Genomowa ocena buhajów.pdf

Genomowa ocena buhajów

obejmować ocenę wydajności mlecznej

oraz ocenę składu mleka (zawartość pro-

centowa tłuszczu i białka), a także pozosta-

łe dostępne dane dotyczące genetycznych

cech mogących mieć pozytywny wpływ na

cechy związane z mlecznością. Minimal-

na dokładność oceny genetycznej buhajów

ras mlecznych wykorzystywanych w inse-

minacji musi wynosić przynajmniej 0,5 dla

głównych cech produkcyjnych, zgodnie

z zasadami Międzynarodowego Komitetu

ds. Kontroli Użytkowości Zwierząt (Inter-

national Committee for Animal Recording

– ICAR), z uwzględnieniem wszystkich

Jarosław Jędraszczyk

z Małopolskiego Centrum Biotechniki w Krasnem

ca 2006 r., określająca metody oceny

wartości użytkowej i metody oceny warto-

ści genetycznej zwierząt hodowlanych czy-

storasowych z gatunku bydła, zakłada że

buhaje do celów sztucznego unasieniania

muszą zostać poddane ocenie genetycznej,

która podlega publikacji (1, 2). W punk-

cie III – Ocena genetyczna pp. 2a) zakła-

da się, że ocena genetyczna buhajów do

celów sztucznego unasieniania w odnie-

sieniu do cech produkcji mlecznej musi

Życie Weterynaryjne • 2011 • 86(7)

525

D ecyzja Komisji Europejskiej z 20 czerw-

Prace poglądowe

Genomic assesment of bulls

z tej metody także w innych, mniej zaawan-

sowanych krajach lub krajach o mniej licz-

nej populacji bydła.

Genomowo wzbogacona ocena war-

tości hodowlanej (genomic enhanced es-

timation breeding value – GEBV) jest po-

łączeniem tradycyjnej metody szacowania

wartości hodowlanej z wartością genomo-

wą reprezentującą sumaryczny efekt gene-

tyczny wielu markerów SNP (single nucle-

otide polymorphism – SNP, polimorizm

pojedynczego nukleotydu). Wprowadzenie

tej metody do praktyki hodowlanej bydła

jest dzisiaj najważniejszym zadaniem dla

wielu organizacji inseminacyjnych na ca-

łym świecie, a wprowadzona już jakiś czas

temu metoda powoli podlega weryikacji

i porównaniu z aktualnymi, rzeczywisty-

mi wydajnościami córek młodych buha-

jów ocenionych genomowo. Korelacje ocen

genomowych obliczanych przed pozyska-

niem użytkowości córek z późniejszą oce-

ną na potomstwie są coraz wyższe, waha-

jąc się dla poszczególnych cech na pozio-

mie 0,51–0,79. Selekcja genomowa jest

atrakcyjnym narzędziem nie tylko dla sta-

cji unasieniania, która może wykorzysty-

wać młode buhaje, uzyskując ich wartość

po relatywnie niskich kosztach, w porów-

naniu do stosowanej sześcioletniej oceny

na córkach, ale również dla hodowców,

ponieważ mówi się o podwojeniu uzy-

skiwanego dotychczas postępu, zwłasz-

cza dla cech produkcyjnych. Dla przykła-

du Irlandia bardzo aktywnie wdraża se-

lekcję genomową wykorzystując nasienie

młodych buhajów już w 34% w stosunku

do całości używanego w tym kraju nasie-

nia i utrzymuje w tym zakresie tendencję

wzrostową. Podobnie w Stanach Zjedno-

czonych i Kanadzie nasienie młodych bu-

hajów bez oceny na potomstwie wykorzy-

stywane jest w kojarzeniach jako ojcowie

następnego pokolenia, przy czym trwa dys-

kusja o powszechności stosowania takie-

go nasienia, akceptacji hodowców, często-

ści rotacji buhajków i przyszłości tradycyj-

nej oceny na potomstwie. Według danych

uzyskiwanych z oicjalnych rejestrów za-

kres unasienień z wykorzystaniem nasienia

młodych buhajów waha się w tych krajach

na poziomie 5–40%, a w styczniu 2009 r.

ukazała się pierwsza publikacja wyników

oceny genomowej buhajów amerykań-

skich, niemających oceny na potomstwie.

