Что такое геномная оценка животных

Геномная селекция в разведении КРС

Оценка племенных качеств животных по генотипу (+ аудио)

В рамках выставки «Агроферма»-2013 прошел научный семинар «Геномная селекция в разведении крупного рогатого скота. Мировой опыт и использование в России». Сегодня мы расскажем о нем чуть подробнее.

Геном коровы расшифрован

В Голландии уже давно разработана система раннего прогнозирования генетических возможностей быков. И хоть в России о ней стало известно пять лет назад, сегодня еще мало кто действительно владеет этим вопросом в полной мере.

Быки, которых завозит Россия из Канады, Голландии и других стран Европы уже имеют геномную оценку, но грамотно воспользоваться этой информацией могут в нашей стране лишь единицы.

Ромейн Дассонневиль (Romain Dassonneville) – кандидат с/х наук, специалист по геномной селекции, генетическому моделированию, оценке и статистике выступил на семинаре с докладом об основных принципах геномной оценки бычков. Приводим здесь наиболее интересные фрагменты его выступления:

Методы оценки селекционного материала

Если говорить о геномной оценке, стоит сначала упомянуть о других методах, используемых в селекции КРС.

Сначала нам необходимо было решить, как выбрать тех животных, которые нам интересны. Ведь для выбора необходимо сравнить их.

Например, у нас два быка, дочери одного с продуктивностью 7,5 тысяч кг, другого – с продуктивностью 2 тысячи. На первый взгляд кажется, что тут все очевидно – следует выбрать быка, чьи дочери более продуктивны.

Но если мы будем ориентироваться только на производство молока, мы можем ошибиться. Поскольку как ни смотри на быков, не найти таких, все потомство которых дает молоко одинаково.

Когда же мы рассмотрим условия, в которых эти дочери содержались, то можем делать дальнейшие выводы. К примеру, дочери быка «А» живут на ферме с отличными условиями и высококачественным кормом. Здесь продуктивность может зависеть от условий содержания. Если условия разные, сделать выбор в пользу какого-нибудь быка уже не так просто.

Немаловажно также учитывать влияние коровы. Мы используем быков, дочери которых дают 9 тысяч кг, но один был использован на корове, дающей в среднем 8 тысяч, а другой – 11 тысяч.

Так что, если смотреть только на продуктивность дочерей – сделать действительно правильный выбор очень сложно.

Поэтому, для комплексной достоверной оценки нам необходима статистическая модель, объясняющая влияние окружающей среды и всех индивидуальных родственных связей. Сейчас во всем мире для этого используется метод BLUP.

Геномная оценка

Американская компания разработала чип, доступный для генотипирования у животных. Это позволяет определять генотип животного при исследовании его крови В чипе – 54 тыс маркеров, охватывающих все хозяйственно-полезные признаки животных, необходимые для селекционной работы. Метод позволяет прогнозировать необходимые признаки у животных даже при отсутствии информации о их предках.

Традиционная схема селекционного отбора по потомству выглядит следующим образом: Мы выбирали быков по хорошим родителям, когда они рождались, выращивали их до двухлетнего возраста, после чего брали у них спермодозы для получения потомства в хозяйствах. И только после того, как их дочери начинали производить молоко, быку-производителю можно было дать оценку. Продолжительность цикла составляла пять лет. Разумеется, в эффективности этого метода никто не сомневается, но он слишком длительный и очень затратный.

Геномный отбор все значительно упрощает. Уже после рождения у бычков можно взять кровь и сделать полную геномную оценку. И использовать такого быка можно сразу, как только он начнет производить семя. Геномный отбор намного дешевле, не нужно ждать 5 лет, а значит можно сэкономить на содержании быка все это время.

Чтобы делать генетическое улучшение популяции, необходима надежная оценка, высокая степень наследования и небольшой интервал между поколениями. Если сравнить геномный отбор и традиционную селекцию, по уровню качества потомства он практически такой же надежный, но более быстрый – здесь меньше интервал между поколениями. Геномный отбор может ускорить генетический прогресс.

