История развития цивилизации изобилует примерами, когда человек длительное время не может поверить в одну из вновь появившихся идей или технологий. Но проходит определенный период воплощения этой мечты в реальность, и мы уже не представляем без нее свою жизнь.

Как и благодаря чему появился метод геномной оценки животных?

Всего лишь 12 лет назад учеными была расшифрована структура ДНК человека, и вот уже в 2004 году секвенсирован геном коровы, а через три года после этого события начаты работы по геномной оценке быков.

В каждой клетке тела коровы имеется 30 хромосом, включая X и Y, отвечающие за гендерные аспекты. В них содержатся молекулы ДНК, состоящие из пар нуклеотидов, прикрепленных к молекулярным цепочкам и обозначаемых латинскими буквами A, C, G,Т.

В трех миллиардах нуклеотидов закодирована информация обо всем теле коровы, и различия в их последовательностях между животными одной и той же породы – это именно то, что дает преимущество одной особи относительно других.

Для получения информации о геноме животного у него берется образец крови, шерсти, тканей или семени, из которых извлекается молекула ДНК. После этого она помещается на микросхему, которая анализирует различия в вышеупомянутых последовательностях величиной в один нуклеотид (иначе SNP – «снип»), равномерно распределенных по хромосомам животных.

Поскольку связи между маркерами SNP и функционально важными генами, наблюдаемыми у предков животного, остаются на протяжении нескольких поколений, мы, можем заглянуть в будущее молодого животного.

Несмотря на таинственное название, геномная оценка в целях селекции – достаточно простая вещь. В прошлом, все, что мы знали о генетическом потенциале молодого животного, происходило из усредненных показателей его родителей. Эти показатели представляли собой просто среднее значение прогнозируемой передающей способности родителей животного и у нас не было возможности определить, какие гены унаследовало молодое животное: лучше или хуже этого среднего. У нас не было иного выбора, кроме как ждать два года до того, как корова покажет себя в работе или – в случае с быками – пять лет, пока начнут лактацию их дочери.

Инбридинг раньше определялся по данным родословной, а теперь – по гомозиготности, измеряемой по образцу ДНК.

Живейший интерес вызывает создание недорогих систем анализа генома животных (например, ремонтных телок) в условиях племенного и, или товарного хозяйства.

И такие системы уже успешно работают. Так с тех пор, как в 2009 г. появился микрочип для геномного анализа плотностью 50 000 снипов, племпредприятие «Си-Ар-Ай» (США) проводит анализ всех женских особей, участвующих в программе ядерного стада «Дженезис». В это число вошло уже 479 животных.

Еще одна интересная возможность – разработка программ закрепления, основанных на результатах анализов ДНК, а не на родословной или оценке телосложения. Кроме того, необходимо подчеркнуть, что эффект использования геномной оценки проявляется в основном в голштинской породе, тогда как для остальных пород он не столь значителен. У джерсеев выигрыш в достоверности оценки при использовании геномного анализа в два раза меньше, чем у голштинов, а у браун-швицов им можно вообще пренебречь.

Что дает использование геномной оценки быков-производителей?

1.      Ускорение генетического прогресса.

Теперь племенным организациям, выращивающим быков – производителей и производящим генетический материал, нет необходимости ждать 4 года для того, чтобы убедиться в прогнозируемой передающей способности того или иного быка. Указанный испытательный период сократился до 3 дней, что позволяет значительно расширить линейку используемых быков, расширить ассортимент их выбора. Снижается стоимость спермы, так как в общей структуре затрат резко уменьшается та часть, которая связана с содержанием и выращиванием производителей, показавших в дальнейшем плохие результаты по итогам проверки на дочерях.

2. Возможность специализированного отбора быков по признакам, необходимым владельцам скота в условиях стремительно меняющихся интересов и потребностей.

Геномные быки дают беспрецедентную возможность ускорять генетический прогресс стада и повышать прибыль животноводческого предприятия. Наилучший подход к использованию геномных быков – это использовать семя сразу нескольких таких производителей, соответствующих селекционным целям хозяйства. Тем самым вы получите в свое распоряжение больше возможностей для контроля инбридинга и обеспечения бóльшего генетического разнообразия.

И, если раньше аналитик-селекционер по племенным быкам носил с собой сводки учета продуктивности и генетических прогнозов, то теперь – конверты с образцами шерсти животных.

Что дает использование геномной оценки телочек?

Компания «Си-Ар-Ай» (США) разработала программное средство, Calf Math™ («Каф-Мат»), которое легко может быть использовано в сочетании с анализом генома для ускорения генетического прогресса поголовья. При помощи геномного анализа животноводы смогут выделять в своем стаде группы наиболее генетически ценных телок в раннем возрасте, после чего при помощи средства «Каф-Мат» (представляющего из себя расчетную таблицу со встроенными формулами, заполняемую данными пользователя), они смогут решать, каким образом использовать различные возможности использования семени быков, чтобы достичь своих селекционных целей и повысить прибыльность предприятия.

Производители молока в США уже давно используют метод геномной оценки телочек на своих предприятиях.

