wskaźnikowej dla cech funkcjonalnych niskiej odziedziczalności, czy cech związanych z rozrodem. Ale jak słusznie konstatuje Autorka uzyskane wyniki

Transkrypt

1 Recenzja rozprawy doktorskiej Pani mgr inż. Katarzyny Rzewuskiej pt." Zmienność zawartości mocznika w mleku krów rasy polskiej olsztyńsko-fryzyjskiej oraz jej związki z cechami użytkowymi" wykonana w Katedrze Genetyki i Podstaw Hodowli Zwierząt Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Promotorem rozprawy jest dr hab. Tomasz Strabel. Od wielu lat poziom mocznika stanowi ważny element oceny użytkowej bydła mlecznego i jest zestawiany z innymi informacjami próbnego udoju, co daje szansę wykorzystania w różnego rodzaju analizach. Mocznik jest tworzony w wątrobie z amoniaku, nie przetworzonego na białko bakterii żwacza. Za pośrednictwem nerek jest usuwany z organizmu, jednakże pewna jego część trafia do gruczołu mlekowego. Niektórzy autorzy wskazują, że poziom mocznika w mleku powinien oscylować w granicach do 300 mg/l, przy zawartości białka w granicach 3,2-3,6 %. Poziom mocznika może dostarczyć wielu cennych informacji dla hodowcy. Wysoki jego poziom to przede wszystkim sygnał do zmniejszenia w paszy białka - szybko rozkładanego przez bakterie żwacza, bądź do zwiększenia węglowodanów fermentujących w żwaczu, to także prawdopodobieństwo wzrostu komórek somatycznych oraz niebezpieczeństwo uszkodzenia wątroby. Niski poziom to możliwość wystąpienia zaburzeń metabolicznych i wskazówka o niedoborze związków azotowych ulegających rozkładowi w żwaczu w stosunku do dostarczonej energii. Dane te mogą przyczynić się do zmniejszenia kosztów związanych z żywieniem. Zmiany poziomu mocznika i amoniaku to także pewne perturbacje rozrodowe, powodujące zaburzenia w funkcjonowaniu jajników, zmniejszenie koncentracji progesteronu, pogorszenie przeżywalności zarodków czy zapalenia błony śluzowej macicy. Określenie poziomu mocznika można także wykorzystać celem ograniczenia zanieczyszczeń środowiska (mniej azotu). Na poziom mocznika w mleku, obok żywienia, wpływa szereg czynników jak wydajność krowy, czas pobrania próby, wiek krowy, temperatura i inne. Doktorantka podejmując badania nad poziomem mocznika w mleku postanowiła sprawdzić wpływ różnych czynników poza genetycznych, oszacować odziedziczalność a także korelacje genetyczne z cechami użytkowymi, w kontekście ewentualnego włączenia poziomu mocznika do programu hodowlanego rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej, celem poprawy dokładności oceny cech funkcjonalnych. 1