У быков, которые оценивались по потомству, достоверность характеристик 80% и более, если смотреть достоверность индексов молодого бычка, у которого оценка только геномная, здесь достоверность 65-70% в зависимости от характеристик.

При оценке только по селекции и родословной достоверность не более 30%.

Чтобы создать геномную оценку необходимо:

Прежде всего – стандартная популяция животных – это популяция, у которой уже есть хорошая оценка по потомству. Быки, имеющие поколение дочерей, генотип которых также уже изучен. Такая популяция служит для создания таблицы сравнительных характеристик по маркерам. Когда есть и таблица и популяция, можно произвести генотипирование или геномную оценку у кандидатов и искать гены, которые приносит узкая геномная селекция.

Итак, оценка состоит из следующих этапов:

1. Хороший контроль продуктивности коров;

2. Оценка быков по потомству методом BLUP;

3. Информация о геномной оценке стандартной популяции – самый важный этап, позволяющий посмотреть влияние маркеров на хозяйственно-полезные признаки популяции;

4. Геномная оценка кандидатов в популяции;

5. Считывание индексов и отбор лучших быков для селекции.

Необходима информация о родословной, о фенотипе (по дочерям) и информацию по маркерам (из анализа крови), после этого идет отбор и тестирование различных моделей, существующих в мире.

Стандартные популяции мира

Стандартная популяция необходима для создания сравнительной таблицы. Чем она больше, тем информация по геномной оценке достовернее. К примеру, если мы рассматриваем только 4 тысячи животных, достоверность будет 40-50%, если 5 тысяч – достоверность приближается к 70%. Это самая важная задача – создать большую стандартную популяцию.

В Европе мы это сделали совместно с другими странами – у нас есть информация о животных совместной европейской популяции. В нее входят Германия, Франция, Скандинавия, Дания, Швеция, Испания, Польша и многие другие. В популяцию входят 25 тысяч быков с оценкой по потомству и геномной оценкой. А все новые геномные быки, которые есть в Европе, оцениваются и сравниваются с этой популяцией.

Северо-Американская популяция животных объединяет всех быков из США и Канады. Сегодня их стандартная популяция – 18,5 тысяч быков.

Romain Dassonneville – кандидат с/х наук, специалист по геномной селекции, генетическому моделированию, оценке и статистике

А знаете ли вы, что коров можно приучить есть сорняки? Читаем здесь

Источник

Геномная селекция получила широчайшее распространение в молочном скотоводстве. C 2009 года США, Канада и ряд других стран используют её в качестве официальной оценки племенной ценности поголовья КРС. Безусловно, что сегодня геномная селекция является основой для успешной селекционной работы и что именно с ней связаны последние качественные успехи в сфере молочного животноводства.

Сейчас в мировой практике активно используют селекцию с помощью полиморфизма единичного нуклеотидного сайта (SNP). SNP обычно представлен 2-аллельной системой однонуклеотидного сайта ДНК-последовательности. В особенностях последовательности четырех нуклеотидов отражаются отличия отдельных животных, популяций, пород. SNP распределены по всему геному, по сути, это генетические маркеры, ряд из которых связан с качественными и количественными признаками особей. Отбор по таким маркерам стали называть геномной селекцией (Genomic Selection,GS). В основе системы отбора животных по методу геномной селекции — прогноз племенной ценности производителей с использованием единичных полиморфизмов, достоверно коррелирующих с хозяйственно полезными признаками.

Чтобы оценить влияние на уровень продуктивности того или иного признака, для каждого полиморфизма разрабатывается математическая модель. Разработка проходит на стандартной или референтной популяции. Референтная популяция — группа животных (в основном быков-производителей), прошедших оценку по качеству потомства и имеющих высокие и достоверные значение племенной ценности. Наряду с оценкой по потомству и происхождению быки из референтной популяции прошли генотипирование SNP. Чем больше референтная группа, тем точнее геномные племенные оценки.