Również we Francji przyjęto, że do 2015 r.

udział nasienia buhajów ocenionych geno-

mowo będzie wzrastał, wypierając powoli

nasienie buhajów ocenionych na potom-

stwie. Kolejne kraje europejskie zaczyna-

ją akceptować import takiego nasienia, co

jest naturalnym dążeniem rynku, o którym

decydują hodowcy i ich organizacje. Taka

sytuacja rodzi także konieczność szerszej

współpracy w udostępnianiu krajowych

genotypów i rzetelnego przeliczania tych

informacji z wyników otrzymanych w da-

nym kraju na informację wiarygodną dla

innego kraju.

Organizacją mającą status laboratorium

referencyjnego Unii Europejskiej jest In-

terbull, którego zadaniem jest m.in. wali-

dacja ocen krajowych wykorzystywanych

do obliczania oceny miedzynarodowej i jej

publikowanie. W zakresie tradycyjnej me-

tody wszystkie krajowe wyniki oceny war-

tości hodowlanej, które uczestniczą w oce-

nie międzynarodowej przechodzą tzw. test

walidacyjny. Podobną weryikację przejdą

także wyniki oceny genomowej. Celem wa-

lidacji jest zagwarantowanie wysokiej ja-

kości wyników międzynarodowych, które

wynikają z ocen uzyskanych w poszczegól-

nych krajach. Jedynym modelem, dla któ-

rego Interbull przeprowadził test walida-

cyjny genomowej oceny wydajności biał-

ka, wszystkich populacji, w tym populacji

polskiej, uczestniczących w ocenie kon-

wencjonalnej i wdrażających ocenę ge-

nomową. Oprócz pozytywnego przejścia

przez procedurę walidacyjną, niezależ-

nym kryterium jest wynik z dokładnością

oceny powyżej 0,5, który otwiera drogę do

obrotu międzynarodowego takim nasie-

niem. W planach są kolejne testy dla in-

nych cech, w pierwszej kolejności wszyst-

kich cech, obejmujących produkcję mle-

ka, jednak nie zostaną one przedstawione

przez Interbull jako oicjalne.

Na marginesie warto zaznaczyć, że jed-

nym z głównych zadań Interbull jest pro-

wadzenie międzynarodowej oceny warto-

ści hodowlanej bydła. Interbull (he Inter-

nationall Bull Evaluation Service) powstał

w 1983 r. w wyniku wspólnej inicjatywy

Międzynarodowego Komitetu ds. Kon-

troli Użytkowości Zwierząt (he Interna-

tional Committee for Animal Recording

– ICAR), Europejskiej Federacji Zootech-

nicznej (European Federation of Animal

Science – EAAP) oraz Międzynarodowej

Federacji Mleczarskiej (International Da-

iry Federation – IDF). W 1988 r. Interbull

uzyskał status stałego podkomitetu ICAR

z siedzibą w Uppsali. Ma on charakter or-

ganizacji pożytku publicznego i jest odpo-

wiedzialny za promocję, rozwój i przepro-

wadzanie międzynarodowej oceny bydła.

Dziś organizacja prowadzi rutynową oce-

nę dla około 150 tys. buhajów uczestniczą-

cych w sztucznym unasienianiu w sześciu

grupach rasowych, w tym największą gru-

pę stanowi bydło holsztyńsko-fryzyjskie.

Ocena prowadzona jest dla sześciu grup

cech: produkcji (3 cechy), typu i budowy

(19 cech), zdrowia wymienia (2 cechy),

cech związanych z przebiegiem wycie-

leń (4 cechy), długowiecznością (1 cecha)

