά μου, κα. Μελπομένη Αυδή, για την ευκαιρία που μου έδωσε να ασχοληθώ με ένα τόσο ενδιαφέρον θέμα, για όλα τα αγαθά και τις ανέσεις που μου προσέφερε κατά τη διάρκεια εκπόνησης της εργασίας καθώς και για τη σημαντική καθοδήγηση και συμβουλές της κατά τη διάρκεια της συγγραφής. Θερμά ευχαριστώ τον καθηγητή της Γεωπονικής Σχολής και μέλος της τριμελούς εξεταστικής επιτροπής, κ. Αστέριο Χατζηπαναγιώτου, για τις πλούσιες γνώσεις που μου μετέδωσε κατά τη διάρκεια των σπουδών μου σαν φοιτήτρια της Γεωπονικής Σχολής καθώς και για την συνεργασία και βοήθειά του στην περάτωση της εργασίας. Θερμές ευχαριστίες θα ήθελα να εκφράσω στον αναπληρωτή καθηγητή του Τμήματος Βιολογίας του Α.Π.Θ. και μέλος της τριμελούς εξεταστικής επιτροπής, κ. Αθανάσιο Παπαδόπουλο, για την τιμή που μου έκανε να αποτελεί μέρος της εξεταστικής επιτροπής μου, καθώς και για τις ουσιαστικές παρατηρήσεις του κατά τη διάρκεια της διόρθωσης της μεταπτυχιακής διατριβής. Ιδιαίτερες ευχαριστίες οφείλω στον λέκτορα της Γεωπονικής Σχολής κ. Γεώργιο Μιχαηλίδη, για τις πολύτιμες γνώσεις που μου παρείχε όσον αφορά στις τεχνικές που χρησιμοποίησα κατά τη διάρκεια του πειράματός μου. Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον καθηγητή της Κτηνιατρικής Σχολής κ. Μπάνο Γεώργιο, τον λέκτορα της Κτηνιατρικής Σχολής Οικονόμου Γεώργιο και τον λέκτορα της Κτηνιατρικής Σχολής Θεοδωρίδη Αλέξη, για την ουσιαστική βοήθεια και την άψογη συνεργασία που μου προσέφερε ο καθένας ξεχωριστά κατά τη διάρκεια της εκπόνησης της διατριβής. Ωστόσο, δεν θα είχα φτάσει ως εδώ χωρίς την αδιάκοπη και αμέριστη συμπαράσταση της οικογένειάς μου. Τις πιο θερμές μου ευχαριστίες απευθύνω στους γονείς μου Μιχάλη και Βέτα και στις αδερφές μου Νίνα, Ιωάννα και Γεωργία. Με στηρίξανε ηθικά, οικονομικά αλλά κυρίως ψυχολογικά. Σας ευχαριστώ όλους! - 6 -
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. Υφιστάμενη κατάσταση αγελαδοτροφίας στην Ελλάδα Η κτηνοτροφία συναντάται από τα αρχαία χρόνια, όταν ο πρωτόγονος άνθρωπος ανακάλυψε ότι μέσω της εκτροφής των ζώων, θα εξασφάλιζε την απαραίτητη ποσότητα τροφής που χρειάζεται για να επιβιώσει. Από τότε η κτηνοτροφία ήταν από τους πιο δυναμικούς παραγωγικούς τομείς που απέφερε στη χώρα μας πλούτο. Σήμερα, αποτελεί έναν κλάδο της πρωτογενούς παραγωγής της Ελλάδας, ο οποίος συνεισφέρει σημαντικά στην οικονομική ανάπτυξή της. Η κτηνοτροφία κατέχει ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο στη γεωργία και συνιστά αναπόσπαστο κομμάτι αυτής. Συγκροτείται από εξειδικευμένους κλάδους, όπως είναι η βοοτροφία, η αιγοπροβατοτροφία, η χοιροτροφία, η πτηνοτροφία, η κονικλοτροφία κ.ά., που ο καθένας ασχολείται ξεχωριστά με τις δικές τους αρμοδιότητες στον τομέα της ζωικής παραγωγής. Η κτηνοτροφία στην Ελλάδα αντιμετωπίζει δυσκολίες, οι οποίες κατά κύριο λόγο οφείλονται στις δυσμενείς κλιματολογικές συνθήκες της χώρας (έντονες βροχοπτώσεις κατά τη διάρκεια των χειμερινών μηνών, θερμό και ξηρό κλίμα με υψηλές θερμοκρασίες κατά τους μήνες του καλοκαιριού) και στην ιδιαίτερη γεωμορφολογία του εδάφους που χαρακτηρίζεται από μεγάλες οροσειρές και ορεινούς όγκους. Οι ιδιαιτερότητες αυτές έχουν σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία φτωχών βοσκοτόπων στις ορεινές και ημιορεινές περιοχές, γεγονός που δυσχεραίνει την οικονομική κατάσταση του κλάδου, αφού η έλλειψη αυτοφυούς βλάστησης πρέπει να αναπληρωθεί από τις ζωοτροφές που κυκλοφορούν στο εμπόριο. Βοοτροφία ορίζεται ο κλάδος της κτηνοτροφίας ο οποίος έχει ως αντικείμενο την εκτροφή των βοοειδών, βουβαλιών και βισώνων για την παραγωγή γάλακτος, κρέατος και δέρματος. Η βοοτροφία στην Ελλάδα, έχει ακολουθήσει κατά κύριο λόγο το εντατικό σύστημα εκτροφής. Αποτελεί έναν άρρηκτα συνδεδεμένο κλάδο της κτηνοτροφίας και γενικότερα της εθνικής - 7 -
μας οικονομίας, διότι παράγει δύο από τα σημαντικότερα προϊόντα της διατροφής του Έλληνα, όπως το φρέσκο γάλα και το μοσχαρίσιο κρέας, από τα οποία λαμβάνονται όλα τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά που έχει ανάγκη ο ανθρώπινος οργανισμός. Σύμφωνα με επίσημα στοιχεία του FAO, το 2009, o αριθμός των βοοειδών παγκοσμίως ανερχόταν σε 1.382.241.378 κεφάλια εκ των οποίων τα 124.222.434 εκτρέφονταν στην Ευρώπη. Ο αριθμός αυτός αντιστοιχεί περίπου στο 9% του παγκόσμιου ζωικού κεφαλαίου βοοειδών. Το ζωικό κεφάλαιο των βοοειδών της Ε.Ε. κατανέμεται, κυρίως, στη Γαλλία η οποία εκτρέφει το 22% των βοοειδών της Ε.Ε., ακολουθούμενη από τη Γερμανία με 15%, το Ηνωμένο Βασίλειο με 12%, ενώ το υπόλοιπο 51% κατανέμεται σε όλες τις υπόλοιπες χώρες της Ε.Ε. (Υπ.Α.Α.Τ., 2007). Στην Ελλάδα, εκτρέφεται το 0,5% των βοοειδών όλης της Ευρώπης, με το ποσοστό αυτό να αντιστοιχεί σε 623.650 κεφάλια εκ των οποίων τα 1.643 είναι βουβάλια (FAO, 2008). Ο μεγαλύτερος πληθυσμός βοοειδών στη χώρα μας, σύμφωνα µε στοιχεία του FAO, καταγράφηκε το 1975, με την ελληνική βοοτροφία να απαριθμεί 1.240.447 βοοειδή. Από τότε ξεκίνησε μια πτωτική πορεία του κλάδου, που οφείλεται σε πολλούς παράγοντες, οι βασικότεροι εκ των οποίων είναι α) ο ανταγωνισμός που αντιμετώπιζε από τον κλάδο της φυτικής παραγωγής για τη χρήση εδαφικών πόρων, με άμεση συνέπεια τη μείωση των βοσκοτόπων άρα και τη συρρίκνωση της βοοτροφίας, β) η εκμηχάνιση της γεωργίας που απομάκρυνε τα ζώα από τις γεωργικές εργασίες και ταυτόχρονα από τις εκμεταλλεύσεις και γ) ο έντονος ανταγωνισμός που δέχονταν από τις ισχυρές κρεοπαραγωγούς χώρες, με αποτέλεσμα τη σταδιακή μείωση της εγχώριας παραγωγής και ταυτόχρονα την αύξηση των εισαγωγών βοείου κρέατος. Όσον αφορά στις αγελάδες γαλακτοπαραγωγής, αυτές ανέρχονται παγκοσμίως περίπου σε 222.000.000 και παράγουν κατά προσέγγιση 490.000.000 τόνους αγελαδινού γάλακτος, εκ των οποίων οι 208.743.000 τόνοι παράγονται στην Ευρώπη, κατατάσσοντάς την στην πρώτη θέση μεταξύ των παραγωγών αγελαδινού γάλακτος παγκοσμίως, με ποσοστό ανώτερο του 40% - 8 -