2 Biorąc pod uwagę znaczenie mocznika uważam, że podjęte przez Doktorantkę badania były uzasadnione, a spodziewane efekty to cenny wkład w doskonalenie hodowli bydła mlecznego Polsce. Rozprawa doktorska stanowi zestaw 3 artykułów (2 z nich zostały opublikowane, a trzeci przyjęty do druku) obejmujące wyżej wspomnianą tematykę. Pani mgr inż. Katarzyna Rzewuska jest wraz ze swoim promotorem pierwszą współautorką tych prac, przy czym jej udział stanowi aż 75%. Doktorantka przedstawiła opracowanie prezentowanych badań w postaci "Zbiorczego omówienia wyników". Wyróżnić w nim można: - streszczenie w języku polskim i angielskim (2 strony), streszczenia artykułów (3 strony), wstęp (4 strony), hipoteza badawcza i cel badań (1 strona), materiał badawczy (5 stron), metody badawcze (1 strona), wyniki (6 stron), dyskusja (6 stron), wnioski (1 strona), literatura (5 stron) - 46 pozycji. Łącznie opracowanie liczy 34 strony, bez stron tytułowych, podziękowań i spisu treści. W zestawieniu tym znalazło się również 14 rycin (w tym schematów) oraz 3 tabele. Na zakończenie Doktorantka załączyła 3 wyżej wspomniane publikacje wraz z określeniem udziału własnego w każdej z nich. Pani mgr inż. Katarzyna Rzewuska jest stypendystką projektu "Wsparcie stypendialne dla doktorantów na kierunkach uznanych za strategiczne z punktu widzenia rozwoju Wielkopolski", współfinansowanego przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego. Doktorantka w swoich badaniach uwzględniła bardzo duży zestaw danych z lat obejmujący pierwotnie 56,7 mln próbnych udojów. Po zastosowaniu określonych kryteriów zbiór ten ograniczony został do prawie 14 mln rekordów pochodzących od l miliona krów. Dane te były dodatkowo preparowane do celów szacowania komponentów wariancyjnych jak również cech rozrodczych w powiązaniu z poziomem mocznika (358 tys. krów). Uzyskane na podstawie tak licznej populacji wyniki nie budzą zastrzeżeń. We wstępie autorka przedstawiła krótką charakterystykę mocznika z rycinami własnymi prezentującymi schemat jego przemian w organizmie oraz schemat ujmujący czynniki oddziałujące na jego poziom. Autorka zaznaczyła także analogię pomiędzy poziomem mocznika i wydajnością mleka, co uzasadnia wykorzystanie podobnych modeli. Zaznaczyła także różnice w krzywych poziomu mocznika występujące pomiędzy populacjami bydła holsztyńskiego (kanadyjska, amerykańska, czeska, chińska) i innymi czynnikami, co wymusza niejako zobrazowanie tego przebiegu w warunkach polskich. Ponieważ wiele doniesień sugeruje powiązanie poziomu mocznika z cechami reprodukcyjnymi Autorka uzasadnia podjęcie takich analiz na dostępnych danych z polskiej hodowli. 2

3 Hipoteza badawcza została postawiona prawidłowo. Weryfikacja wykonana w oparciu o powszechnie stosowane modele. Cele badań przedstawione klarownie w powiązaniu z poszczególnymi artykułami. W materiale badawczym Pani mgr inż. Katarzyna Rzewuska uściśliła populację badawczą przedstawiając konkretne warunki edycji danych. Szczególnie rozbudowana została część poświecona rejestracji temperatury powietrza z poszczególnych regionów kraju i powiązarnu Jej z konkretnymi stadami, co wymagało benedyktyńskiej zawziętości. W metodach badawczych autorka przedstawiła skrótowo programy z jakich korzystała do poszczególnych analiz. Wyniki stanowią podsumowanie tego, co Doktorantka opisała już w publikacjach. Poziom mocznika w trzech laktacjach kształtował się przeciętnie powyżej 200 mgli jednakże jego zmienność była bardzo duża dla każdego dnia (odchylenie standardowe w granicach 100 mg/l). Poziom mocznika wzrastał latem i wczesną wiosną, zwiększał się także wraz ze wzrostem temperatury. Autorka stwierdziła, że poziom mocznika w mleku wzrasta od 3.1 mgli do 4.3 mgli (w zależności od średniej wydajności stada) przy wzroście dziennej wydajności mleka o 1 kg. Poziom mocznika w ciągu roku utrzymywał się na zbliżonym poziomie w stadach o wysokiej i średniej produkcyjności, natomiast tam gdzie wydajność dzienna była naj niższa poziom mocznika był zróżnicowany. Autorka zaznacza, że największa część wariancji związana była z efektem dnia doju w stadzie, a średnia dzienna odziedziczalność dla badanych laktacji wynosiła ok. 0.2, przy czym występowały jej pewne zróżnicowania w zależności od fazy laktacji (h 2 wzrasta wyraźnie w końcowym okresie laktacji). Korelacje genetyczne pomiędzy poziomem mocznika w danym dniu a poziomem mocznika w pozostałe dni laktacji wahały się na poziomie Uśrednione korelacje genetyczne pomiędzy poziomem mocznika a innymi cechami użytkowymi były raczej niskie, natomiast dość zróżnicowane jeżeli chodzi o poszczególne fazy laktacji, przy czym z wydajnością mleka, zawartością białka i tłuszczu korelacje te były ujemne. Doktorantka stwierdziła także niezbyt wysokie korelacje genetyczne pomiędzy poziomem mocznika a wybranymi cechami rozrodu. Jednakże można zauważyć pewną tendencję w pierwszej części laktacji przy wysokim poziomie mocznika również pozytywnie zaznaczają się cechy rozrodcze - wyższa skuteczność inseminacji oraz krótszy czas usługi. Tendencja ta zmienia się w drugiej części laktacji. W dyskusji Autorka przytoczyła szereg opracowań z najnowszych publikacji światowych obejmujących analizowane zagadnienie. Szczególną rolę w kontekście otrzymanych wyników odgrywa fakt uwzględnienia poziomu mocznika jako cechy 3

