Estimation of environmental effects and genetic parameters for somatic cell score, stress and immunological traits in Holstein cattle

Milk yield and its quality traits determine the dairy enterprise profitability and sustainability. Milk quality traits including somatic cell counts (SCC) is an upcoming economic challenge for dairy farming community in Korea. This study estimated the effect of parity, stage of lactation (early, mid and late lactation) on SCC, stress (blood cortisol) and immunity (blood IgG, lymphocyte and neutrophil) traits, their heritabilities and genetic correlations between them. SCS and blood neutrophil count were significantly affected by both parity and stage of lactation, however; IgG was affected by only stage of lactation, and blood cortisol and lymphocyte were not affected by both factors. The SCS has shown increasing trend with the parity, however; the difference between first and second parity, second and third parity were not significant. The SCS in early (≤90 days) and late lactation (181≤days) were higher than that of mid lactation (91～180 days). Cortisol concentration in blood was lowest in fourth parity, however; the differences among the first three parties were not significant. The IgG was higher in fourth parity compare with first parity however; all other comparisons were noted non-significant. The IgG concentration was significantly higher in early lactation than those of mid and late lactation. The blood lymphocytes were decreased with increasing parity however the differences beyond second parity were not significant. The neutrophils were increased with the increasing lactation stage however; the difference between early and mid lactation was not significant. Although heritability of SCS was still lower, but it was meaningful value (0.09) and may be considered to improve milk quality. The genetic correlations between SCS and cortisol (-0.96), and lymphocyte (-0.76) were highly negative. Heritability of cortisol was low, however genetic correlations between cortisol and lymphocyte (0.79) was highly positive. IgG with medium heritability was correlated negatively with lymphocyte (-0.88) and neutrophil (-0.98). Lymphocyte was lowly heritable and highly correlated with neutrophil concentration (0.87).This study suggested that cortisol, IgG, lymphocyte and neutrophil being positively genetically correlation with somatic cell score could be used as alternative traits to enhance milk quality in Holstein cattle. Further studies are warranted to estimate genetic relationships between immunological and production traits to increase the genetic merit of Holstein cows for milk yield, to improve animal health and economic viability under intensive management system.

젖소에 있어서 원유 중 체세포수, 스트레스 및 면역물질에 대한 환경효과와 유전모수 추정

본 시험은 유질에 영향을 미치는 체세포수에 대하여 영향을 미칠 것으로 생각되는 면역물질에 대한 환경효과와 유전모수를 추정하고자 축산연구소에서 사육하고 있는 착유우를 공시하여 이들의 혈액과 우유 시료를 채취하여 조사 분석하였다. 분만산차는 체세포수와 호중구에 영향을 미치는 것으로 나타났고(p<0.01), 비유기는 체세포수와 IgG, 호중구에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 하지만 코티솔과 림프구는 산차와 유기에 의하여 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 체세포수의 산차간 비교에서 1, 2, 3 산차간에는 차이가 없었으나 4산차 이상에서는 높아지는 경향이 있어 3산차 이하와 비교 할 시에 유의적인 차이가 있었고 유기별 비교에서는 비유초기(90일 이하)와 비유후기(181일 이후)가 비유중기(91～180) 보다 높게 나타났다. 코티솔은 체세포수의 산차 성적과 마찬가지로 3산차 이하와 4산차 이상 간에 차이가 있었고 비유기별 성적에서는 높아지는 것처럼 보이나 차이는 없었다. 면역물질인 IgG는 1산차와 4산차 이상의 비교에서만 차이가 있었고 유기에서는 비유 초기가 비유 중기와 후기에 비하여 높은 결과를 보였고 림프구는 1산차와 4산차 이상 간에 차이가 있었으나 유기간에는 차이가 없었다. 호중구는 산차가 증가할수록 감소하는 경향으로 2산차 이하와 3산차 이상간에 차이가 있었으며 비유중기 까지는 차이가 없었고 비유 후기에는 높게 나타났다. 체세포수의 유전력은 낮은 수준이지만 유질 개량을 위하여 의미 있을 정도로 높게 추정되었으며 코티솔, 림프구와 부의 높은 유전상관을 보였다. 코티솔의 유전력은 비교적 낮은 수준이었고 림프구, 호중구간의 정의 상관관계를 보였다. IgG의 유전력은 중 정도를 보였으며 림프구와 호중구와는 높은 부의 유전상관을 보였다. 림프구는 높은 유전력을 보였고 호중구와도 높은 유전적 상관을 보였다. 호중구는 체세포수와 비슷한 수준의 유전력을 나타내었다. 이상의 연구 결과에서 코티솔, IgG, 림프구, 호중구가 체세포수와 유전적으로 높은 상관관계를 가지고 있어 우유 품질 개선에 중요한 형질임을 알 수 있었다. 또한 농가의 사육규모가 증가하고 두 당 생산성이 더욱 증가함에 따라 생산성과 질병을 동시에 고려하는 젖소개량 관련 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.