της παγκόσμιας παραγωγής. Αναλυτικότερα, η Γερμανία παράγει το 19,95% του συνολικά παραγόμενου αγελαδινού γάλακτος της Ε.Ε., η Γαλλία το 17,22%, το Ηνωμένο Βασίλειο το 10,28%, η Ιταλία το 7,61%, οι Κάτω Χώρες το 7,72% και η Ισπανία το 4,49% (Υπ.Α.Α.Τ., 2007). Στη χώρα μας εκτρέφονται σήμερα, περίπου, 150.000 αγελάδες γαλακτοπαραγωγής (Πίνακας 1.1), οι οποίες είναι κατανεμημένες σε 5.630 αγελαδοτροφικές εκμεταλλεύσεις και αποδίδουν, κατά προσέγγιση, 800.000 τόνους αγελαδινού γάλακτος (Πίνακας 1.2) με συμμετοχή στην συνολική παραγόμενη ποσότητα γάλακτος της Ε.Ε. 0,4%. Σύμφωνα με επίσημα στοιχεία της Ένωσης Φυλής Holstein Ελλάδας, οι αγελάδες της εν λόγω φυλής στη χώρα μας, παράγουν κατά μέσο όρο 8.510 kg γάλα σε 305 ημέρες. Έτος 2002 2003 2004 2005 2006 Αγελάδες γαλακτοπαραγωγής 151.600 149.270 156.560 153.254 148.561 Στοιχεία από την Εθνική Στατιστική Αρχή (ΕΛ.ΣΤΑΤ., 2007) Πίνακας 1.1. Εξέλιξη πληθυσμού των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής στην Ελλάδα, τα έτη 2002-2006. Έτος Παραγωγή (τόνοι) 1999 735.722 2000 748.387 2001 757.814 2002 797.140 2003 797.800 2004 774.244 2005 790.764 2006 807.730 2007 801.185 Στοιχεία από FAO (2007) Πίνακας 1.2. Παραγόμενες ποσότητες αγελαδινού γάλακτος στην Ελλάδα, τα έτη 1999-2007. Στην Ελλάδα, η καμπύλη παραγωγής του αγελαδινού γάλακτος παρουσιάζει γενικά αυξητική τάση (Γράφημα 1.1) και σταθεροποιείται σε υψηλά επίπεδα, με το μέσο όρο της χρονικής περιόδου 1999-2007 να κυμαίνεται στους 778.976-9 -
τόνους. Χωροταξικά, η παραγωγή γάλακτος συγκεντρώνεται, κυρίως, σε ορισμένες περιφέρειες της χώρας με πρώτη την Κεντρική Μακεδονία, στην οποία παράγεται το 48% του αγελαδινού γάλακτος και ακολουθούν οι περιφέρειες της Θεσσαλίας και της Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης (Υπ.Α.Α.Τ., 2007). Γράφημα 1.1. Καμπύλη παραγωγής αγελαδινού γάλακτος κατά τα έτη 1999-2007 (Υπ.Α.Α.Τ., 2007). Τα προϊόντα της γαλακτοπαραγωγικής αγελαδοτροφίας που παράγονται στην Ε.Ε. συντελούν στη δημιουργία μιας εκ των πιο δυνατών αγορών στην παγκόσμια βιομηχανία ενώ, παράλληλα, είναι ένας από τους πιο επικερδής τομείς της γεωργίας της Ε.Ε. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι το 1998, δεκαπέντε χώρες της Ε.Ε. παρήγαγαν περισσότερο από 121.000.000 τόνους γάλακτος και εξήγαγαν περίπου 12.000.000 τόνους γάλακτος. Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι ενώ η μέση παραγόμενη ποσότητα γάλακτος ανά αγελάδα έχει αυξηθεί σημαντικά, η συνολική παραγωγή γάλακτος σε όλες τις χώρες έχει υποστεί μια οριακή μείωση (van Arendonk & Liinamo, 2003). Το δεδομένο αυτό είναι, ενδεχομένως, ένας δείκτης που σκιαγραφεί τη συνολική διαχείριση των εκτροφών και ιδιαίτερα της κακής αναπαραγωγικής λειτουργίας των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής. - 10 -
Η επιλογή των κατάλληλων γεννητόρων για αναπαραγωγή, αποτελούσε και αποτελεί ακόμα τη θεμελιώδη βάση της ανάπτυξης της σύγχρονης κτηνοτροφίας. Η επιλογή γίνεται βάσει ορισμένων κριτηρίων, που σχετίζονται με την παραγωγικότητα καθώς και με τη διάρκεια της παραγωγικής ζωής του ζώου. Οι φυλές που επιλέγουν οι κτηνοτρόφοι να απαρτίζουν τη μονάδα τους είναι γενετικά βελτιωμένες, με τη φυλή Holstein να αποτελεί το 95% του συνολικού πληθυσμού. Στην Ελλάδα, το ποσοστό αυτό το 2000 αντιστοιχούσε στο 94% των εκτρεφόμενων αγελάδων γαλακτοπαραγωγής. Οι αγελάδες αυτές άρχισαν να διαδίδονται στη χώρα μας με ταχύ ρυθμό, κατά το τέλος της δεκαετίας του 70 και στις αρχές της δεκαετίας του 80. Η επιλογή ως προς τη φυλή Holstein έγινε από τους έλληνες παραγωγούς σύμφωνα με τις εντυπωσιακές της αποδόσεις σε γάλα, θέλοντας να πετύχουν στη μονάδα τους το μεγαλύτερο δυνατό οικονομικό αποτέλεσμα μέσω της παραγωγής γάλακτος. Στα πλαίσια προσπάθειας δημιουργίας μιας ανώτερα γενετικά φυλής, πρωταρχικό ρόλο έπαιξαν οι εισαγωγές γενετικά βελτιωμένων αγελάδων Holstein, κυρίως από χώρες της Β. Ευρώπης, αλλά και οι εισαγωγές κατεψυγμένου σπέρματος βελτιωτών ταύρων της ίδιας φυλής, τόσο από χώρες της Β. Ευρώπης, όσο και από χώρες της Β. Αμερικής. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα την υψηλή γενοτυπική ομοιογένεια της εθνικής αγέλης της χώρας μας, που απαρτίζεται σήμερα, όπως προαναφέρθηκε, στη συντριπτική της πλειονότητα, από γενετικά βελτιωμένες αγελάδες της φυλής Holstein. Η φυλή αυτή, έχοντας υποστεί μακροχρόνια γενετική βελτίωση με κύριο στόχο την αύξηση της παραγωγικής της ικανότητας, εκδηλώνει το γενετικό της δυναμικό με ιδιαίτερα υψηλή γαλακτοπαραγωγή, ιδίως όταν εκτρέφεται κάτω από τις κατάλληλες συνθήκες (Οικονόμου, 2008). Πέρα από τη φυλή αυτή, στην Ελλάδα εκτρέφονται και άλλες φυλές βοοειδών, σε πολύ μικρότερο όμως ποσοστό. Έτσι, ελάχιστη συμμετοχή στα παραγόμενα - 11 -