Главное преимущество геномной селекции перед традиционными методами — возможность оценивать телят уже при рождении и отбирать по признакам, измерение которых проблематично. К таким признакам относится, например, устойчивость к заболеваниям.

Достоверность геномных племенных оценок составляет 60-70% против 30-40%, которые обеспечивает оценка по родословным (данные Канадской Ассоциации молочного скота). Еще один весомый плюс геномной селекции — экономия средств на проверку быков по качеству потомства и выбраковка около 30% неперспективных животных еще до их включения в проверку. Эксперты сообщают, что экономия средств от применения геномной селекции по сравнению с традиционной, достигает 92%.

Что с эффективностью? Опыт Германии с голштинскими племенными быками показал: точность метода по некоторым показателям (удой, продукция белка и жира) увеличивается в два и более раз.

Оценка племенной ценности голштинского скота в Германии

Особенно быстро накапливается информация про голштинскую породу, что объясняется её широкой распространенностью по всему миру, наличием подробных записей за последние десятилетия и системы международного обмена данными о быках молочных пород Interbull. Центр Interbull используется для перевода племенной оценки из системы одной страны в другую. Международная кооперация позволяет увеличивать численности референсной популяции и тем самым повышать точность геномной оценки.

Мировыми лидерами по внедрению геномной оценки являются США и Канада. Два главных фактора ускорения генетического прогресса — более высокая точность геномного прогноза и интенсификация использования молодых быков. Данные Канадской ассоциации молочного скота свидетельствуют, что геномная оценка достовернее оценки по качеству потомства на 32%. Применяя геномную оценку, животноводческие хозяйства все больше включают в селекцию молодых телок и быков, прошедших геномную оценку.

В США геномная оценка сейчас осуществляется по более чем 30 признакам. Достигнутая точность оценки по разным признаками составляет от 0.15 до 0.69. Канадские фермеры все чаще отдают предпочтение молодым, генетически оцененным быкам. Это сокращает интервал между поколениями и позволяет каждый год увеличивать генетическую ценность поголовья.

В мировой практике параллельно совершенствуются продуктивные показатели скота и методы их реализации через кормовую базу и условия содержания. По данным HolsteinFoundation среда очень сильно влияет на телосложение, молочную продуктивность и другие признаки. Фактически реализация генетического потенциала молочной продуктивности на 75% зависит от среды и условий содержания.

Поэтому импортирование в Россию эмбрионов и семени высокопродуктивных животных должно идти в комплексе с использованием лучших мировых селекционных достижений и обязательно — улучшением условий содержания, количественных и качественных характеристик кормовой базы. При этом использование импортной спермопродукции безусловно необходимо, так как селекция в животноводстве — процесс длительный.

Чтобы внедрить в нашей стране геномную селекцию, нужна кооперация на общенациональном уровне. Реализация проекта потребует значительных средств на подготовку кадров и оборудование, а также скоординированных усилий всех сторон, в том числе и государственных органов. Необходимо также создать национальную породную ассоциацию, которая постоянно бы вела работу по выявлению и оценке ключевых признаков, определяющий ценность КРС. Разработка национального геномного индекса ценности молочного скота позволит российским племенным организациям на равных конкурировать с зарубежными.

Пока же мы предлагаем российским молочным хозяйствам воспользоваться достижениями американской компании ST Genetics, которая оказывает поддержку в геномной оценке стада во всех странах. Мы представляем мирового лидера в сфере высокой генетики КРС в России, обращайтесь!

Источник

Как геномная оценка быков ускоряет генетический прогресс в молочном животноводстве?

В 2004 году ученым удалось осуществить секвенирование генома коровы. Через 3 года после этого стартовали работы по геномной оценке быков. Они произвели настоящую революцию в племенном животноводстве. Сейчас геномная оценка широко применяется в США, Канаде, европейских странах. В России пока в недостаточной степени.