Алгоритм действий владельцев животных при этом достаточно прост. В случае, если геномные исследования показали высокую продуктивность исследуемой телочки в будущем, она оплодотворяется сексированным семенем с высокой племенной ценностью. Также такие животные активно используются для получения эмбрионов с дальнейшей трансплантацией их коровам – реципиентам. Таким образом, происходит очень активное и, самое главное, быстрое внедрение указанных селекционно-генетических достижений на практике, что позволяет в максимально короткие сроки получать дополнительную прибыль.

Если же анализ ДНК показал, что на высокую молочную продуктивность животного в дальнейшем рассчитывать не приходиться, телка осеменяется спермой мясных быков в целях получения кроссбредного потомства для откорма.

Насколько точна геномная оценка?

Для того, чтобы оценить точность геномной оценки, ее обычно сравнивают с результатами оценки по дочерям и делают соответствующие выводы.

Отчет, приведенный ниже, демонстрирует минимальные средние изменения оценок от предсказанной по геному до момента получения официальной оценки, основанной, главным образом, на данных о дочерях.

В двух таблицах ниже приведены средние изменения оценок по мере получения геномными быками оценки по итогам лактации дочерей. Анализ включает данные о быках, оцененных по геному в августе 2010 г. и на сегодня имеющих данные, о как минимум, 40 дочерях для оценки продуктивности и 10 дочерях для оценки телосложения.

Например, как показывает таблица 1, индекс пожизненной прибыли быков-производителей к моменту получения ими оценки по дочерям, в целом по отрасли, снижается, в среднем, на 29 долларов. Эта информация основывается на изучении оценок более чем 2100 быков, получивших оценку, в среднем, по 105 дочерям.

Таблица 1.

Среднее по отрасли изменение оценок геномных быков к моменту получения ими оценки по дочерям 

Таблица 2 показывает, что оценка типа за тот же период снижается у них, в среднем, на 0,2 пункта (по 1500 быкам, в среднем, с 59-ю дочерьми).

Среднее по отрасли изменение оценок признаков телосложения геномных быков к моменту получения ими оценки по, как минимум, 10 лактирующим дочерям (за период с августа 2010 г. по апрель 2012)

Имеется ли интерес к геномной оценке продуктивных животных в России?

Специалистами Молочной компании Генетика в 20 сельхозпредприятиях РФ был проведен опрос по поводу заинтересованности и отношению к геномной оценке телочек.

В данной работе были задействованы производители молока различных форм собственности,  от небольших крестьянско-фермерских хозяйств (не более 150 голов дойного стада),  до крупных животноводческих комплексов с численностью лактирующего поголовья более 2500 животных.

География расположения анкетируемых хозяйств - Северный Кавказ, Сибирь, Урал, центральная часть России.

Подавляющее число респондентов (95%) проявили выраженный интерес к возможности определять генетический статус и потенциал у новорожденных телочек.

Основная масса вопросов касалась прогнозной стоимости  таких исследований, а также достоверности по показателям продуктивности и здоровья.

Опрашиваемые специалисты выразили свою уверенность в том, что внедрение геномной оценки телок в раннем возрасте позволит им легче и быстрее решать следующие вопросы:

  • а Каких телок сохранять для воспроизводства стада;
  • б Каких телок можно выгоднее продать как племенной скот;
  • в Каких телок и коров закреплять за какими быками;
  • г Увеличить объем и улучшить качество производимого молока;
  • д Использовать результаты геномной оценки телок и нетелей при их покупке.

Достаточно интересно мнение руководителя одного из крупнейших современных и высокотехнологичных комплексов, который выразил готовность подвергать геномной оценке 100% нарождающихся телочек, даже если достоверность таких исследований составит 70%.

Заключение.

Подобные анализы, позволяющие сравнить геномные и фенотипические данные – прекрасный индикатор прогнозирующих возможностей геномного исследования женских особей, из которого можно извлечь массу преимуществ. Для некоторых фермеров – это возможность определить наиболее выдающихся коров и телок, которые могут стать матерями следующих поколений быков, работающих в сфере искусственного осеменения, однако для молочной отрасли в целом бóльшую пользу принесет более широкое внедрение геномных исследований животных в коммерческих стадах.

Чем больше у вас информации о ваших телках и коровах, тем больше возможностей принимать наиболее эффективные решения, направленные на увеличение прибыли. Сегодня это могут быть относительно простые решения: каких телок и коров сохранять в стаде, каких продавать, а каких осеменять семенем, разделенным по полу.

Будущее же сулит еще более интересные перспективы: возможно, мы сможем узнавать, какие коровы будут более чувствительны к тому или иному ветеринарному препарату, или составлять рационы для определенных групп коров, чьи потребности в питательных веществах были предсказаны при помощи геномики. Для того, чтобы реализовать этот потенциал, всё еще необходимо провести некоторые исследования и получить много данных. А для этого, прежде всего, нужно проводить геномные исследования животных!

Мы глубоко уверены в том, что внедрение геномных технологий в индустрию животноводства даст российским сельхозпроизводителям мощный инструмент для снабжения населения не только нашей страны, но и всего мира продуктами питания.