προϊόντα της ελληνικής βοοτροφίας έχουν και οι εγχώριες φυλές (Κοινή Βραχυκερατική, Τήνου, Κατερίνης, Συκιάς), οι κρεοπαραγωγικές φυλές Limousin και Blonde d'aquitaine και τέλος ορισμένα ζώα μικτών αποδόσεων όπως των φυλών Φαιά των Άλπεων και Simmental. Τα θηλυκά της φυλής Holstein τα τελευταία 40 χρόνια υπόκεινται συνεχώς σε βελτιωτικά προγράμματα που αποσκοπούν αποκλειστικά στην αύξηση των γαλακτοπαραγωγικών αποδόσεών τους. Η προσπάθεια των προγραμμάτων αυτών έχει στεφθεί με πολύ μεγάλη επιτυχία, αφού έχουν δημιουργηθεί ζώα που παράγουν πολλούς τόνους γάλακτος ανά έτος, επίτευγμα που πριν κάποια χρόνια θα φαινόταν ακατόρθωτο (van Arendonk & Liinamo, 2003). Βέβαια, αυτή η βελτίωση, πέρα από τα εντυπωσιακά αποτελέσματα στην κατεύθυνση της γαλακτοπαραγωγής δεν επιτεύχθηκε χωρίς κάποιο τίμημα. Δυστυχώς, δημιούργησε πολλά προβλήματα, με κυριότερο όλων τη μείωση της αναπαραγωγικής ικανότητας των αγελάδων, ένα φαινόμενο που έχει λάβει μεγάλες διαστάσεις τα τελευταία χρόνια σε όλον τον κόσμο. Είναι γεγονός ότι η γαλακτοπαραγωγική αγελαδοτροφία στην Ελλάδα παραμένει στάσιμη με φθίνουσα τάση, παρά το γεγονός ότι υπάρχουν περιθώρια για την ανάπτυξή της. Είναι επιτακτική ανάγκη η άσκηση της κτηνοτροφίας να στηριχτεί πλέον σε νέα πρότυπα οργάνωσης και λειτουργίας, τα οποία θα καθιερώσουν τα ελληνικά προϊόντα ανταγωνιστικά προς τα ξένα. Τα προϊόντα αυτά, πρέπει να ικανοποιούν τις σύγχρονες κοινωνικές απαιτήσεις των καταναλωτών και ταυτόχρονα, ν ανταποκρίνονται επιτυχώς στο διεθνή οικονομικό ανταγωνισμό, ανθίζοντας έτσι την εγχώρια οικονομία και γενικότερα τον τομέα της ζωικής παραγωγής. - 12 -
1.2. Συσχέτιση γαλακτοπαραγωγής και γονιμότητας Οι αγελάδες υψηλών αποδόσεων του 21 ου αιώνα εμφανίζουν ιδιαίτερα χαμηλή γονιμότητα, η οποία διακρίνεται από χαμηλά ποσοστά σύλληψης καθώς επίσης και από υψηλά επίπεδα εμβρυικής θνησιμότητας (Kadarmindeen et al., 2003; López-Gatius, 2003; Veerkamp et al., 2003; Pryce et al., 2004; López-Gatius et al., 2006; Thatcher et al., 2006; Weigel, 2006; Dobson et al., 2007; Veerkamp & Beerda, 2007; Dobson et al., 2008; Garnsworthy et al., 2008; Khatib et al., 2008a; Khatib et al., 2008b; Barbat et al., 2010; Walsh et al., 2011). Το 2006, η Παγκόσμια Ομοσπονδία Holstein Friesian (World Holstein Friesian Federation) πραγματοποίησε μελέτη που διερευνούσε τη σχέση μεταξύ της γονιμότητας και της γαλακτοπαραγωγής και κατέληξε ότι η υπογονιμότητα των αγελάδων είναι παγκόσμιο πρόβλημα για το οποίο όλες οι χώρες πρέπει να δράσουν συλλογικά σε διεθνές επίπεδο, αλλά και η κάθε μια χώρα ξεχωριστά (Berglund, 2008). Η γενετική βελτίωση μέσω της κλασσικής επιλογής έχει φτάσει εδώ και καιρό σε σημείο κορεσμού, πέρα από το οποίο είναι αδύνατο να προαχθεί η γενετική πρόοδος στις αποδόσεις των ζώων. Πιθανώς, για την υφιστάμενη κατάσταση να ευθύνεται κυρίως ο γενότυπος των ζώων, συνεπώς είναι αναγκαίο να δοθεί ιδιαίτερη έμφαση σε προσπάθειες που συμβάλλουν ουσιαστικά στη γενετική αναβάθμιση του γονιδιώματος αυτών με απώτερο στόχο φυσικά την αύξηση της γονιμότητας των αγελάδων. Ωστόσο, παρά τις ουσιώδεις ενδείξεις και την επιτακτική ανάγκη εύρεσης νέων γενετικών πληροφοριών, έχει γίνει πολύ μικρή πρόοδος γύρω από τον προσδιορισμό τους και είναι άγνωστο μέχρι σήμερα ποιος είναι ο ακριβής τρόπος δράσης τους καθώς και το πώς επηρεάζουν τα αναπαραγωγικά χαρακτηριστικά. Οι Darwash et al., (1997), ορίζουν τη γονιμότητα στις αγελάδες γαλακτοπαραγωγής ως «την ικανότητα του ζώου να συλλαμβάνει και να διατηρεί την κυοφορία, όταν γονιμοποιείται την κατάλληλη χρονική στιγμή σε σχέση με την ωοθυλακιορρηξία». - 13 -
Οι Grimard et al., (2006), ορίζουν το ποσοστό σύλληψης με την πρώτη τεχνητή σπερματέγχυση (Τ.Σ.) ως «τον αριθμό των αγελάδων που κυοφορούν τις πρώτες 80-100 μέρες μετά από εφαρμογή τεχνητής σπερματέγχυσης, στο σύνολο των αγελάδων που υποβλήθηκαν σε τεχνητή σπερματέγχυση». Αυτό το κριτήριο επιλέγεται από τους ερευνητές διότι χρησιμοποιείται συχνά στις επιδημιολογικές έρευνες και επειδή είναι ευκολότερο να εφαρμοστεί στην πράξη από την πλευρά των παραγωγών. Οι παράγοντες που συμβάλλουν στην υπογονιμότητα των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής είναι πολυάριθμοι και στην πλειοψηφία τους σχετίζονται με την κακή διαχείριση του αναπαραγωγικού κύκλου του θηλυκού, με το περιβάλλον στο οποίο διαβιούν και με την ατομικότητα του κάθε ζώου. Στην πράξη, η συνεχής επιδείνωση της γονιμότητας εκφράζεται με την αποτυχία επίτευξης μιας νέας εγκυμοσύνης. Αυτή, μπορεί να οφείλεται στην αποτυχία ανίχνευσης του οίστρου, στην αποτυχία πραγματοποίησης ωοθυλακιορρηξιών, στην μη ομαλή ωοθηκική κυκλικότητα, σε πρώιμους εμβρυικούς θανάτους, στην αύξηση των εμβρυικών θανάτων, στη μείωση της ποιότητας των ωαρίων και των εμβρύων, σε κακή εφαρμογή της Τ.Σ., σε μεταβολικές και μολυσματικές ασθένειες, σε μη ισορροπημένη διατροφή, σε κακές συνθήκες υγιεινής, σε ακατάλληλες συνθήκες σταβλισμού κ.ά. (Pryce et al., 2004; Leroy et al., 2008; Πίνακας 1.3). - 14 -
Παράγοντας Συνέπειες Κακή ποιότητα ωαρίων και εμβρύων Μη ομαλή ωοθηκική κυκλικότητα Ατομικότητα Αποτυχία πραγματοποίησης ωοθυλακιορρηξιών Πρώιμοι εμβρυικοί θάνατοι Μεταβολικές και μολυσματικές ασθένειες Αποτυχία ανίχνευσης οίστρου Κακή εφαρμογή Τ.Σ. (χρονική στιγμή, συνθήκες) Μη ισορροπημένη διατροφή Διαχείριση Κακές συνθήκες υγιεινής Πρώιμοι εμβρυικοί θάνατοι (κακός χειρισμός) Κακή σωματική κατάσταση, χαμηλό BCS Ακατάλληλες συνθήκες σταβλισμού Πρώιμοι εμβρυικοί θάνατοι Περιβάλλον Κακή σωματική κατάσταση, χαμηλό BCS Ακατάλληλες συνθήκες σταβλισμού Μεταβολικές και μολυσματικές ασθένειες Πίνακας 1.3. Παράγοντες που συμβάλλουν στην υπογονιμότητα των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής και συνέπειες αυτών. Από τις μεγαλύτερες προκλήσεις για τους επιστήμονες που ασχολούνται με την αναπαραγωγή των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής είναι να βρουν τους ακριβείς μηχανισμούς που συμβάλλουν στη χαμηλή γονιμότητα και να αναπτύξουν στρατηγικές που θα τη βελτιώσουν. Στην προσπάθεια αυτή, οι ερευνητές έχουν προσδιορίσει σημαντικά αίτια που δρουν σε διάφορα στάδια της παραγωγικής ζωής των αγελάδων, από την εμφάνιση του οίστρου, μέχρι και την έναρξη της αναπαραγωγικής περιόδου μετά τον τοκετό, τα οποία οδηγούν το ζώο σε χαμηλή αναπαραγωγική ικανότητα. Οι παράγοντες που επηρεάζουν τη γονιμότητα στις αγελάδες γαλακτοπαραγωγής κατά τη διάρκεια της κυοφορίας και την περίοδο μετά τον τοκετό παρουσιάζονται στους Πίνακες 1.4 και 1.5. - 15 -