Компания «БулСелектСервис» представляет в РФ передовые западные технологии в разведении КРС. У нас вы можете купить семя и эмбрионы, полученные от животных, уже имеющих высокую геномную оценку. И заказать проведение геномной оценки в вашем хозяйстве. Чтобы начать совместную работу, позвоните нам или отправьте заявку на обратный звонок. Давайте вместе создавать будущее вашего стада!

Немного статистики

Чемпионами по количеству молока сейчас являются коровы из Северной Америки. В 2015 году в США в год от одной коровы получали порядка 11 000 литров молока, в Канаде — 10 000 с небольшим. В европейских странах показатели скромнее, от 7410 до 9330. В России в том же году средняя норма надоев составляла 4134 литра. Разница налицо. А ведь еще несколько десятилетий назад она не наблюдалась в таких масштабах. Одна из ключевых причин этой разницы — использование в Америке и в чуть меньшей степени в Европе современных методов геномной селекции.

Для производителей молока в США, Канаде, Голландии, Великобритании метод геномной оценки — рутинный процесс, стандартная составляющая развития.

Суть метода

В каждой клетке коровы три десятка хромосом, включая X и Y, которые отвечают за гендерные аспекты. Хромосомы содержат молекулы ДНК, те в свою очередь состоят из прикрепленным к молекулярным цепочкам пар нуклеотидов. Нуклеотиды — их около 3 миллиардов — обозначаются буквами A, C, G, Т и содержат закодированную информацию обо всем теле животного. Различия в последовательностях между особями одной и той же породы говорят о преимуществах или недостатках животного относительно других.

Чтобы получить информацию о геноме, у коровы берут образец крови, тканей, шерсти или семени. Из них извлекают молекулу ДНК, которую затем анализируют на различия в последовательностях, распределенных по хромосомам особи. Величина различий — один нуклеотид или SNP, «снип»). В анализе используются десятки тысяч маркеров, они охватывают все необходимые для селекционной работы хозяйственно-полезные признаки коров.

Связи между заложенными маркерами SNP и функционально важными генами, которые наблюдались у предков животного, не меняются поколениями. Таким образом, геномная оценка позволяет заглянуть в будущее молодой особи. Мало того, метод дает возможность прогнозировать те или иные признаки у быков, даже когда информация о предках отсутствует.

Формула племенного индекса TPI, которая использована в оценке быков из нашего каталога, включает в себя более 35 хозяйственно полезных признаков — молочную продуктивность, длительность продуктивной жизни, легкость стельности, легкость отелов, легкость усвояемости корма, крепость конституции, индекс фертильности дочери и др.

Геномная оценка Vs. традиционная оценка по качеству потомства

Традиционная схема селекционного отбора по качеству потомства в общем виде такая:

Продолжительность цикла таким образом составляет 5 лет. Эффективность традиционного метода не вызывает сомнений. Но длительность и высокая затратность тоже очевидны.

Геномный отбор лишен указанных недостатков. Взять кровь и провести геномную оценку можно уже после рождения бычка. Как только животное достигает половой зрелости, оно готово для использования в воспроизводстве. При этом по надежности современные методы геномной оценки не уступают традиционному отбору по потомству.

Геномный отбор обходится намного дешевле отбора по качеству потомства — нет необходимости ждать 5 лет, экономятся средства на содержание животного в этот период.

Что дает геномная оценка быков-производителей?

Ускорение генетического прогресса

Хозяйствам, которые специализируются на выращивании быков-производителей и производстве генетического материала, не нужны годы на то, чтобы убедиться в прогнозируемых качествах того или иного животного. Благодаря геномной оценке испытательный период составляет несколько дней. За счет этого значительно расширяется линейка используемых быков, расширяется ассортимент для конечного потребителя. Стоимость спермопродукции становится ниже, т.к. в структуре цены больше нет затрат на содержание производителей, которые по итогам проверки на дочерях показывают плохие результаты.