i płodnością samic (5 cech). Polska również

bierze udział w międzynarodowej ocenie

dla cech produkcyjnych, cech typu i bu-

dowy oraz liczby komórek somatycznych

Jędraszczyk J. , Malopolskie Biotechnology Centre

in Krasne

The aim of this paper was to present the current prin-

ciples for genomic assessment of bulls in EU. Decision

2006/427/EC of 20 June 2006, has laid down the

performance monitoring methods and methods for

assessing genetic value for pure-bred breeding ani-

mals of the bovine species. Annex I of that Commis-

sion Decision states that the competent authorities

of the Member States are to approve the bodies re-

sponsible for setting the rules for performance record-

ing and assessing the genetic value and for publica-

tion of the evaluation results of pure-bred breeding

animals of the bovine species. Part III of that Annex

speciies the EU requirements for bulls for artiicial

insemination (AI). The minimum reliability of the ge-

netic evaluation of AI bulls of the dairy breeds must

be at least 0,5 for the main production traits accord-

ing to the International Committee for Animal Re-

cording (ICAR) principles. It has been evident that

the national genomic breeding values (GEBVs) should

be validated by Interbull, the EU Reference Labora-

tory and a permanent sub-committee of the ICAR.

Keywords: bulls, genetic evaluation, EU.

informacji dotyczących krewnych. Z ko-

lei inna dyrektywa z 18 czerwca 1987 r.

w sprawie dopuszczania zwierząt hodow-

lanych czystorasowych z gatunku bydła do

celów hodowlanych zabrania państwom

członkowskim zakazywania, ogranicza-

nia i utrudniania dopuszczania na swoim

obszarze czystorasowych buhajów do ce-

lów sztucznego unasieniania lub dopusz-

czania użycia ich nasienia w przypadkach,

w których takie buhaje zostały dopuszczo-

ne do sztucznego unasieniania w jednym

z państw członkowskich. Wspomniane dy-

rektywy bezpośrednio nawiązują do sytu-

acji, którą dzisiaj obserwujemy w całej Eu-

ropie oraz w Stanach Zjednoczonych czy

Kanadzie. Wiele krajów posiada już oce-

ny genomowe młodych osobników, któ-

re spełniają taki warunek powtarzalności

oceny dla cech produkcyjnych, więc ob-

rót nasieniem młodych buhajów na pew-

no będzie wzrastał. Wprowadzenie selekcji

genomowej zwiększyło wielkość postępu

genetycznego w realizowanych programach

na świecie, co powoduje bardzo duże zain-

teresowanie opracowaniem i wdrożeniem

międzynarodowej oceny genomowej (geno-

mic multi-trait across country evaluations

– GMACE). Rolą międzynarodowej orga-

nizacji Interbull w najbliższym czasie bę-

dzie przeliczanie tych wartości, co umożli-

wi wszystkim zaangażowanym w genomi-

kę, m.in. bardziej obiektywne porównanie

ocen genomowych otrzymanych w po-

szczególnych krajach i czerpanie korzyści

526

Życie Weterynaryjne • 2011 • 86(7)

Prace poglądowe

w mleku i płodności. Potrzeba powstania

organizacji wynikała z rosnącego handlu

nasieniem, co wymagało dokładnego po-

równywania buhajów pomiędzy krajami,

pomimo różnic w systemach kontroli użyt-

kowości i oceny wartości hodowlanej, róż-

nic w celach hodowlanych, poziomach ge-

netycznych i warunkach hodowlanych na

poziomie stada. Wśród najważniejszych

korzyści wynikających z działalności In-

terbullu oraz z członkostwa w tej organi-

zacji należy wymienić:

– międzynarodową wymianę informacji;

kraje członkowskie mają bardzo szeroki

dostęp do informacji, co uznawane jest

za podstawową korzyść, służą temu spo-

tkania, konferencje i warsztaty, publika-

cje, ankiety oraz strona internetowa or-

ganizacji: www.interbull.org,

– prowadzenie przez Interbull własnego

programu badań w zakresie rozwoju

metod wykorzystywanych w między-

narodowej ocenie bydła,

– wykonywanie międzynarodowej oceny

i międzynarodowe wsparcie techniczne

w zakresie wszystkich spraw związanych

z oceną wartości hodowlanej bydła.

