DOI: https://doi.org/10.1186/s12711-025-00976-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40660110
تاريخ النشر: 2025-07-14
المؤلف: Bernadett Hegedűs وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات سلوك الحيوان ورفاهيته
نظرة عامة
تدرس الدراسة قابلية الوراثة والمعايير الجينية لتلف الأذن والذيل في الخنازير، والتي تعتبر قضايا رفاهية هامة وتساهم في الخسائر المالية في تربية الخنازير. من خلال تحليل بيانات من 33,329 حيوانًا عبر ستة سلالات نقية، كان هدف الباحثين هو تقدير المعايير الجينية، وتقييم الارتباط الجيني بين نوعي التلف، وتقييم فعالية تعريفات الصفات المختلفة للاختيار الجيني. تراوحت تقديرات قابلية الوراثة لهذه الصفات بين 0.04 و0.06، مع ارتباط جيني معتدل يتراوح بين 0.41 و0.45، مما يشير إلى أن تلف الأذن والذيل هما صفات وراثية متميزة.
أظهرت دقة تقديرات قيم التربية (EBVs) لهذه الصفات مستويات معتدلة، حيث تراوحت القيم بين 0.27 و0.57، مع خطأ تشتت طفيف دون وجود انحياز ملحوظ. وجدت الدراسة أن الاختيار لتلف الأذن على المقياس الأصلي حقق أعلى استجابة جينية، بينما بالنسبة لتلف الذيل، قدم الاختيار بناءً على التلف المجموع أكبر مكسب. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن التحسين الجيني لتلف الأذن والذيل ممكن، مما يبرز أهمية استخدام المقياس الأصلي لأهداف التربية لتعزيز رفاهية الحيوان.
مقدمة
تسلط مقدمة الورقة الضوء على أهمية الخنازير في قطاع الثروة الحيوانية في الاتحاد الأوروبي، حيث يبلغ عددها 141 مليونًا وإنتاجها السنوي من اللحوم حوالي 23 مليون طن في عام 2021. تتأثر رفاهية وإنتاجية الخنازير التي تعيش في مجموعات بشكل كبير بالتفاعلات الاجتماعية، حيث تلعب السلوكيات الإيجابية والسلبية، مثل عض الذيل والأذن، أدوارًا حاسمة. يعد عض الذيل، الذي يتميز بالتلاعب السني بذيل خنزير آخر، قضية رفاهية خطيرة، مما يؤدي إلى التوتر والإصابات والخسائر الاقتصادية بسبب انخفاض زيادة الوزن وزيادة تكاليف العلاج. تتفاوت انتشار تلف الذيل بشكل كبير عبر الدراسات، متأثرة بعوامل مثل التعريفات المستخدمة وطول الذيل، في حين أن عض الأذن، على الرغم من أنه أقل دراسة، يقدم أيضًا مخاوف تتعلق بالرفاهية.
تؤكد الورقة على الحاجة إلى تدابير وقائية بديلة ضد عض الذيل، وخاصة الاختيار الجيني، حيث تم حظر قطع الذيل الروتيني في الاتحاد الأوروبي. الأبحاث الحالية حول الخلفية الجينية لسلوكيات عض الذيل والأذن محدودة، مع تقديرات قابلية الوراثة لتلف الذيل تتراوح بين 0.06 و0.16 وتقدير واحد قدره 0.46 لتلف الأذن. تهدف الدراسة إلى تقدير المعايير الجينية لتلف الأذن والذيل باستخدام نماذج جينية مباشرة، وتقييم الارتباط الجيني بين هذه الصفات، وتقييم تأثير تعريفات الصفات المختلفة على تقديرات قيمة التربية، وتحليل الاستجابات المتوقعة للاختيار. تسعى هذه الأبحاث إلى تعزيز فهم العوامل الجينية التي تؤثر على هذه السلوكيات، وهو أمر حاسم لتحسين رفاهية الحيوان وإنتاجيته في تربية الخنازير.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم استخدام مجموعة بيانات تضم 33,329 خنزيرًا من 522 والدًا و6,656 أمًا، تم الحصول عليها من 13 مزرعة نواة عبر النرويج وألمانيا وكندا. تضمنت مجموعة البيانات عوامل مختلفة مثل الجنس، وحجم القمامة، والعمر عند التسجيل، حيث تم تصنيف الخنازير لتلف الذيل والأذن في نهاية فترة الاختبار. تم تسجيل التلف على مقياس من 0 (لا يوجد تلف) إلى 3 (تلف شديد)، مما كشف أن سلالة الوالد 3 أظهرت أعلى معدل لتلف الذيل، بينما أظهرت سلالة الأم 1 أعلى معدل لتلف الأذن. احتوى ملف النسب المستخدم لحساب مصفوفة العلاقة على 50,644 سجلًا تمتد عبر ثلاثة أجيال.
