การศึกษาลักษณะทางพันธุกรรมของโคพื้นเมืองไทยด้วยข้อมูลจีโนมสำหรับการ สร้างฝูงนิวเคลียส

บทคัดย่อ

โคพื้นเมืองไทยเป็นโคที่ได้มีการเลี้ยงดูอยู่ทั่วไนประเทศไทยมาเป็นเวลานานแล้ว มีลักษณะเด่นที่แตกต่างกันตามภูมิภาคต่างๆ เนื่องจากวิวัฒนาการในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อม และการคัดเลือกตามธรรมชาติ หากมีความเข้าใจถึงพันธุกรรมโคพื้นเมืองมากขึ้นจะช่วยในการวางแผนในการสร้างฝูงนิวเคลียสเพื่อการอนุรักษ์และการพัฒนาปรับปรงพันธุ์เชิงการค้าในอนาคตอย่างยั่งยืน ดังนั้นวัตถุประสงค์ของการวิจัยครั้งนี้เพื่อศึกษาลักษณะพันธศาสตร์ประชากรและความหลากหลายทางพันธุกรรมของโคนเมืองไทยโดยใช้เครื่องหมายพันธุกรรม (Single nucleotide polymorphisms, SNPs) สำหรับระบุความแตกต่างทางพันธุกรรม ประกอบด้วย 2 กิจกรรมหลัก คือ 1) ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อลักษณะการเจริญเติบโดและการสืบพันธุ์ของโคพื้นเมืองไทย และ 2) ความหลากหลายทางพันธุกรรมของโคพื้นเมืองไทยโดยใช้เครื่องหมายพันธุกรรม SNPs โดยทำการศึกษาในประชากรโคพื้นเมืองภาคเหนือ (ขาวลำพูน) โคพื้นเมืองภาคกลาง โคพื้นเมืองอีสาน และโคพื้นเมืองภาคได้ (โคชน) ที่เลี้ยงภายในศูนย์วิจัยและบำรุงพันธุ์สัตว์ของสำนักพัฒนาพันธ์สัตว์ กรมปศุสัตว์ ข้อมูลฟีโนไทป์ และข้อมูลพันธุ์ประวัติของโคพื้นเมืองไทยที่ใช้ในการศึกษาเป็นข้อมูลที่ได้เก็บรวมรวมไว้ในฐานข้อมูล e-breeding โดยเป็นข้อมูลลักษณะการเจริญเติบโต (ได้แก่ น้ำหนักแรกเกิด (BW) น้ำหนักเมื่อหย่านม (200 วัน) (W2) และน้ำหนักเมื่ออายุ 1 ปี (400 วัน) (W4)) และลักษณะสัดส่วนของร่างกาย (ได้แก่ ความสูง (HI) ความยาวลำตัว (BI.) และความยาวรอบอก (HG)) ที่เกิดระหว่างปี พ.ศ. 25333 - 2565 จำนวน 17,041 ตัว และข้อมูลลักษณะทางการสืบพันธุ์ (ได้แก่ อายุแม่เมื่อคลอด) ที่เกิดระหว่างปี พ.ศ. 2543 - 2564 จำนวน 1,537 ตัว ข้อมูลพันธ์ประวัติจะเป็นข้อมูลที่ย้อนกลับไป 3 ชั่วอายุ ส่วนข้อมูลจีโนไทป์สำหรับใช้ศึกษาลักษาลักษณะ พันธศาสตร์ประชากรและความหลากหลายทางพันธุกรรมได้จากการตรวจหาข้อมูลความแตกต่างทางพันธุกรรมในระดับจีโนมด้วย Illumina BovineSNP50 BeadChip (Illumina Inc., San Diego, CA, USA) เวอร์ชัน 3 จากตัวอย่างดีเอ็นเอที่สกัดได้จากเลือดหรือน้ำเชื้อของโคพื้นเมืองไทยสายพันธุ์ต่างๆที่ได้การสุ่มเก็บจำนวน 30 ตัว/กลุ่ม ทั้งเพศผู้และเพศเมีย และโคพันธ์อื่นที่ใช้ศึกษาเปรียบเทียบ ได้แก่ โคพันธ์บีฟมาสเตอร์ บราห์มัน ชาฮิวาล แองกัส ชาร์โลเลย์ หลังจากผ่านการควบคุมคุณภาพของ SNPs แล้ว มีข้อมูล SNPs ที่เหลือเข้าวิเคราะห์ทั้งหมด 41,679 SNPs จากจำนวนสัตว์ทั้งหมดที่มีจีโนไทป์ 798 ตัว การวิเคราะห์ข้อมูลทางสถิติ ประกอบด้วย 1) การวิเคราะห์ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อลักษณะการเจริญเติบโด สัดส่วนร่างกาย และลักษณะการสืบพับพันธุ์ ด้วยการวิเคราะห์ generalized linear model (GLM) และเปรียบเทียบค่าเฉลี่ยระหว่างกลุ่มด้วยวิธี Least Significant Difference 2) การวิเคราะห์อิทธิพลของความร้อนต่อลักษณะการเจริญเติบโดของโคพื้นเมือง และ 3) การวิเคราะห์ความหลากหลายทางพันธุกรรม เช่น Heterozygosity, Runs of homozygosity (ROH) and genomic inbreeding, Linkage disequilibrium (LD) และ Effective population size (Ne) ผลการศึกษาพบว่าสายพันธุ์ และปีเกิด มีอิทธิพลต่อทุกลักษณะที่ศึกษา ฤดูกาลเกิดมีอิทธิพลต่อน้ำหนักตัว สัดส่วนของร่างกายเมื่อแรกเกิด สัดส่วนของร่างกายเมื่ออายุ 200 วัน ความสูงและความยาวลำตัวเมื่ออายุ 400 วัน และน้ำหนักตัว ความยาวรอบอก ความสูงลำตัวเมื่ออายุ 600 วัน เพศมีอิทธิทธิพลต่อความยาวลำตัวเพียงลักษณะเดียว ขณะที่ทุกปัจจัยที่ศึกษา (สายพันธุ์ ปีเกิด ฤดูกาล) มีอิทธิพลต่ออายุเมื่อให้ลูกตัวแรกเมื่อพิจารณาน้ำหนักตัวและสัดส่วนของร่างกายในแต่ละสายพันธุ์พบว่ามีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ (P<0.05) ขณะที่น้ำหนักตัวและสัตส่วนของร่างกายของเพศผู้และเพศเมียในแต่ละสายพันธุ์ไม่แตกต่างกัน และเมื่อพิจารณาอายุเมื่อให้ลูกตัวแรกในแต่ละสายพันธุ์พบว่าโคพื้นเมืองภาคกลางมีค่าเฉลี่ยต่ำสุด ส่วนปีเกิดของโคพื้นเมืองแต่ละสายพันธุ์ไม่มีผลต่ออายุเมื่อให้ลูกตัวแรกค่า Temperature humidity index (THI) เป็นค่าความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมและความชื้นสัมพันธ์ที่เป็นตัวบ่งชี้ถึงการเกิดภาวะเครียดเนื่องจากความร้อนของสัตว์ พบว่าในทุกภาศของประเทศไทยจะมีค่าเฉลี่ย THI เริ่มมีค่าสูงขึ้นในช่วงเดือนมีนาคมจนถึงเดือนกรกภาคม และมีค่าเฉลี่ยต่ำสุดในช่วงเดือนธันวาคม และมกราคม และพบว่า TH! ส่งผลกระทบต่อน้ำหนักที่อายุ 200 วันในโคพื้นเมืองภาคกลาง (D<0.05) โดย THI ที่เพิ่มขึ้น 1 หน่วย ส่งผลให้น้ำหนักตัวลดลง 1.5635 kg และมีค่าจุดวิกฤติของการเกิดความเครียดเนื่องจากความร้อน (THI threshold) เท่ากับ 80.80 จากข้อมูลจีโนม (SNP-arrays) ที่เกี่ยวข้องในการศึกษานี้มีข้อดีหลายประการในการประเมินความหลากหลายของสายพันธุ์โคพื้นเมืองไทย เช่น การหลีกเลี่ยงอคดีในการตรวจสอบ และเนื้อหาข้อมูลที่มากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ พารามิเตอร์ต่างๆ เช่น heterozygosity, runs of homozygosity (ROH) และ genomic inbreeding, Linkage disequilibrium (LD) และ effective population size (Ne) สามารถวัดได้เพื่อปิดเผยความหลากหลายทางพันธุกรรมระหว่างและภายในสายพันธุ์โคพื้นเมืองไทย จากการศึกษาพบว่าค่าพารามิเตอร์ความหลากหลายทางพันธุกรรมของประชากรโคพื้นเมืองไทยมีสัดส่วนของ SNP แบบ polymorphic ในระดับปานกลาง มีค่า 52.4% ในภาคใต้ถึง 65.5% ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ นอกจากนี้ ภาคใต้ยังแสดงค่าประมาณเฮเทอโรไซโกชิตีที่สังเกตได้สูงสุด (0.279 +0.007) ในขณะที่ภาคตะวันออกเฉียงเหนือแสดงค่าดำสุด (0.2490 + 0.012) นอกจากนี้ ภาคใต้ยังมีเฮเทอโรไซโกชิตีที่คาดหวังสูงสุด (0.2731 + 0.0002) ในขณะที่ภาคตะวันออกเฉียงเหนือต่ำสุด (0.2490 + 0.00.004) ซึ่งบ่งชี้ว่าภาคตะวันออกเฉียงเหนือมีความหลากหลายทางพันธุกรรมต่ำกว่า จากแผนภาพต้นไม้มีสอดคล้องกับ PCA โดยสามารถระบุแยกโคพื้นเมืองได้สองกลุ่ม ระหว่างกลุ่มที่ 1 (ภาคได้) และกลุ่มที่ 2 (ภาคกลางภาคเหนือ และภาคตะวันออกเฉียงเหนือ) ภาคกลางใกล้ชิดกับโคภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ระดับความเลือดชิดอยู่ในระดับปานกลางในสายพันธุ์โคที่ศึกษามีค่าตั้งแต่ 0.057 + 0.046 (ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ) ถึง 0.094 + 0.070 (ภาคกลาง) ส่วนค่า Ne ที่ 5 ชั่วรุ่นในอดีตมีค่าสูงสุดเท่ากับ 110 ในโคพื้นเมืองภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ตามด้วยโคพื้นเมืองภาคภาคใต้ (104) ในขณะที่ Ne มีค่าตำเท่ากับ 69 และ 64 ในโคพื้นเมืองภาคกลาง และภาคเหนือ ตามลำดับ โดยค่า Ne มีค่ามากขึ้นเมื่อจำนวนชั่วรุ่นในอดีตมากขึ้น ผลจากการศึกษาครั้งนี้มีส่วนช่วยในการวางยุทธศาสตร์การจัดการและการอนุรักษ์ที่เหมาะสม หลีกเลี่ยงการสูญเสียความผันแปรทางพันธุกรรมในพันธุ์เหล่านี้ และนำไปใช้ในการปรับปรุงฝูงนิวเคลียสในอนาคต ข้อเสนอเพิ่มเติมคือความจำเป็นที่ต้องเร่งวางแผนการจัดการในด้านพันธุ์โคพื้นเมืองในภาคกลาง ซึ่งพบปัญหาเลือดชิด คำสำคัญ: ความหลากหลายทางพันธุกรรม โคพื้นเมืองไทย ฝูงนิวเคลียส ลักษณะการเจริญเติบโด ลักษณะ ทางการสืบพันธุ์ สนิปส์

คำสำคัญ