Φυσιολογικό στάδιο Οίστρος Ωοθυλακιορρηξία Μέρες 0 7 21 Πρόβλημα Οίστρος περιορισμένης διάρκειας Δεν υπάρχει ωοθυλακιορρηξία Αποτυχία γονιμοποίησης Ποσοστό κυοφορίας Πολύ πρώιμοι εμβρυικοί θάνατοι Ποσοστό κυοφορίας Πρώιμοι εμβρυικοί θάνατοι Επιστροφή σε οίστρο και Τ.Σ. Απομάκρυνση από την εκτροφή Ποσοστό κυοφορίας Εμβρυικοί θάνατοι Ποσοστό εμφάνισης Αγελάδες 5h Μοσχίδες 14h 10% 1% 20-45% 85% 95% 8-17,5% 55% 75% 8-17,5% 55% 30% 10% 5% 45% 70% 1-4% 75 Ποσοστό κυοφορίας 40% 65% Εμβρυικοί θάνατοι 1-4% 282/0 Ποσοστό τοκετών 35% 60% Γέννηση νεκρών εμβρύων 7% 20% 60 Θάνατος μοσχαριών 8% Ασθένειες *: Θέματα που χρίζουν άμεσης αντιμετώπισης Αίτια - Λόγοι Στρες, αρθριτικά, χαμηλό BCS, μαστίτιδα, χαμηλά επίπεδα LH και οιστραδιόλης* Ωάρια κακής ποιότητας, κακή εφαρμογή Τ.Σ., ακατάλληλο περιβάλλον στις σάλπιγγες Ακατάλληλο περιβάλλον της μήτρας*, ΝΕΒ Ανωμαλίες στα χρωμοσώματα Ανωμαλίες στα χρωμοσώματα, χαμηλή συγκέντρωση προγεστερόνης*, κακή επικοινωνία μήτραςεμβρύου* Αποτυχία ωοθυλακιορρηξίας ή γονιμοποίησης, εμβρυική θνησιμότητα Αποτυχία επίτευξης κυοφορίας Επιγενετικοί, δυσλειτουργία πλακούντα, ασθένειες Επιγενετικοί, ασθένειες Δυστοκία, διδυμία, αιμομιξία Πίνακας 1.4. Παράγοντες που επηρεάζουν τη γονιμότητα στις αγελάδες γαλακτοπαραγωγής κατά τη διάρκεια της κυοφορίας (Grimard et al., 2006; Walsh et al., 2011). - 16 -
Φυσιολογικό στάδιο Μέρες Πρόβλημα Ποσοστό εμφάνισης Αίτια - Λόγοι Τοκετός Μόλυνση μήτρας 90% Αναπόφευκτο και φυσιολογικό Μετάβαση σε θετικό ενεργειακό ισοζύγιο 0 GH & IGF-1 7 Μητρίτιδα 40% 14 Απώλεια μεγάλου βαθμού BCS 21 Ενδομητρίτιδα 20% GH-R στο συκώτι ινσουλίνης αρνητικό ενεργειακό ισοζύγιο* (NEB) Δυστοκία, διδυμίες, γέννηση νεκρών εμβρύων, κατακράτηση εμβρυικών μεμβρανών NEB*, μειωμένη όρεξη και πρόσληψη τροφής Μητρίτιδα* Παθογόνοι μικροοργανισμοί Ακατάλληλη αντίδραση ανοσοποιητικού 30 Απομάκρυνση από την εκτροφή 6% Θάνατος ή ασθένεια 40 45 Αποτυχία επιστροφής σε κυκλικότητα εμφάνισης οίστρου Αποτυχία να ξεπεραστεί η φλεγμονή της μήτρας 30% Χαμηλά επίπεδα LH*, οιστραδιόλης*, IGF-1*, παρατεταμένο ΝΕΒ* 20% Μητρίτιδα*, ενδομητρίτιδα* Έναρξη αναπαραγωγικής 60 Απομάκρυνση από την εκτροφή 3% Θάνατος ή ασθένεια περιόδου *: Θέματα που χρίζουν άμεσης αντιμετώπισης Πίνακας 1.5. Παράγοντες που επηρεάζουν τη γονιμότητα στις αγελάδες γαλακτοπαραγωγής την περίοδο μετά τον τοκετό (Grimard et al., 2006; Walsh et al., 2011). - 17 -
Η μείωση της γονιμότητας και του ποσοστού σύλληψης είναι ένα παγκόσμιο φαινόμενο και οι οικονομικές απώλειες από την απομάκρυνση ζώων από τις εκμεταλλεύσεις των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής είναι σημαντικές. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι στη Σουηδία, για το έτος 2004, το ποσοστό απομάκρυνσης αγελάδων από μια μονάδα λόγω αναπαραγωγικών προβλημάτων, άγγιζε το 26% (Holmberg & Andersson-Eklund, 2006). Ποσοστά τέτοιου μεγέθους είναι απαγορευτικά όταν επιδιώκεται η ομαλή λειτουργία μιας μονάδας, διότι τα κέρδη που αποφέρει η υψηλή γαλακτοπαραγωγή των αγελάδων, εξαλείφονται από τις συνέπειες που πηγάζουν από τα αναπαραγωγικά προβλήματα. Οι συνέπειες αυτές δημιουργούν στον παραγωγό μεγάλα εμπόδια τα οποία καλείται να προσπεράσει. Όταν λοιπόν παρουσιάζεται σε μια μονάδα μειωμένη γονιμότητα με χαμηλά ποσοστά σύλληψης, πέρα από τα προφανή προβλήματα, δημιουργούνται επιπλέον δαπάνες, οι οποίες αφορούν στο συμπληρωματικό κόστος για τις επιπρόσθετες τεχνητές σπερματεγχύσεις, περισσότερα έξοδα σε κτηνιάτρους για την εφαρμογή τους αλλά και σε γενικότερες κτηνιατρικές περιθάλψεις. Ακόμη, η χαμηλή γονιμότητα των αγελάδων που οδηγεί σε μαζική απομάκρυνση θηλυκών από τη μονάδα, δημιουργεί άμεση ανάγκη αντικατάστασής τους από νεαρά ζώα, γεγονός που επιβαρύνει οικονομικά τον παραγωγό, αφού θα περάσει μεγάλο χρονικό διάστημα μέχρι το ζώο να αρχίσει να παράγει και σταδιακά να αποφέρει κέρδη στον παραγωγό. Η τεχνητή σπερματέγχυση χαρακτηρίζεται σήμερα ως η καλύτερα αναπτυγμένη και περισσότερο σπουδαία από πρακτική εφαρμογή βιοτεχνολογική μέθοδος που χρησιμοποιείται στην αναπαραγωγή. Εφαρμόζεται παγκοσμίως σε υψηλά ποσοστά, κυρίως στην Ευρώπη και στις Η.Π.Α., αλλά και σε μικρότερα ποσοστά στις χώρες της Αφρικής, της Ασίας και της Λατινικής Αμερικής. Ο λόγος που είναι τόσο διαδεδομένη σαν τεχνική, είναι γιατί τα αποτελέσματα επιτυχίας της εφαρμογής της, όταν πραγματοποιείται κάτω από τις σωστές συνθήκες και προϋποθέσεις, είναι - 18 -