4 wskaźnikowej dla cech funkcjonalnych niskiej odziedziczalności, czy cech związanych z rozrodem. Ale jak słusznie konstatuje Autorka uzyskane wyniki nie dają jednoznacznych podstaw do zastosowania tej cechy w tym kontekście. Analiza poziomu mocznika to wciąż niewyczerpane źródło do oceny zbilansowania dawki pokarmowej, przy czym ważną rolę odgrywa tutaj możliwość wyeliminowania wpływu poza żywieniowych czynników oddziałujących na poziom mocznika (dzień laktacji, miesiąc kalendarzowy, temperatura powietrza oraz średnia wydajność mleka w stadzie). Niestety wysoki udział efektu dnia doju (powyżej 40%) to przede wszystkim specyficzne warunki środowiskowe i kontrola tego czynnika stanowi pewien mankament oddziaływania na poziom mocznika. Niemniej jednak nawet takie ujęcie daje szansę zastosowania skorygowanych wartości mocznika, a tym samym dokładniej szej analizy zbilansowania dawki pokarmowej i innych cennych wskazówek dla hodowcy. W rozdziale wnioski Doktorantka zawarła swoje przemyślenia i propozycje, niejako kwintesencję opublikowanych badań. Moje uwagi i zapytania: 1) W modelu uwzględniono wielomiany Legendre'a, w zależności od kontekstu. Czy w opracowaniu można podać ich stopień i jeżeli to możliwe uzasadnić dlaczego właśnie takiego stopnia wielomian został wybrany. 2) Na ogół w tego typu modelach (dla mleczności, a Autorka na takich modelach się wzorowała) wyróżnia się grupę genetyczną krów w zależności od udziału genów hf. Dlaczego Autorka nie uwzględniła tego elementu w modelu? 3) Rozdział "Literatura" proponuję zmienić na "Piśmiennictwo". - w spisie piśmiennictwa nie ma pozycji Rajala-Schultz i wsp. 2001, których Autorka cytuje w opracowaniu na stronie 13.19; - w "Dyskusji" str pozycja Miglione i wsp. należy dopisać rok (wg mnie 2007); - str Kadarmiden i wsp. jest umieszczony z rokiem 2003 a w spisie z 2000?; - są podane dwie publikacje Jagusiak 2005a i Jagusiak 2005b, a w spisie jest tylko jedna. - cytowany jest Ghisai i wsp. 2011, a brak w spisie piśmiennictwa; - str Bastion i wsp. jest z rokiem 2010, a w spisie są dwie pozycje lecz z rokiem 2012 i w spisie publikacja Butler i wsp powtarza się dwukrotnie 4) Ponadto chciałby zwrócić uwagę na niefortunne, w moim odczuciu, określenia 4