Возможность индивидуального отбора быков по признакам, необходимым владельцам скота

Интересы и потребности хозяйств, занимающихся молочным и мясным животноводством, стремительно меняются. Сегодня владельцы могут быть заинтересованы в одних характеристиках, завтра — в других. Использование спермопродукции геномных быков открывает беспрецедентные перспективы в ускорении генетического прогресса стада и повышении прибыли хозяйства. Особенно если использовать семя и/или эмбрионы сразу от нескольких племенных быков-производителей в соответствии с селекционными целями животноводческого предприятия. Такой подход обеспечивает самые широкие возможности в обеспечении генетического разнообразия и контроле инбридинга.

С удовольствием поможем подобрать спермопродукцию, оптимально соответствующую вашим задачам!

Источник

Геномная оценка племенной ценности коров – популярность набирает обороты

Что произошло в мире – в сентябре 2020 года были опубликованы очередные рейтинги молодых женских особей голштинской породы:

DENOVO SEMINOLE 2067-ET

Seminole x Skywalker x Franchise

De Novo Genetics LLC

HOLLERMANN FB 664486-ET

Paco x Achiever x Profit

Faria Brothers Dairy

CLEAR-ECHO MAXIMUS 5088-ET

Maximus x Frazzled x Silver

Clear Echo Farm LLC

Fortnite x Marius x Delta

Fallout x AltaSohot x Resolve

Entity x Spectre x Powerball-P

BOGHILL GLAMOUR HEROIC A ETRU

Herioc x Achiever x Dancer

Boghill & Glamour (UK)

HUL-STEIN SWEET BREEZER

Breezer x Flagship x Rubicon

Herioc x Dynamo x Supershot

Herioc x Dynamo x Supershot

Команда «Агроплем» рада, что эта тенденция не обходит стороной и российские фермы. Для этой статьи мы подготовили свой ТОП российских животных, которых вы теперь можете найти в глобальных базах данных:

Dynamo x Myth x Mccutchen

Kennedy x Altaeverglade x Altasuperb

ЗАО «Совхоз Имени Ленина»

Denver x Ferdinand x Tango

Altaturnkey x Altaitos x Manifold

VH Bahrain x VH Bernell x Ole

Если проводить прямое сравнение приведенных «топов», то может сложиться впечатление, что у нас все довольно плачевно с племенной работой. На мой взгляд, это ошибочная точка зрения, т.к. большинство наших клиентов – это прогрессивные молочные фермы, ключевой профиль деятельности которых – это производство сырого молока. На этапе запуска комплексов их собственники при выборе скота опирались на мнение собственных специалистов, а также фактическом предложении и рекомендациях продающей стороны. Т.е. отбор шел в лучшем случае на основании анализа родословных и экстерьерной оценке нетелей, т.к. на тот момент инструмент геномной оценки племенной ценности либо был не доступен, либо был не понятен для покупающей стороны. Тем не менее, работа российских селекционеров и возможно некая толика везения, помогли найти очень достойных представителей голштинской популяции на территории России. Про дочек «ЭкоНива-АПК-холдинг» под кличками «Конни» и «Моника» вы читали в нашей предыдущей публикации.

Сегодня мы хотели бы рассказать о животном, которое вошло в ТОП 3 животных, оцененных в нашей лаборатории. Это животное принадлежит одному из ведущих предприятий нашей страны из Московской области – ЗАО «Совхоз имени Ленина». Это предприятие было одним из первых хозяйств, которое начало с нами тесное плодотворное сотрудничество и сейчас они тестируют весь свой молодняк ежемесячно и используют полученную геномную оценку для дальнейшего совершенствования своего поголовья. Как мы видим – работа не идет в пустую и хозяйство уже сейчас обладает животными с племенной ценностью мирового уровня.