Do przeprowadzania międzynarodo-

wej oceny stosowana jest zaawansowana

metoda powszechnie nazywana MACE

(multiple across country evaluation). Łączy

ona informacje ze wszystkich krajów, wy-

korzystując znane spokrewnienia między

zwierzętami, występujące w danym kraju,

jak i pomiędzy krajami. MACE dopuszcza

możliwość występowania zmian w pozy-

cjach rankingowych, co jest konsekwencją

różnic w systemach prowadzonej kontroli

użytkowości lub oceny wartości hodowla-

nej w danym kraju i istniejących interak-

cji genotyp-środowisko. Wyniki między-

narodowej oceny wyrażane są w tych sa-

mych jednostkach w jakich publikowane

są wyniki krajowe i uwzględniają tę samą

bazę genetyczną. Dzięki temu możliwe

jest wskazanie tych zwierząt, które w da-

nym kraju będą się charakteryzowały naj-

lepszą użytkowością. Metoda MACE sto-

sowana przez Interbull do międzynarodo-

wej oceny składa się zasadniczo z dwóch

etapów. W pierwszym obliczane są krajo-

we oceny buhajów, które przesyłane są do

siedziby organizacji, gdzie poddawane są

testom walidacyjnym. W drugim etapie

wykonywana jest międzynarodowa oce-

na, która przed oicjalnym udostępnieniem

sprawdzana jest przez zespół Interbullu,

jak i przez poszczególne kraje członkow-

skie. Ocenie MACE podlegają wszystkie

buhaje wykorzystywane w unasienianiu

wraz z szeroką bazą rodowodową. Stoso-

wana metoda sprawia. że uszeregowanie

tych samych buhajów w rankingach może

się różnić, co uzależnione jest od korela-

cji genetycznej pomiędzy krajami. Dzięki

temu porównanie ocen stało się bardziej

obiektywne, doszło do zwiększenia wymia-

ny buhajów między krajami, a także do wy-

miany informacji, co pozwala udoskonalić

oceny krajowe. Warto podkreślić, że Inter-

bull nie szereguje buhajów i że nie istnieje

jeden ogólnoświatowy ranking dla buhajów,

a każdy kraj otrzymuje informację o wyni-

kach międzynarodowej wartości hodowla-

nej dla poszczególnych cech w jednostkach

obowiązujących w tym kraju w przelicze-

niu na własną bazę genetyczną.

Coraz częściej podkreśla się również

korzyści wynikające ze współpracy mię-

dzynarodowej w zakresie genomiki, któ-

ra dotyczyć powinna standaryzacji wyko-

rzystywanych mikromacierzy, imputingu,

optymalizacji modelu oceny, ale przede

wszystkim właśnie międzynarodowej oce-

ny genomowej, która jest przedmiotem ba-

dań i opracowania przez Interbull. Obecnie

znane są ponad 2 mln SNP, a podstawą oce-

ny genomowej jest genotyp standardowo

opisywany za pomocą macierzy 50kSNP.

Mikromacierze pozwalają na stosunkowo

tanie genotypowanie osobników w 50 tys.

miejsc genomu, przy czym trwają badania

nad zwiększeniem tej liczby do 500 tys. Po-

zyskiwanie genotypów jest procesem bar-

dzo kosztownym, więc ważnym kierunkiem

poszukiwań obniżającym koszty działalno-

ści jest wspomniany powyżej imputing –

to jest możliwość wykorzystywania mikro-

macierzy o mniejszej gęstości. Ich zastoso-

wanie może przynieść praktyczne korzyści

przy niższej cenie w porównaniu z duży-

mi mikromacierzami. Metody obliczenio-

we służące do odbudowania imputingu są

na tyle tanie, że poszukiwanie oszczędno-

ści na pewno wymusi takie postępowanie

w praktyce. Dla przykładu małą mikroma-

cierz, np. 3kSNP (macierz pozwalająca na

zgenotypowanie trzech tysięcy SNP) można

odbudować do 50kSNP niewielkimi z tego

tytułu stratami przy redukcji kosztów na

poziomie 80%. Imputing jest bardziej sku-

teczny dla osobników bliżej spokrewnio-

nych, które posiadają fragmenty chromo-

somów w bazie referencyjnej. W hodowli

małe mikromacierze mogą znaleźć zasto-

sowanie w następujących badaniach: wy-

borze jałówek remontowych do krycia na-

sieniem sortowanym:

1) wstępnej selekcji matek buhajów i bu-

hajków,

2) kontroli pochodzenia,

3) zarządzaniu stadem,

4) kojarzeń indywidualnych.