5 "korelacja pozytywna" i "negatywna" niosące w sobie pewien ładunek emocjonalny; pozostałbym więc przy określeniu "dodatnia" i "ujemna", a ewentualne konotacje przedstawił w inny sposób. 5) proszę o komentarz do niejasnego dla mnie określenia str "liczba komórek somatycznych została poddana transformacji do zawartości komórek somatycznych" Czy można to wyjaśnić? 6) str na przedstawionym schemacie (ryc. 4) uwzględnione zostały 3 inseminacje. Ponieważ często jest tak, że inseminuje się krowę do skutku i tych inseminacji może być więcej - czy Autorka brała pod uwagę takie krowy czy też zostały one wyeliminowane, może 3 inseminacja oznaczała inseminowanie krowy 3 razy i więcej? czy 7) Autorka zaznacza, że temperatura ma duży wpływ na poziom mocznika. Analizując temperatury w ciągu roku Autorka wyklucza jednak powiązanie wzrostu temperatury i poziomu mocznika ze stresem cieplnym. Zaznacza, że powiązanie poziomu mocznika z temperaturą powinno zostać określone w sposób bardziej szczegółowy w konkretnej oborze w warunkach w jakich zwierzęta są utrzymywane. Tę część należałoby w bardziej klarowny sposób wyjaśnić, czy rzeczywiście temperatura przyczynia się do wzrostu poziomu mocznika czy też nie, czy być może chodzi o inne czynniki współoddziałujące z temperaturą na mocznik. I chyba byłoby to zagadnienie na kolejna pracę. 8) Po co uwzględniano indeks TRI, o którym Autorka pisze na stronie 19, czy był gdzieś analizowany i wykorzystany? 9) Jak wyjaśnić dodatnią korelację genetyczna pomiędzy poziomem mocznika a skutecznością inseminacji w pierwszej fazie laktacji, a następnie ujemna korelacje w dalszym przebiegu laktacji. Na ogół wyższy poziom mocznika powoduje, że przedostaje się on do macicy powodując często zamieranie zarodków, a tym samym obniżając skuteczność. Podobnie można to odnieść do okresu usługi. 10) Autorka wspomina, że wykorzystywała też programy własne napisane w języku PERL. Jest to bardzo cenna informacja wskazująca na umiejętność, podnoszącą ocenę pracy i Doktorantki, i według mnie należy uzupełnić o jakie programy chodzi. 11) na str jest "zawartość mocznika wzrasta o 1,3 mg/l przy wzroście dziennej wydajności mlecznej o 1 kg". Raczej powinno być 3.1 mg/l do 4,3 mg/l w zależności od wydajności stada (według artykułu l)? 12) Autorka proponuje, w związku z wpływem wielu czynników na poziom mocznika, wprowadzenie tzw. "poprawionego mocznika", który zostałby uzyskany przez wyeliminowanie niektórych czynników. Czy nie byłoby lepsze wprowadzenie zamiast 5

6 poziomu mocznika innego wskaźnika uwzględniającego zawartością białka? poziom mocznika w powiązaniu z 13) Rozdział "Wnioski" zmieniłbym na "Stwierdzenia i wnioski" ewentualnie na.podsumowanie''. W części tej dwa pierwsze wnioski to według mnie są stwierdzenia. Trzeci wniosek można uznać za pewien postulat, natomiast co do czwartego wniosku to trudno powiedzieć. 14) Autorka analizuje "poziom mocznika", który później określa także jako "zawartość mocznika", co w moim odczuciu w kontekście mleczności kojarzy się z zawartością białka i tłuszczu, a więc procentowym udziałem, w związku z czym proponowałbym pozostać przy poziomie mocznika czy średnim poziomie mocznika Te uwagi nie umniejszają rangi pracy jaką wykonała Pani mgr inż. Katarzyna Rzewuska, i w większości nadają się tylko do niewielkiej korekty przedstawionego przez Autorkę zestawienia. Oczywistym jest, że najważniejszym elementem są 3 artykuły, w których Doktorantka jest pierwszą współautorką. Są to prace opublikowane w czasopismach z Listy Filadelfijskiej o wysokim IF, wynoszącym odpowiednio 0.591, 1.902, oraz (łączny IF = 3.307). Pani mgr inż. Katarzyna Rzewuska opublikowała te prace w okresie 3 lat, co bardzo dobrze świadczy ojej umiejętnościach i możliwościach. W artykułach tych opisała poziom mocznika w kontekście różnych cech użytkowych i rozrodczych oraz czynników środowiskowych wyczerpując to zagadnienie. Reasumując stwierdzam, że Pani mgr inż. Katarzyna Rzewuska spełnia warunki określone w ustawie z 14 marca 2003 roku o stopniach naukowych i tytule naukowym (Dz.U. Nr 65, poz. 595) z późniejszymi zmianami (z 18 marca 2011) stawiane kandydatom ubiegającym się o uzyskanie stopnia doktora. W związku z czym, przedkładam Wysokiej Radzie Wydziału Medycyny Weterynaryjnej i Nauk o Zwierzętach Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu wniosek o dopuszczenie Pani mgr inż. Katarzyny Rzewuskiej do dalszych etapów przewodu doktorskiego. Prof. dr hab. Wilhelm Grzesiak 6