Комментарий от эксперта по племенной работе (Григорий Афанасьев, руководитель племенного отдела ООО «Альта Дженетикс Раша»:

«Согласно результатам генотипирования, корова 4517 имеет весьма неплохие показатели ожидаемой пожизненной прибыли. На фоне сегодняшней среднестатистической чистопородной голштинки она не особенно выделяется по удою, но имеет отличный потенциал по содержанию в молоке жира и белка – они заметно выше, чем средний потенциал голштинской породы. При этом она не теряет в фертильности, ее показатели более чем соответствуют среднему и даже имеют пусть и малозаметное, но превосходство.

Экстерьер животного получился весьма предсказуемым и полностью соответствует ожиданиям по родословной. 4517 пошла в своего отца KENNEDY в части небольшого роста, ширины грудной клетки и телосложения. От него же по всей видимости идет и умеренная склонность к серповидности задней конечности. В то же время вид задней конечности сзади у нее больше в отца матери, быка AltaEVERGLADE – здесь его влияние всегда было трудно перебить.

Генетику вымени пока нельзя назвать выдающейся. Но племенная работа не прекращена, и я уверен, что в будущем поколении это будет исправлено. Всегда можно найти, над чем поработать, и благодаря проведенному лабораторией «Агроплем» генотипированию здесь мы точно знаем, над чем именно. Расчет показывает, что инбридинг у этой коровы ожидался около 7,4%. Однако фактически сложившийся при слиянии яйцеклетки и наиболее удачливого спермия инбридинг составил 3,1%. Это означает, что следующее поколение будет сделать принципиально иным достаточно легко.

Показатели здоровья также весьма неплохи. Повышенная ожидаемая продолжительность жизни и жизнеспособность достигаются главным образом за счет несколько повышенной устойчивости к кетозу и маститу. Но в то же время ее геном в части обеспечения отличной соматики молока не отличается от среднего – пожалуй, здесь также есть над чем поработать. Таким образом, теперь мы точно знаем, какой бык нужен этой корове.»

Комментарий от Екатерины Ногиновой: главного селекционера ЗАО «Совхоз им. Ленина»):

Команда «Агроплем» очень рада, что большинство наших клиентов используют системный подход при внедрении инструмента геномной оценки племенной ценности животных на своих фермах, а не занимаются поиском счастливого «лотерейного билета» в виде супер-выдающегося животного. На мой взгляд, именно такой подход даст дополнительную долгосрочную экономическую эффективность прогрессивным животноводам нашей страны за счет более точной селекции стада.

На какие моменты важно обращать внимание при рассмотрении кейса по внедрению геномных технологий на своей ферме:

Текущий уровень воспроизводства в стаде. Если у вас достаточно молодняка и вы можете себе позволить активную зоотехническую выбраковку – геномная оценка поможет вам в этом.

Генетический прогресс вашего стада. Если вы доите от 8 тыс. литров молока на голову и хотите расти дальше – с геномной оценкой можно существенно ускорить свой прогресс.

Решите какая геномная оценка вам подходит – сегодня можно опираться на многолетний опыт развитых стран и их базисы, либо строить свою систему оценки внутри предприятия. На наш взгляд, более оптимальным и оперативным будет первый подход, вы сможете получить максимально достоверную и развернутую картину по вашему стаду уже примерно через 2-3 месяца после начала отбора биоматериала. Второй подход, основываясь на опыте нашей молочной лаборатории и общем понимании нашей действительности, позволит включить данные с Вашей фермы в геномную оценку и дать Вам больше информации на выходе, но является более длительным по срокам процессом и требует более серьезного подхода к сбору фенотипических данных.

Оцените вашего поставщика генетики или консультанта по селекции – может ли он сделать подбор быков, основываясь на результатах геномной оценки?

Выбирайте лабораторию, внесенную в реестр племенных предприятий РФ – зачем платить дважды за подтверждение происхождения?

Остались вопросы – мы готовы на них ответить.

Рукин Илья Владимирович Заведующий лабораторией молекулярно-генетической экспертизы

Источник