Współpraca międzynarodowa w zakre-

sie genomiki przybrała bardzo konkretną

formę w postaci konsorcjum EuroGeno-

mics. Konsorcjum to tworzy siedem kra-

jów: Holandia, Niemcy, Francja, Dania,

Szwecja, Finlandia i Belgia wraz z jednost-

kami naukowo-badawczymi, udzielającymi

wsparcia merytorycznego. Celem stworze-

nia konsorcjum było połączenie populacji

referencyjnych buhajów holsztyńsko-fryzyj-

skich w tych krajach. Populacja referencyj-

na to buhaje o znanej wartości hodowlanej

ocenionej na potomstwie i znanym proilu

DNA, urodzone głównie w tym przypadku

w latach 1999–2004, na bazie której dokonu-

je się obliczeń genomowej wartości hodow-

lanej dla buhajów młodych. Łącznie buha-

je z bazy mają prawie 20 mln córek, często

w kilku krajach. Wśród korzyści jakie osiąga

pojedynczy członek konsorcjum ze zwięk-

szenia bazy referencyjnej, należy wymienić

zwiększenie w związku z tym dokładności

oceny i dokładności szacowania efektów po-

szczególnych SNP, dalsze obniżanie kosz-

tów takiej oceny czy szybszy postęp. Ana-

liza dokładności ocen genomowych w kra-

jach należących do EuroGenomics wykazała,

że zyski z wykorzystania dodatkowych, do-

stępnych w ramach grupy genotypów nie są

jednakowe we wszystkich krajach. Zwykle

wtedy są większe, gdy korelacja genetyczna

między krajami jest wyższa i gdy porównuje

się starsze osobniki tworzące bazę referen-

cyjną. Bez wątpienia jednak populacja refe-

rencyjna stworzona w ten sposób jest naj-

większą na świecie, obejmując ponad 16 tys.

buhajów w bazie, przewyższając o kilka ty-

sięcy populację amerykańsko-kanadyjską.

Spekuluje się na temat konsekwencji

wdrożenia selekcji genomowej, wskazu-

jąc na możliwość zakończenia programów

testowania w tradycyjnej formie. Mówi

się także o zwiększeniu udziału insemi-

nacji buhajami bez oceny na potomstwie,

niewielkim wykorzystaniu buhajów oce-

nionych na córkach, zwiększeniu dokład-

ności oceny samic i jednocześnie zwięk-

szeniu ostrości selekcji z tytułu większej

liczby kandydatów selekcyjnych. Skróce-

niu może ulec także odstęp pokoleń oraz

może zwiększyć się zainteresowanie no-

wymi cechami, takimi jak np. ogranicze-

nie produkcji gazów cieplarnianych, kon-

trola chorób metabolicznych, zwiększenie

efektywności wykorzystania paszy czy po-

lepszenie składu mleka. Chociaż niektóre

z tych pomysłów mogą dzisiaj brzmieć fu-

turystycznie, to obserwując postęp w selek-

cji genomowej życie uczy, że czas od po-

wstania takiego pomysłu do jego realiza-

cji może być krótszy niż nam się wydaje.

Piśmiennictwo

1. Commission Decision 2006/427/EC laying down perfor-

mance monitoring methods and methods for assessing

cattle’s genetic value for pure-bred breeding animals of

the bovine species. Oicial Journal of the European Union

L 169, 22 June 2006, pp. 56-59.

2. Strabel T.: Selekcja genomowa – nowe narzędzie w do-

skonaleniu zwierząt. Postępy Nauk Rolniczych 2010, nr 2,

133-149.

Dr Jarosław Jędraszczyk, Małopolskie Centrum Biotech-

niki, Krasne 32, 36-007 Krasne, e-mail: j.jedraszczyk@

mcb.com.pl

Życie Weterynaryjne • 2011 • 86(7)

527

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: