DOI: https://doi.org/10.3389/fanim.2025.1678538
تاريخ النشر: 2026-01-26
المؤلف: Lucas Venegas وآخرون
الموضوع الرئيسي: إدارة الأمراض في تربية الأحياء المائية والميكروبيوتا
نظرة عامة
في العقود الأخيرة، أدت التقدمات في التغذية وإدارة الصحة والتربية الانتقائية إلى تعزيز كبير في إنتاج البروتين في أنظمة الثروة الحيوانية والمصايد العالمية. لقد حولت دمج البيانات الجينومية، وخاصة لوحات تعدد الأشكال النوكليوتيدية الفردية الكثيفة (SNP)، توقع الصفات، مما يسمح بتقدير أكثر دقة لقيم التربية للصفات المعقدة مثل النمو، وعائد الذبائح، ومقاومة الأمراض. ومع ذلك، تواجه الصناعة الآن تحديات تتعلق بكفاءة الإنتاج، والاستدامة البيئية، وظهور الأمراض.
تشير الأبحاث إلى أن التباينات في الميكروبيوم المرتبط بالمضيف تتوافق مع التنوع الظاهري، مما يمكن أن يساعد في توقع الصفات المعقدة في الثروة الحيوانية والمصايد. لقد أظهر دمج البيانات الجينومية للمضيف مع بيانات الميتاجينوم الميكروبي وعدًا في تحسين دقة التوقع وتسريع المكاسب الجينية. يقدم هذا الاستعراض مفاهيم مثل “الميكروبيالية”، التي تقيس التباين الظاهري المنسوب إلى الميكروبيوم، و”الهولوبيا”، التي تأخذ في الاعتبار المساهمات المشتركة لتباين المضيف والميكروبيوم. ويؤكد على الحاجة إلى منهجيات مبتكرة في جمع البيانات، والنمذجة، والحساب لتضمين معلومات الميكروبيوم بشكل فعال في طرق الاختيار الجينومي. بالإضافة إلى ذلك، يناقش الإمكانية للتدخلات الميكروبية، بما في ذلك الهندسة والتعديل الغذائي، لتعزيز برامج التربية التي تهدف إلى اختيار الهولوبينوتات المثلى.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على التقدمات الكبيرة في إنتاج البروتين العالمي، الذي بلغ 361 مليون طن من الثروة الحيوانية و185 مليون طن من المصايد في عام 2022. على مدى الستين عامًا الماضية، تحسنت الصفات الاقتصادية ذات الصلة مثل معدل النمو وإنتاج الحليب بنسبة 20-30% بسبب التحسينات في التغذية، والسيطرة على الأمراض، والوراثة. ومع ذلك، تواجه صناعة إنتاج الحيوانات الآن تحديات جديدة تتعلق بكفاءة الإنتاج، وتأثير البيئة، ورفاهية الحيوانات، وإدارة الأمراض. لمعالجة هذه القضايا، يُقترح دمج معلومات الميكروبيوم في ممارسات التربية الانتقائية كمسار واعد للابتكار.
تناقش الورقة الاعتماد التقليدي على البيانات الظاهرية والنسلية في تربية الحيوانات، مع التأكيد على إمكانيات المعلومات الجينومية الكثيفة المستمدة من تعدد الأشكال النوكليوتيدية الفردية (SNP) لتعزيز التقييمات الجينية. يمكن أن يؤدي دمج ملفات الميكروبيوم في طرق الاختيار الجينومي إلى تحسين دقة تقديرات قيمة التربية وتسريع التقدم الجيني للصفات المعقدة. يتم تقديم مفهومي “الميكروبيالية” و”الهولوبيا” لوصف مساهمات تباين الميكروبيوم والتأثير المشترك للوراثة المضيفة وتباين الميكروبيوم، على التوالي، على التباين الظاهري. يهدف الاستعراض إلى استكشاف الحالة الحالية، والفرص، والتحديات المتعلقة بدمج بيانات الميكروبيوم في تربية الحيوانات، مع مراعاة أيضًا الآثار الأخلاقية والتنظيمية المرتبطة بالتلاعب بالميكروبيوم واستراتيجيات التربية.
مناقشة
تؤكد قسم المناقشة في ورقة البحث على الدور الكبير للميكروبيوم في تشكيل الأنماط الظاهرية للمضيف عبر أنواع حيوانية مختلفة، بما في ذلك الثروة الحيوانية والأسماك. يسلط الضوء على التفاعلات الديناميكية بين المكونات الميكروبية وخلايا المضيف، والتي تسهم في صفات ظاهرية متنوعة مثل الفسيولوجيا، والتمثيل الغذائي، والمناعة، والتغذية، مما يؤثر في النهاية على لياقة المضيف. تشير الأدلة إلى أن التباينات في تركيب الميكروبيوم تتوافق مع الاختلافات الظاهرية، حيث تؤثر أنواع ميكروبية معينة على صفات مثل كفاءة التغذية وإنتاج الميثان في الماشية والخنازير. على سبيل المثال، تم تحديد بعض الأجناس البكتيرية، مثل *Butyrivibrio* و*Lactobacillus*، كمؤشرات رئيسية لكفاءة التغذية والصحة في هذه الأنواع.
