Nella specie bovina lo stress da caldo è causa di ingenti perdite economiche dovute a calo di produzione e della performance riproduttiva. La condizione di stress da caldo può essere definita come l’incapacità dell’animale di dissipare il calore endogeno e/o esogeno in eccesso al fine di mantenere la fisiologica temperatura corporea. Se da un lato è possibile evidenziare e misurare gli effetti dello stress termico negli animali in produzione, non è invece scontato poter quantificare la capacità degli animali di tollerarlo; ciò rende particolarmente difficile attuare una selezione genetica basata su questo tratto.

Alcuni parametri, quali la temperatura corporea e la frequenza respiratoria, sono influenzati dalle condizioni ambientali e mostrano una certa ereditabilità, oltre che una associazione con SNP (single-nucleotide polymorphism, mutazioni puntiformi del DNA, NDR) e altri geni possibili candidati per la selezione. Tuttavia, l’inclusione di questi indicatori di tolleranza al caldo in piani di selezione su vasta scala è molto costosa e complessa. Un’alternativa potrebbe essere rappresentata dalla misurazione della produzione lattea in corso di stress termico, in quanto la produzione giornaliera e le informazioni climatiche quali il THI (temperature humidity index) rappresentano dati di facile reperibilità.

In termini statistici, la tolleranza allo stress da caldo può essere rappresentata secondo un modello lineare descritto dal THI e dal carattere fenotipico considerato; in alternativa la variabile ambientale THI è considerata zero quando THI < THI0 (dove THI0 rappresenta il THI di termoneutralità per la specie bovina) e come differenza tra THI e THI0 quando THI > THI0. In genere la condizione di termoneutralità per la bovina corrisponde ad un THI di 72. Altri studi hanno impiegato la curva di lattazione come indicatore di tolleranza allo stress da caldo in corrispondenza di vari THI. I risultati di questi lavori hanno spesso restituito una correlazione negativa tra il potenziale genetico per la produzione e la tolleranza alle temperature ambientali elevate (tra -0.75 e -0.85). Si ipotizza che l’elevata produzione lattea comporti una maggiore produzione endogena di calore per l’aumentato metabolismo e questo rende molto difficile selezionare le bovine per la resistenza allo stress da caldo senza incorrere in penalizzazioni dal punto di vista produttivo.

In questo studio è stato impiegato un metodo statistico di analisi multivariata PCA (principal component analysis) per estrarre dal database delle curve di lattazione degli indicatori di tolleranza allo stress da caldo. È stata anche condotta una indagine GWAS (genome-wide association study) tramite un chip per SNP di media densità (50k) per indagare l’associazione di queste variabili con polimorfismi nel DNA.

Il database era costituito da 590.174 record riguardanti la produzione giornaliera, la percentuale in grasso e proteine e la conta delle cellule somatiche (SCC) di 39.261 Frisone Italiane di primo, secondo e terzo parto provenienti da 484 aziende; i dati si riferivano a lattazioni chiuse tra il 2001 ed il 2007. Le informazioni circa il THI derivavano da stazioni metereologiche distanti non più di 5 Km dall’azienda considerata. I dati erano analizzati statisticamente attraverso un modello lineare di tipo misto; le curve di lattazione erano stratificate secondo il THI e si estraevano le informazioni circa i tori padri delle bovine. Attraverso la procedura di analisi statistica multivariata PCA si ottenevano dei record per ogni toro che erano quindi considerati come fenotipi nuovi per le analisi genomiche GWAS.

Derivation and genome-wide association study of a principal component-based measure of heat tolerance in dairy cattle

Macciotta NPP et al.

Dairy Sci. 100:4683-4697

https://doi.org/10.3168/jds.2016-12249