μεγάλα. Αναφορικά με την εφαρμογή της, σε χώρες της Β. Ευρώπης, στις Η.Π.Α., στο Ισραήλ και στην Ιαπωνία, οι παραγωγοί χρησιμοποιούν την Τ.Σ. σχεδόν κατ αποκλειστικότητα, σε ποσοστό 80-90%. Στην Ελλάδα, περίπου το 47% των παραγωγών χρησιμοποιούν αποκλειστικά την Τ.Σ., το 31% χρησιμοποιούν εξίσου Τ.Σ. και φυσική οχεία, ενώ ένα μικρότερο ποσοστό, της τάξης του 22% χρησιμοποιεί τη φυσική οχεία ως μέσω γονιμοποίησης των θηλυκών ζώων (Valergakis et al., 2007). Μέχρι σήμερα, πολλές έρευνες δείχνουν ότι το διάστημα από τον τοκετό μέχρι την πρώτη Τ.Σ. συνεχώς αυξάνεται, ενώ τα ποσοστά κυοφορίας μειώνονται. Απόρροια αυτών είναι η αύξηση του αριθμού των τεχνητών σπερματεγχύσεων που απαιτούνται ανά αγελάδα, η αύξηση του διαστήματος από τον τοκετό μέχρι την επόμενη σύλληψη και τέλος η αύξηση των μεσοδιαστημάτων τοκετού (Refsdal, 2007). Για την αύξηση του ποσοστού σύλληψης είναι γενικώς αποδεκτό η εφαρμογή της Τ.Σ. να γίνεται 50 ημέρες μετά τον τοκετό, γιατί τα ποσοστά κυοφορίας μειώνονται κατά 6-8% όταν η Τ.Σ. γίνεται εντός του διαστήματος αυτού (Barbat et al., 2010). Σύμφωνα με δεδομένα των Εθνικών Αρχείων Γάλακτος της Βρετανίας (National Milk Records UK), ο μέσος όρος αποδόσεων των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής αυξήθηκε περίπου κατά 200kg/έτος στο διάστημα μεταξύ του 2000 και 2004. Περίπου το 50% αυτής της προόδου αποδίδεται σε γενετικούς παράγοντες, ενώ το υπόλοιπο 50% οφείλεται σε βελτιωμένες περιβαλλοντικές συνθήκες όπως π.χ. καλύτερη διατροφή, αρτιότερες συνθήκες σταβλισμού, βελτιωμένες συνθήκες υγιεινής και αποτελεσματικότερη διαχείριση εκτροφής. Δεδομένα για περισσότερα από ένα εκατομμύριο ζώα που καταγράφηκαν από την ίδια υπηρεσία της Βρετανίας, έδειξαν ότι το ποσοστό σύλληψης με την πρώτη Τ.Σ. το 1997 ήταν 60,8%, ενώ μέσα σε τρία χρόνια, για το έτος 2000, το ποσοστό αυτό έπεσε 8,5 μονάδες, φτάνοντας στο 52,3% (Grimard et al., 2006). Σε ανάλογη περίπτωση, στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής υπολογίστηκε ότι ο ρυθμός πτώσης άγγιζε το 0,5% ανά έτος, σε παρόμοιες χρονικές περιόδους (Pryce et al., 2004), με το ποσοστό επιτυχίας με - 19 -
την πρώτη Τ.Σ. να είναι μόλις 35% για το έτος 1999 (Grimard et al., 2006). Ανάλογα, ερευνητές στη Γαλλία, μελέτησαν τη γονιμότητα αγελάδων γαλακτοπαραγωγής για την περίοδο 1995-2005 και βρήκαν ότι η γονιμότητα παρουσίασε αρνητική συσχέτιση με την παραγωγή γάλακτος (r g = -0,22 έως - 0.28) για το διάστημα αυτό (INRA-Institut de l Elevage, 2007). Η καλή αναπαραγωγική ικανότητα των ζώων βοηθάει τον παραγωγό να εντοπίσει την ιδανική στιγμή για να εφαρμοστεί η Τ.Σ. για την κάθε αγελάδα ξεχωριστά και συνεπώς να μεγιστοποιήσει τις οικονομικές εισροές της μονάδας (van Arendonk & Liinamo, 2003). Πρακτικά λοιπόν, προτείνεται η ελαχιστοποίηση του μεσοδιαστήματος τοκετού σε τέτοιο βαθμό φυσικά, ώστε το ζώο να μην καταπονείται. Το μεσοδιάστημα τοκετών, που ορίζεται ως «η διάρκεια σε μέρες από τον προηγούμενο τοκετό έως την ημερομηνία του νέου προβλεπόμενου τοκετού» (Αυδή, 2005), είναι ένα εκ των σημαντικότερων αναπαραγωγικών χαρακτηριστικών. Οι παράμετροι που επηρεάζουν τα μεσοδιαστήματα τοκετών και την αποδοτικότητα της αναπαραγωγής μιας αγέλης εξαρτώνται από τη γονιμότητα των αγελάδων και των ταύρων, την αναπαραγωγική διαχείριση, τον αριθμό των απαιτούμενων οχειών ανά σύλληψη και τέλος το διάστημα της γαλακτικής περιόδου (Ptaszynska, 2006). Ενδεικτικά αναφέρεται πως σε περιπτώσεις εκμεταλλεύσεων με κακή διαχείριση, το μεσοδιάστημα τοκετών είναι περίπου 18, 25, και 31 ημέρες μεγαλύτερο από το φυσιολογικό στις αγελάδες που υποφέρουν από μαστίτιδα, κατακράτηση των εμβρυικών υμένων ή ενδομητρίτιδα, αντίστοιχα (Dobson et al., 2008). Συνεπώς, το μεσοδιάστημα τοκετού είναι μια παράμετρος της οποίας οι διαφορές από τη μια χώρα στην άλλη ενδεχομένως να χαρακτηρίζουν διαφορετικά συστήματα παραγωγής και επίπεδα διαχείρισης. Η μείωση του μεσοδιαστήματος τοκετών έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία περισσότερων απογόνων ανά αγελάδα, αφού το θηλυκό θα έχει περισσότερους τοκετούς σε συντομότερο χρονικό διάστημα και ταυτόχρονα θα παράγει μεγαλύτερη ποσότητα γάλακτος, διότι θα υπάρχουν περισσότερες - 20 -
γαλακτικές περίοδοι στη διάρκεια της παραγωγικής του ζωής (Wattiaux et al., 2006). Αντίθετα, μεγάλο μεσοδιάστημα τοκετών αντανακλά προβλήματα αναπαραγωγής μέσα στις κτηνοτροφικές εκμεταλλεύσεις, που είναι σημαντική αιτία μείωσης της γαλακτοπαραγωγής 305 ημερών (Campos et al., 1994; Hoekstra et al., 1994). Πράγματι, για τις αγελάδες γαλακτοπαραγωγής, ένα μεσοδιάστημα τοκετών διάρκειας 12 μηνών θεωρείται ιδανικό. Το γεγονός αυτό επιβεβαίωσαν και οι Derikx et al., (2002), οι οποίοι παρατήρησαν ότι τα μεγαλύτερα οικονομικά κέρδη που αποφέρουν οι αγελάδες μεγάλης ηλικίας είναι όταν το μεσοδιάστημα τοκετών είναι οι 12 μήνες, ενώ το διάστημα αυτό για τις μοσχίδες αντιστοιχεί στους 15 μήνες. Μεσοδιάστημα τοκετών μεγαλύτερο των 12 μηνών επιφέρει στην εκμετάλλευση οικονομικές απώλειες για αγελάδες με μεσοδιάστημα τοκετών τις 380 μέρες ο παραγωγός χάνει περίπου 2.9 ανά μέρα, ενώ όταν το μεσοδιάστημα τοκετών αυξάνει στις 455 ημέρες, ο παραγωγός χάνει περίπου 8.6 ανά μέρα (Valergakis et al., 2007). Αν και ο δείκτης αυτός είναι πολύ σημαντικός, στην πράξη δεν είναι εύκολο να επιτευχθεί μεσοδιάστημα τοκετών ίσο με 12 μήνες και συνεχώς παρατηρείται αύξηση της διάρκειάς του, λόγω αδυναμίας γονιμοποίησης των ζώων. Στις Η.Π.Α., οι Caraviello et al., (2006), κατέγραψαν ένα μέσο όρο μεσοδιαστήματος τοκετού 13.8±0.1 μήνες σε 153 αγελαδοτροφικές μονάδες υψηλών αποδόσεων. Στο Ηνωμένο Βασίλειο ο αριθμός αυτός αντιστοιχεί σε 427 ημέρες (14.23 μήνες) (Τσιώκος, 2007), ενώ στη Γαλλία για τις αγελάδες φυλής Holstein, το μεσοδιάστημα τοκετών για το έτος 2006, ανέρχονταν στις 408 ημέρες, 13 μέρες περισσότερο απ ότι 10 χρόνια πριν (Barbat et al., 2010). Στην Ολλανδία ο μέσος όρος του μεσοδιαστήματος τοκετού έχει αυξηθεί από 393 ημέρες (13.1 μήνες) που ήταν το 1992 σε 408 ημέρες (13.6 μήνες) το έτος 2001 τη στιγμή που για την ίδια χρονική περίοδο η μέση γαλακτοπαραγωγή έχει αυξηθεί από 7100kg με μέση διάρκεια γαλακτοπαραγωγής 320 ημερών σε 8601kg με μέση διάρκεια γαλακτοπαραγωγής 342 ημερών (van Arendonk & Liinamo, 2003). Στην Ιρλανδία, για τα έτη 1991 και 1998 το μεσοδιάστημα - 21 -