علاوة على ذلك، يناقش القسم تأثير التباين الجيني للمضيف على تركيب الميكروبيوم، مشيرًا إلى أن العوامل الجينية يمكن أن تمثل جزءًا كبيرًا من تنوع الميكروبيوم في الثروة الحيوانية. تشير هذه التفاعلات إلى أنه يجب أخذ كل من وراثة المضيف وخصائص الميكروبيوم في الاعتبار في برامج التربية لتعزيز الصفات ذات الأهمية الاقتصادية. يتم تقديم مفهوم الهولوبينوتات، مع التأكيد على المساهمات الجينية المشتركة للمضيفين والميكروبيومات المرتبطة بهم في التباين الظاهري. يقترح المؤلفون أن دمج بيانات الميكروبيوم في نماذج الاختيار الجينومي يمكن أن يحسن التوقعات للصفات المعقدة، مما يعزز استراتيجيات التربية في الزراعة والمصايد. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية فهم تفاعلات المضيف والميكروبيوم لتحسين صحة الحيوانات وإنتاجيتها.
DOI: https://doi.org/10.3389/fanim.2025.1678538
Publication Date: 2026-01-26
Author(s): Lucas Venegas et al.
Primary Topic: Aquaculture disease management and microbiota
Overview
In recent decades, advancements in nutrition, health management, and selective breeding have significantly enhanced protein production in global livestock and aquaculture systems. The incorporation of genomic data, particularly dense single nucleotide polymorphism (SNP) panels, has transformed trait prediction, allowing for more precise estimation of breeding values for complex traits such as growth, carcass yield, and disease resistance. However, the industry now faces challenges related to production efficiency, environmental sustainability, and the emergence of diseases.
Research indicates that variations in host-associated microbiomes correlate with phenotypic diversity, which can aid in predicting complex traits in livestock and aquaculture. The integration of host genomic data with microbial metagenomic data has shown promise in improving prediction accuracy and accelerating genetic gains. This review introduces concepts such as microbiability, which quantifies the phenotypic variance attributed to the microbiome, and holobiability, which considers the combined contributions of host and microbial variance. It emphasizes the need for innovative methodologies in data collection, modeling, and computation to effectively incorporate microbiome information into genomic selection methods. Additionally, it discusses the potential for microbiome interventions, including engineering and dietary modulation, to enhance breeding programs aimed at selecting optimal holobionts.
Introduction
The introduction of the research paper highlights significant advancements in global protein production, which reached 361 million tons from livestock and 185 million tons from aquaculture in 2022. Over the past 60 years, economically relevant traits such as growth rate and milk yield have improved by 20-30% due to enhancements in nutrition, disease control, and genetics. However, the animal production industry now faces new challenges related to production efficiency, environmental impact, animal welfare, and disease management. To address these issues, the integration of microbiome information into selective breeding practices is proposed as a promising avenue for innovation.
The paper discusses the traditional reliance on phenotypic and genealogical data in animal breeding, emphasizing the potential of dense genomic information derived from single nucleotide polymorphisms (SNP) to enhance genetic evaluations. Incorporating microbiome profiles into genomic selection methods could improve the accuracy of breeding value estimations and accelerate genetic progress for complex traits. The concepts of “microbiability” and “holobiability” are introduced to describe the contributions of microbiome variance and the joint influence of host genetics and microbiome variance, respectively, to phenotypic variation. The review aims to explore the current state, opportunities, and challenges of integrating microbiome data into animal breeding, while also considering ethical and regulatory implications associated with microbiome manipulation and breeding strategies.
Discussion
The discussion section of the research paper emphasizes the significant role of the microbiome in shaping host phenotypes across various animal species, including livestock and fish. It highlights the dynamic interactions between microbial components and host cells, which contribute to diverse phenotypic traits such as physiology, metabolism, immunity, and nutrition, ultimately affecting host fitness. Evidence indicates that variations in microbiome composition correlate with phenotypic differences, with specific microbial taxa influencing traits like feed efficiency and methane production in cattle and pigs. For example, certain bacterial genera, such as *Butyrivibrio* and *Lactobacillus*, have been identified as key indicators of feed efficiency and health in these species.
Furthermore, the section discusses the influence of host genetic variation on microbiome composition, noting that genetic factors can account for a substantial portion of microbiome diversity in livestock. This interplay suggests that both host genetics and microbiome characteristics should be considered in breeding programs to enhance traits of economic importance. The concept of holobionts is introduced, emphasizing the combined genetic contributions of hosts and their associated microbiomes to phenotypic variation. The authors propose that integrating microbiome data into genomic selection models could improve predictions of complex traits, thereby advancing breeding strategies in agriculture and aquaculture. Overall, the findings underscore the importance of understanding host-microbiome interactions to optimize animal health and productivity.