لتحقق من تقديرات قيم التربية (EBVs)، استخدمت الدراسة طريقتين: التحقق المتقاطع بخمسة أضعاف والانحدار الخطي (LR) للتحقق الأمامي. سمحت طريقة الخمسة أضعاف لجميع الفئات العمرية في مجموعة التحقق، بينما ركزت طريقة LR فقط على أصغر الحيوانات، مما أدى إلى تأثيرات عشوائية مختلفة على مجموعة الأقلام وسنة-موسم القطيع. تم إجراء تعديلات على التأثيرات العشوائية في التحقق المتقاطع بخمسة أضعاف لمعالجة نقص التشتت في EBVs. أظهرت النتائج أنه بينما أسفرت كلا الطريقتين للتحقق عن تشتت مشابه، كانت دقة التقديرات أقل مع طريقة LR، على الأرجح بسبب وجود أشقاء كاملين في بيانات التدريب. تم اختبار سيناريوهات إضافية للتحقق من دقة تحقق LR، مما كشف أن دقتها كانت تقع بين السيناريوهات التي تشمل الأشقاء الكاملين والأشقاء نصف الكاملين.
النتائج
في هذا القسم، يقدم المؤلفون تقديرات المعايير الجينية لسبع تعريفات صفات، مستمدة من تحليلات داخل السلالة وعبر السلالات. توفر هذه التقديرات رؤى حول قابلية الوراثة والتباين الجيني المرتبط بكل صفة.
بعد ذلك، تستخدم الدراسة مقاييس مستمدة من النموذج، ودقة التحقق المتقاطع، والتشتت، وشدة الاختيار، والاستجابة المتوقعة للاختيار لتقييم ومقارنة فعالية تعريفات الصفات المختلفة. تهدف هذه التحليل الشامل إلى تحديد أي تعريفات الصفات توفر أكثر الرؤى الجينية موثوقية وقابلية للتطبيق للبحوث والاستراتيجيات التربوية المستقبلية.
المناقشة
في هذا القسم، يناقش المؤلفون تعريفات صفات التلف المتعلقة بإصابات الأذن والذيل في الخنازير، مقدّمين بدائل ثنائية وصفة تلخص عدد الأجزاء المتأثرة من الجسم. استخدموا نموذجًا حيوانيًا لتقدير المعايير الجينية لهذه الصفات، مستفيدين من النماذج الخطية لسهولة تنفيذها. كشفت التحليلات عن تقديرات قابلية وراثة منخفضة (تتراوح بين 0.036 و0.061) للصفات، حيث أظهرت المقياس الأصلي من 0-3 والصفات المجمعة قابلية وراثة أعلى من التعريفات الثنائية، على الرغم من أن هذه الاختلافات لم تكن ذات دلالة إحصائية. كانت الارتباطات الجينية بين صفات تلف الأذن والذيل معتدلة، مما يشير إلى أنها صفات متميزة، لكنها قد تشترك في سلوكيات أساسية مشابهة.
كما فحص المؤلفون تأثير عوامل مختلفة، بما في ذلك الجنس والعمر عند التسجيل، على صفات التلف. وجدوا تأثيرات تعتمد على السلالة للجنس على درجات التلف، حيث أظهرت الإناث تلفًا أقل في الذيل في سلالة واحدة وتلفًا أكبر في الأذن في سلالة أخرى. تؤكد الدراسة على أهمية تعريفات الظواهر، مشيرة إلى أن التلف الملحوظ قد ينشأ من أسباب متعددة، بما في ذلك النخر، مما يعقد تفسير الدوافع السلوكية. في النهاية، يدعو المؤلفون إلى استخدام الصفات متعددة المستويات بدلاً من التعريفات الثنائية في برامج التربية، حيث توفر قابلية وراثة ودقة وشدة اختيار أفضل، مما يسهل تحقيق مكاسب جينية أكثر فعالية في رفاهية الحيوان.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12711-025-00976-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40660110
Publication Date: 2025-07-14
Author(s): Bernadett Hegedűs et al.
Primary Topic: Animal Behavior and Welfare Studies
Overview
The study investigates the heritability and genetic parameters of ear and tail damage in pigs, which are significant welfare issues and contribute to financial losses in pig farming. Analyzing data from 33,329 animals across six purebred lines, the researchers aimed to estimate genetic parameters, assess the genetic correlation between the two types of damage, and evaluate the effectiveness of different trait definitions for genetic selection. The heritability estimates for these traits ranged from 0.04 to 0.06, with a moderate genetic correlation of 0.41 to 0.45, indicating that ear and tail damage are genetically distinct traits.
The accuracy of estimated breeding values (EBVs) for these traits showed moderate levels, with values ranging from 0.27 to 0.57, and a minor dispersion error with no bias detected. The study found that selecting for ear damage on the original scale yielded the highest genetic response, while for tail damage, selection based on summed damage provided the greatest gain. Overall, the findings suggest that genetic improvement for ear and tail damage is feasible, emphasizing the importance of using the original scale for breeding goals to enhance animal welfare.
Introduction
The introduction of the paper highlights the significance of pigs in the EU livestock sector, with a population of 141 million and an annual meat production of approximately 23 million tonnes in 2021. The welfare and productivity of group-housed pigs are heavily influenced by social interactions, where both positive and negative behaviors, such as tail and ear biting, play critical roles. Tail biting, characterized by the dental manipulation of another pig’s tail, poses serious welfare issues, leading to stress, injuries, and economic losses due to reduced weight gain and increased treatment costs. The prevalence of tail damage varies widely across studies, influenced by factors such as definitions used and tail length, while ear biting, though less studied, also presents welfare concerns.
The paper emphasizes the need for alternative preventive measures against tail biting, particularly genetic selection, as routine tail docking is banned in the EU. Current research on the genetic background of tail and ear biting behaviors is limited, with heritability estimates for tail damage ranging from 0.06 to 0.16 and a single estimate of 0.46 for ear damage. The study aims to estimate genetic parameters for ear and tail damage using direct genetic models, assess the genetic correlation between these traits, evaluate the impact of different trait definitions on breeding value estimates, and analyze expected responses to selection. This research seeks to enhance understanding of the genetic factors influencing these behaviors, which is crucial for improving animal welfare and productivity in pig farming.
Methods
In this study, a dataset comprising 33,329 pigs from 522 sires and 6,656 dams was utilized, sourced from 13 nucleus farms across Norway, Germany, and Canada. The dataset included various factors such as sex, litter size, and age at scoring, with pigs phenotyped for tail and ear damage at the end of the testing period. Damage was scored on a scale from 0 (no damage) to 3 (severe damage), revealing that sire line 3 exhibited the highest incidence of tail damage, while dam line 1 showed the highest incidence of ear damage. The pedigree file used for calculating the relationship matrix contained 50,644 records spanning three generations.
For validation of estimated breeding values (EBVs), the study employed two methods: five-fold cross-validation and linear regression (LR) forward validation. The five-fold method allowed for all age groups in the validation set, while the LR method focused solely on the youngest animals, leading to different random pen-group and herd-year-season effects. Adjustments were made for random effects in the five-fold cross-validation to address underdispersion of EBVs. Results indicated that while both validation methods yielded similar dispersion, the estimated accuracies were lower with the LR method, likely due to the presence of full-sibs in the training data. Additional scenarios were tested to further investigate the accuracy of the LR validation, revealing that its accuracy fell between the scenarios involving full-sibs and half-sibs.
Results
In this section, the authors present estimates of genetic parameters for seven trait definitions, derived from both within-line and across-line analyses. These estimates provide insights into the heritability and genetic variance associated with each trait.
Subsequently, the study employs model-derived metrics, cross-validation accuracy, dispersion, selection intensity, and predicted response to selection to evaluate and compare the effectiveness of the different trait definitions. This comprehensive analysis aims to identify which trait definitions yield the most reliable and applicable genetic insights for future research and breeding strategies.
Discussion
In this section, the authors discuss the definitions of damage traits related to ear and tail injuries in pigs, introducing binary alternatives and a trait summarizing the number of affected body parts. They employed an animal model to estimate genetic parameters for these traits, utilizing linear models for their ease of implementation. The analysis revealed low heritability estimates (ranging from 0.036 to 0.061) for the traits, with the original 0-3 scale and summed traits showing higher heritability than binary definitions, although these differences were not statistically significant. Genetic correlations between ear and tail damage traits were moderate, indicating they are distinct traits, yet potentially share similar underlying behaviors.
The authors also examined the impact of various factors, including sex and age at scoring, on damage traits. They found significant line-dependent effects of sex on damage scores, with gilts showing less tail damage in one line and more ear damage in another. The study emphasizes the importance of phenotype definitions, noting that observed damage may arise from multiple causes, including necrosis, which complicates the interpretation of behavioral motivations. Ultimately, the authors advocate for the use of multilevel traits over binary definitions in breeding programs, as they provide better heritability, accuracy, and selection intensity, thereby facilitating more effective genetic gains in animal welfare.