τοκετών αυξήθηκε από 386 σε 396 ημέρες, αντίστοιχα (Mee, 2004). Προβλήματα σχετικά με την αναπαραγωγική ικανότητα φαίνεται ότι αντιμετωπίζουν και οι ελληνικές επιχειρήσεις γαλακτοπαραγωγών αγελάδων, με το μεσοδιάστημα τοκετών να υπολογίζεται στις 446 ημέρες (14.8 μήνες) για τα έτη 2004-2005 (Τσιώκος, 2007). Άλλα δεδομένα που προκύπτουν από 120 αγελαδοτροφικές μονάδες που εδρεύουν στη Μακεδονία, δείχνουν ότι το μεσοδιάστημα τοκετών σ αυτές τις εκμεταλλεύσεις, όταν χρησιμοποιείται αποκλειστικά Τ.Σ. είναι 13.7 μήνες, ενώ με τη αποκλειστική εφαρμογή φυσικής οχείας το διάστημα αυτό μειώνεται στους 13.01 μήνες. Στις εκμεταλλεύσεις αυτές, μετρήθηκε ότι χρειάζονται 2.2 Τ.Σ. ανά σύλληψη (Valergakis et al., 2007). Ωστόσο, για την περίοδο 1985-2005, η Refsdal, (2007), μετρώντας τα μεσοδιαστήματα τοκετών σε αγελαδοτροφικές εκμεταλλεύσεις της Νορβηγίας έδειξε πως αυτά εκτιμώνται περίπου στους 12.4 μήνες, καταδεικνύοντας ότι η επίτευξη του στόχου για τα μεσοδιαστήματα τοκετών είναι εφικτή όταν οι συνθήκες διαχείρισης της εκτροφής αλλά και το γενετικό υλικό των ζώων είναι τα κατάλληλα. Γενικότερα, για να επιτευχτεί μεσοδιάστημα τοκετών διάρκειας 365 ημερών, η εισαγωγή των θηλυκών στην αναπαραγωγή πρέπει να γίνει 60 μέρες μετά τον τοκετό και η αγελάδα να έχει γονιμοποιηθεί μέσα σε 83 μέρες από τον τοκετό (θεωρώντας τη διάρκεια κυοφορίας τις 282 μέρες) (Walsh et al., 2011). Πάνω στην προσπάθεια εύρεσης πιθανών αιτιών για την υπογονιμότητα των θηλυκών, παρατηρήθηκε ότι οι αγελάδες με υψηλή γαλακτοπαραγωγή παρουσιάζουν αυξημένο αριθμό σιωπηλών οίστρων (0,7 έναντι 1,6 σιωπηλοί οίστροι για αγελάδες που παράγουν 28kg και 36kg γάλα ημερησίως, αντίστοιχα). Συνεπώς, δεν είναι άξιο απορίας το γεγονός ότι οι αγελαδοτρόφοι εντοπίζουν ολοένα και λιγότερο οίστρους στα ζώα που απαρτίζουν μονάδα τους (Harrison et al., 1990). Το φαινόμενο αυτό χρίζει ιδιαίτερης προσοχής διότι πρέπει να εκμεταλλεύονται στο έπακρο οι γόνιμες μέρες ενός οιστρικού κύκλου, αφού έχει υπολογιστεί ότι η μη ανίχνευση ενός - 22 -
οιστρικού κύκλου και κατά συνέπεια η επιμήκυνση του μεσοδιαστήματος τοκετών επιφέρει οικονομική απώλεια της τάξης των 99-118 (Αυδή, 2005). Οι Washburn et al., (2002), ανέλυσαν τη σχέση που υπάρχει μεταξύ του ποσοστού σύλληψης και της γαλακτοπαραγωγής για ένα διάστημα 23 ετών (1976-1999) σε αγελαδοτροφικές μονάδες των Η.Π.Α. Τα δεδομένα τους έδειξαν ότι τη στιγμή που οι αποδόσεις των θηλυκών σε γάλα αυξάνονται ραγδαία, την ίδια χρονική περίοδο τα ποσοστά σύλληψης μειώνονται από 55% σε 35%. Ανάλογα, οι Barbat et al., (2005), στην προσπάθειά τους να αξιολογήσουν τη γονιμότητα σε 3 φυλές αγελάδων στη Γαλλία, τις Montbeliard, Νορμανδίας και Prim Holstein, και να καταγράψουν την εξέλιξή τους σε διάστημα δέκα ετών (1995-2005), παρατήρησαν ότι για τις τρεις αυτές φυλές σημειώθηκε μεγάλη πτώση στο ποσοστό γονιμοποίησης με την πρώτη Τ.Σ., με το τελευταίο να κυμαίνεται από 63% το 1995 σε 55% το 2005. Από τις φυλές αυτές, η περισσότερο μειωμένη γονιμότητα εμφανίστηκε σε πιο υψηλό ποσοστό στη φυλή Prim Holstein συγκριτικά με τις φυλές της Νορμανδίας και της Montbeliard. Επιπλέον, στην Ιρλανδία, ο Mee, (2004), παρατήρησε ότι για τα έτη 1991 και 1998, το ποσοστό σύλληψης με την πρώτη Τ.Σ. σε αγελάδες με υψηλή γαλακτοπαραγωγή, μειώθηκε από 60% σε 54%, αντίστοιχα. Συγκριτικά με την γαλακτοπαραγωγή, ο López-Gatius, (2003), παρατήρησε ότι στην Ισπανία, οι αποδόσεις των αγελάδων σε παραγόμενη ποσότητα γάλακτος αυξήθηκαν από 7.800kg σε 10.200kg κατά την χρονική περίοδο 1991-2000 και έδειξε πως για κάθε 1.000kg επιπλέον παραγωγής γάλακτος ανά αγελάδα, επέρχεται μείωση της τάξης του 3,2-6% στα ποσοστά κυοφορίας, 4,4-7,6% στην εμφάνιση περιοδικότητας του οιστρικού κύκλου και 4,6-8% αύξηση στη συχνότητα εμφάνισης μη λειτουργικών ωοθηκών. Επιπλέον, έρευνες στον Καναδά, έδειξαν ότι συγκριτικά με αγελάδες που παράγουν 7.500 kg γάλα σε 305 ημέρες, το ποσοστό σύλληψης με την πρώτη Τ.Σ. μειώνεται κατά 7.8% και 15% σε αγελάδες που παράγουν 10.000kg και περισσότερο από 10.000kg γάλα, αντίστοιχα (Bousquet et al., 2004). Το γεγονός αυτό είναι πολύ σημαντικό, - 23 -
αφού βρέθηκε ότι οι αγελάδες με υψηλές αποδόσεις σε γαλακτοπαραγωγή, τείνουν να είναι πιο ευαίσθητες σε διάφορες μεταβολικές και μολυσματικές ασθένειες (κυρίως τον πρώτο μήνα της γαλακτοπαραγωγής), να έχουν μειωμένη λειτουργία του ανοσοποιητικού μηχανισμού και τελικά να επέρχεται μείωση της γονιμότητας (Weigel, 2006; Walsh et al., 2011). Όλα τα παραδείγματα που αναφέρθηκαν, έρχονται να επιβεβαιώσουν οι Dobson et al., (2008), οι οποίοι πρόσφατα συμπέραναν ότι τα τελευταία 30-50 έτη η έντονη επιλογή ως προς τις αποδόσεις σε γάλα, οδήγησε σε μείωση του ποσοστού επιτυχίας της σύλληψης με την πρώτη τεχνητή σπερματέγχυση από 70% σε 40% ενώ οι van Arendonk & Liinamo, (2003), εκτίμησαν ότι κατά μέσο όρο, χρειάζονται 1,5-2,5 τεχνητές σπερματεγχύσεις για να γονιμοποιηθεί μια αγελάδα στις χώρες της Ευρώπης. Στα ζώα υψηλών αποδόσεων, οι μεγάλες απαιτήσεις σε θρεπτικά στοιχεία κατά τη διάρκεια της γαλακτοπαραγωγής, σε συνδυασμό με τα σιτηρέσια κακής σύνθεσης, οδηγούν το ζώο σε αρνητικό ενεργειακό ισοζύγιο (Negative Energy Balance, NEB). Η διατροφή επηρεάζει άμεσα την αναπαραγωγή των μηρυκαστικών, αφού τα εφοδιάζει με τα απαραίτητα θρεπτικά στοιχεία που απαιτούνται για την ωρίμανση των ωαρίων και σπερματοζωαρίων, την ωοθυλακιορρηξία, τη γονιμοποίηση, την εμβρυική επιβίωση και τη διατήρηση της κυοφορίας. Επιπλέον, ασκεί έμμεση επίδραση, επηρεάζοντας τις συγκεντρώσεις των ορμονών που απαιτούνται για να ολοκληρωθούν με επιτυχία όλες οι διαδικασίες που αναφέρθηκαν (Robinson et al., 2006). Έρευνες δείχνουν ότι σιτηρέσια πλούσια σε άμυλο μπορούν να βελτιώσουν την ενεργειακή κατάσταση και ακολούθως την ωοθηκική δραστηριότητα στην περίοδο που ακολουθεί μετά τον τοκετό (Leroy et al., 2008). Σχετικά με την διατροφή και την γενικότερη κακή διαχείριση της εκτροφής, έχει αποδειχτεί ότι το χαμηλό BCS (Body Condition Scoring) τις πρώτες μέρες μετά τον τοκετό έχει σαν αποτέλεσμα την καθυστέρηση της εκ νέου γονιμοποίησης για περισσότερες από 10 ημέρες, ενώ επιπλέον, αγελάδες που - 24 -
έχουν υπογλυκαιμία χρειάζονται 13 περαιτέρω ημέρες για να γονιμοποιηθούν. Οι πολύ αδύνατες αγελάδες είναι ακόμα λιγότερο γόνιμες, καθώς χρειάζονται περίπου 40 ημέρες περισσότερες από αυτές που αναφέρθηκαν για να γονιμοποιηθούν, ακόμα και μετά από θεραπεία (Dobson et al., 2008). Γενικότερα, αγελάδες με χαμηλό BCS, δεν εμφανίζουν κυκλικότητα στην ωοθυλακιορρηξία, έχουν μικρά ποσοστά γονιμοποίησης με την πρώτη εφαρμογή της Τ.Σ., τείνουν να έχουν μεγάλο αριθμό αποβολών και παρουσιάζουν μεγάλο μεσοδιάστημα από τον τοκετό μέχρι την καινούρια σύλληψη (Walsh et al., 2011). Αντίθετα απ όλα τα μέχρι τώρα στοιχεία, ο López-Gatius, (2003), έδειξε ότι σε ψυχρό περιβάλλον διατηρείται η γονιμότητα των αγελάδων και μειώνεται ο κίνδυνος εμφάνισης αναπαραγωγικών ανωμαλιών, ανεξάρτητα από το ύψος της γαλακτοπαραγωγής. Ο ίδιος ερευνητής με τους συνεργάτες του, αμφισβήτησαν σε ένα βαθμό την αρνητική συσχέτιση της γαλακτοπαραγωγής και της γονιμότητας, αφού σύμφωνα με τα πειραματικά τους δεδομένα, μια αγελάδα υψηλών αποδόσεων έχει περισσότερες πιθανότητες να γονιμοποιηθεί μέσα σε 90 ημέρες από τον προηγούμενο τοκετό, συγκριτικά με μια αγελάδα χαμηλότερων αποδόσεων. Επιπλέον, παρατήρησαν ότι για κάθε κιλό γάλακτος που μειώνεται από το ύψος της γαλακτοπαραγωγής στις 50 μέρες μετά τον τοκετό, παρατηρείται μια αύξηση στο μεσοδιάστημα τοκετού και εκ νέου σύλληψης (López-Gatius et al., 2006). Παρόμοια έρευνα υλοποίησε και ο LeBlanc, 2010, και συμπέρανε ότι αγελάδες υψηλών αποδόσεων παρουσιάζουν καλύτερα αναπαραγωγικά χαρακτηριστικά συγκριτικά με αγελάδες μικρότερων αποδόσεων, αποδίδοντας τα αποτελέσματα στην αρτιότερη διατροφή των ζώων και στη διαχείριση της αναπαραγωγής. Ωστόσο, είναι αδιαμφισβήτητο ότι η γαλακτοπαραγωγή, σαν μια φυσιολογική διαδικασία του οργανισμού, συνδέεται με τη φτωχότερη αναπαραγωγική ικανότητα ειδικά όταν τα δεδομένα συγκρίνονται με τις μοσχίδες που δεν βρίσκονται σε γαλακτοπαραγωγή (Thatcher et al., 2006). - 25 -
Τα τελευταία 30 χρόνια, η εντατική επιλογή των αγελάδων ως προς τις αποδόσεις τους σε γάλα είχε ως αποτέλεσμα να επηρεαστούν σε μεγάλο βαθμό διάφοροι γονιδιακοί τόποι. Έτσι, οι έρευνες στρέφονται προς την κατεύθυνση της αναβάθμισης του γονιδιώματος των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής, με στόχο φυσικά την αύξηση της γονιμότητάς τους. Είναι αναγκαίο να προσδιοριστούν όλοι εκείνοι οι παράγοντες που συντελούν στη μείωση των ποσοστών που έχουν αναφερθεί, διότι εάν επιτευχθεί η ταυτοποίησή τους, θα είναι εφικτή η μείωση της συχνότητας των ανεπιθύμητων αλληλόμορφων, παρεμποδίζοντας την εξάπλωσή τους στον πληθυσμό, βελτιώνοντας την αναπαραγωγική ικανότητα των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής παγκοσμίως (Khatib et al., 2009a). Για τη βελτίωση των αναπαραγωγικών χαρακτηριστικών των αγροτικών ζώων, τα τελευταία χρόνια χρησιμοποιείται η επιλογή με γενετικούς δείκτες MAS (Marker Assisted Selection) οι οποίοι αυξάνουν το ρυθμό της γενετικής προόδου, την ακρίβεια της γενετικής αξιολόγησης μειώνοντας το διάστημα μεταξύ των γενεών (Weller, 2007). Οι γενετικοί δείκτες είναι πολύ χρήσιμοι στην προσπάθεια ανίχνευσης γονιδιακών τόπων που ελέγχουν ιδιότητες με οικονομική σημασία στη ζωική παραγωγή. Οι περισσότερες έρευνες εκτιμούν ότι η πρόοδος που μπορεί να επιτευχθεί μέσω της MAS κυμαίνεται σε ποσοστό επιτυχίας της τάξης του 5-30% μεγαλύτερο σε σχέση με τα ποσοστά της προόδου που παρατηρούνται στα κλασικά προγράμματα επιλογής (Weller, 2007; Berglund, 2008). Η πρόοδος που σημειώνει διαρκώς η μοριακή γενετική, προσδιορίζοντας ολοένα και περισσότερους γονιδιακούς τόπους που επηρεάζουν τα παραγωγικά χαρακτηριστικά των εκτρεφόμενων ζώων, βοηθά καθοριστικά στη γενετική βελτίωση, δίνοντας λύση στα προβλήματα που παρουσιάζονται. Τα ποσοτικά αναπαραγωγικά χαρακτηριστικά, ρυθμίζονται από διάφορα γονίδια και επηρεάζονται εύκολα από το περιβάλλον αλλά και από τον τρόπο διαχείρισης. Ίσως σε αυτό να οφείλεται και ο χαμηλός συντελεστής κληρονομικότητάς τους, ο οποίος είναι συνήθως < 5% (Roxstrom, 2001; Wall - 26 -
et al., 2003; Berglund, 2008). Για τα χαρακτηριστικά αυτά, η χρήση γενετικών δεικτών έχει πολύ μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα σε σχέση με τα αποτελέσματα που λαμβάνονται από την εφαρμογή της κλασικής γενετικής βελτίωσης (Guillaume et al., 2007). Το γεγονός αυτό δείχνει πόσο σημαντική είναι η χρήση γενετικών δεικτών στην προσπάθεια αναβάθμισης του γενετικού υλικού των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής. Η επιλογή με γενετικούς δείκτες χρησιμοποιείται για συγκεκριμένους γονιδιακούς τόπους που επιδρούν θετικά στην αναπαραγωγή χωρίς να έχουν κάποια ανταγωνιστική ή αρνητική επίδραση στην παραγωγικότητα των οργανισμών (Holmberg & Andersson-Eklund, 2006). Οι γονιδιακοί τόποι έχουν γίνει αντικείμενο μελέτης πολλών ερευνών και χρησιμοποιούνται ευρέως σήμερα στην προσπάθεια που γίνεται για την αναβάθμιση του γενετικού υλικού των αγροτικών ζώων. Συμβάλλουν στην εκδήλωση του ποσοτικού χαρακτήρα ενός γνωρίσματος και αναφέρονται ως γενετικοί τόποι ποσοτικών χαρακτηριστικών QTL (Quantitative Trait Loci) (Αλαχιώτης, 2005). Συγκεκριμένα, τα QTLs είναι περιοχές του γονιδιώματος οι οποίες πιθανότατα, δεν αντιστοιχούν ακριβώς στα γονίδια που κωδικοποιούν ποσοτικά χαρακτηριστικά, αλλά δείκτες που δεν γνωρίζουμε αν είναι σε κωδική ή μη κωδική περιοχή, ωστόσο συνδέονται με πολλά χαρακτηριστικά και έτσι μας βοηθούν να ταυτοποιούμε και να αξιολογούμε ζώα υψηλών αποδόσεων (Freyer et al., 2003). Επιπλέον, τα QTLs, δεν αφορούν ένα μόνο χαρακτηριστικό, αλλά πολλά απ αυτά μπορεί να επηρεάζουν περισσότερα από ένα χαρακτηριστικά (Thomasen et al., 2008). Οι ερευνητές με τη βοήθεια των σύγχρονων μοριακών τεχνικών έχουν καταφέρει να εντοπίσουν πολυάριθμους γονιδιακούς τόπους που εμπλέκονται στη διαδικασία της έκφρασης ποσοτικών χαρακτηριστικών, συνδυάζοντας πληροφορίες που λαμβάνουν από τους γενετικούς δείκτες και από τις φαινοτυπικές πληροφορίες που παρουσιάζει κάποιο γνώρισμα (Holmberg & Andersson-Eklund, 2006). Η ταυτοποίηση των QTLs στο γονιδίωμα των αγροτικών ζώων δύναται να συμβάλλει στην κατανόηση της - 27 -
γενετικής και της φυσιολογίας των χαρακτηριστικών που αφορούν στη ζωική παραγωγή, διευκολύνοντας τη γενετική βελτίωση των ζώων ως προς συγκεκριμένα χαρακτηριστικά, γεγονός που έχει τεράστια οικονομική σημασία. Σαν γονιδίωμα ορίζεται το σύνολο των γονιδίων ενός είδους ή κατ επέκταση, το σύνολο του DNA των χρωμοσωμάτων. Μέχρι σήμερα, έχει ερευνηθεί σε πολλές περιπτώσεις η αλληλουχία των βάσεων στο DNA και η λειτουργία των γονιδίων που έχουν σημασία για τη ζωική παραγωγή (Χατζηπαναγιώτου, 1996). Με την ολοκλήρωση της αλληλούχισης του γονιδιώματος των βοοειδών και τις νέες τεχνικές ανάλυσής του, ήρθε και η επανάσταση στην ανίχνευση σημαντικών γονιδιακών τόπων που επηρεάζουν τα επιθυμητά χαρακτηριστικά των βοοειδών της σύγχρονης αγελαδοτροφικής βιομηχανίας. Όταν προσδιοριστεί το τμήμα DNA στο οποίο βρίσκεται το γονίδιο που επηρεάζει κάποιο παραγωγικό χαρακτηριστικό, επιχειρείται ανάλυση της ακολουθίας των βάσεών του, προκειμένου να γίνει κατανοητή η δομή και το περιεχόμενο αυτής της πληροφορίας, σύμφωνα με την οποία βιοσυντίθεται μια πρωτεΐνη (Χατζηπαναγιώτου, 1996). Στη συνέχεια, αφού ταυτοποιηθεί ο γονιδιακός τόπος, είναι απαραίτητο να βρεθούν άτομα μέσα στον πληθυσμό τα οποία διαχωρίζονται από αυτόν σε αυτές τις περιοχές. Τα άτομα αυτά εμφανίζουν κάποιο είδος πολυμορφισμού. Αυτοί οι πολυμορφισμοί είναι που μας βοηθούν να ξεχωρίσουμε τα ποσοτικά χαρακτηριστικά, αξιολογώντας αναλόγως τα εκτρεφόμενα ζώα (Plante et al., 2001). Όσον αφορά στις αγελάδες γαλακτοπαραγωγής, αρχικά, οι περισσότερες επιστημονικές μελέτες εστίασαν στον εντοπισμό QTLs που επηρέαζαν τα χαρακτηριστικά του γάλακτος, ωστόσο η κλασική γενετική επιλογή που εφαρμόστηκε σε τόσο έντονο βαθμό, έφερε πολύ καλά αποτελέσματα προς την κατεύθυνση αυτή χωρίς την ανάγκη πληροφοριών βασιζόμενες στο DNA. Για το λόγο αυτό, τα κύρια ποσοτικά αναπαραγωγικά χαρακτηριστικά που μελετώνται σήμερα συμπεριλαμβάνουν τον βαθμό ωοθυλακιορρηξίας - 28 -
(Ashwell et al., 2004), την ωρίμανση των ωαρίων, τη δημιουργία και την εκφύλιση του ωχρού σωματίου, τη λειτουργία των επιθηλιακών κυττάρων της σάλπιγγας, το περιβάλλον του ενδομητρίου κατά τα διάφορα στάδια του οιστρικού κύκλου, την ανάπτυξη του εμβρύου πριν την εμφύτευσή του στη μήτρα, τις αλλαγές που προκαλούνται από το έμβρυο στο ενδομήτριο πριν και μετά την εμφύτευσή του και τέλος την πολυδυμία (Veerkamp & Beerda, 2007). Αναφορικά με την αναπαραγωγή, έχουν βρεθεί QTLs που συνδέονται με τον βαθμό ωοθυλακιορρηξίας και τη διδυμία στα χρωμοσώματα 7 (Veerkamp & Beerda, 2007), 5 και 19 (Ashwell et al., 2004) και θεωρείται ότι οι ίδιοι γονιδιακοί τόποι ευθύνονται και για το ποσοστό γονιμότητας. Ακόμη, φαίνεται πως πολλά γονίδια που εμπλέκονται στην ενδοκρινολογία και τη γονιμότητα των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής βρίσκονται στο χρωμόσωμα 7 (Veerkamp & Beerda, 2007). Επιπλέον, έχουν βρεθεί QTLs και για άλλα αναπαραγωγικά χαρακτηριστικά όπως η διάρκεια κυοφορίας (χρωμόσωμα 4), η δυστοκία (χρωμοσώματα 10, 18 και 23), η γέννηση νεκρών εμβρύων (χρωμοσώματα 6 και 23) και η γονιμότητα μετά τον τοκετό (χρωμοσώματα 1, 7, 10, 20 και 21) (Khatkar et al., 2004). Στο χρωμόσωμα 3, υπάρχει γονιδιακός τόπος που ασκεί μεγάλη επίδραση στη γονιμότητα και συγκεκριμένα στα ποσοστά επιτυχίας της Τ.Σ. (Druet et al., 2008). Πολύ πρόσφατα, σε έρευνα που πραγματοποιήθηκε σε αγελάδες Holstein της Δανίας και της Σουηδίας, βρέθηκαν νέα QTLs στα χρωμοσώματα 4, 6, 7, 18 και 23 που επιδρούν θετικά στη γονιμότητα και συγκεκριμένα στο μεσοδιάστημα τοκετών (Sahana et al., 2010). Οι μοριακές τεχνικές βρίσκουν εφαρμογή και σε άλλα χαρακτηριστικά που ενδιαφέρουν μια κτηνοτροφική εκμετάλλευση, όπως είναι η μαστίτιδα, τα ποσοτικά χαρακτηριστικά του γάλακτος, το ποσοστό λίπους και πρωτεΐνης στο γάλα, η ποιότητα του παραγόμενου γάλακτος, η πνευμονία, καθυστέρηση στην ίαση των πληγών, κ.α. (Grisart et al., 2002; Williams, 2005; Sadeghi et al., 2008). - 29 -