Lumea satului 750x100 19 martie
update 28 Mar 2020

Cercetarea, în bătătura zootehniştilor

Recent a ieşit de sub tipar lucrarea „Predicția valorii de ameliorare a taurinelor“, autori – Horia GROSU, Sorin LUNGU, Pascal Anton OLTENACU, Corneliu DRĂGĂNESCU și Raluca MATEESCU – lucrare  elaborată, după cum susţin autorii, cu scopul de a pune la dispoziţia celor interesaţi un material care să prezinte cronologic procedurile de predicție a valorii de ameliorare a taurinelor în ultima sută de ani. Sunt prezentate în detaliu toate metodele utilizate pentru evaluarea genetică a reproducătorilor, de la metoda Comparației fiicelor cu mamele acestora (1915) până la selecția genomică, introdusă în SUA începând cu anul 2009.

În lucrare au fost prezentate pe larg cele două clase de modele biometrice (liniare și neliniare) recomandate de ICAR (Comitetul internațional pentru controlul performanțelor la animale – Roma, Italia) și INTERBULL (Centrul internațional pentru evaluarea genetică a taurilor, Universitatea din Uppsala, Suedia), în procesul de predicție a valorii de ameliorare a taurinelor, pentru caracterele de:

a) producție (cantitatea de lapte; cantitatea de grăsime; cantitatea de proteine; greutatea corporală la o anumită vârstă);

b) conformație (caracterele de exterior apreciate prin metoda descrierii liniare);

c) caracterele de reproducție (vârsta primei fătări; numărul de însămânțări/monta fecundă; service-period-ul; nota la fătare)

d) caractere referitoare la rezistența la îmbolnăviri (numărul de celule somatice din lapte folosit în selecția indirectă pentru sănătatea ugerului);

e) caractere funcționale, în care longevitatea productivă ocupă un loc important.

Pentru analiza biometrică a respectivelor grupe de caractere s-a utilizat metodologia BLUP, aplicată unei game variate de modele animale, de la cel mai simplu, până la analiza de tip „prag“, în cazul notei la fătare (Treshold-model) sau analizei longevității, prin modele de tip Weibull (Survival analysis).

Pentru fiecare model biometric în parte s-au prezentat aspectele teoretice asociate, cu accent pe  scrierea modelului matematic, urmate de analiza detaliată a rezultatelor, astfel încât cititorul interesat să poată urmări şi înţelege filiera de calcul, etapă cu etapă, de la organizarea datelor primare până la obţinerea valorii de ameliorare, pe baza căreia se poate lua decizia de selecție, respectiv admiterea sau respingerea taurinelor de la reproducție.

Din conţinutul prezentei lucrări reiese, fără putinţă de tăgadă, bogata experienţă în domeniu a autorilor.

De pildă, Horia Grosu este profesor la disciplina Ameliorarea animalelor din cadrul Facultății de Zootehnie – București și director general al Institutului Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Biologie și Nutriție Animală Balotești, Ilfov, iar Sorin Lungu a activat în cadrul Facultății de Zootehnie –București, unde a predat, pe lângă disciplina de bază, Programarea calculatoarelor și informatică în zootehnie.

Pascal Anton Oltenacu este profesor în cadrul departamentului de Zootehnie al Universității din Florida și profesor emerit al Universității Cornell, din New-York, SUA, iar Raluca Mateescu – profesor de genetică cantitativă și genomică în cadrul departamentului de Zootehnie al Universității din Florida, SUA.

Un alt autor a cărui personalitate merită amintită este Corneliu Drăgănescu, fost șef al Laboratorului de Genetică și Ameliorare din cadrul Institutului de Cercetare-Dezvoltare pentru Creșterea Bovinelor Balotești.

Lucrarea de faţă se adresează tuturor celor interesaţi de problema evaluării genetice a taurinelor, în conformitate cu standardele internaționale în domeniu, respectiv: doctoranzi, cadre didactice de la disciplinele de profil, cercetători ştiinţifici, specialişti care activează în reţeaua naţională de ameliorare genetică a animalelor, asociaţii ale crescătorilor de taurine etc.

ameliorare taurine carte

Aspecte privind ameliorarea taurinelor de lapte

Din cercetarea și practica de ameliorare la taurinele de lapte în etapa genomică și efectuată în țările cu zootehnie avansată s-au desprins următoarele aspecte:

În ameliorarea tradițională animalele sunt evaluate prin observațiile și măsurătorile fizice, iar pe baza acestora se determină valoarea de ameliorare a lor. În fiecare generație taurii și vacile sunt apreciate fenotipic, utilizând criterii cantitative sau calitative, cu ponderi diferite pentru fiecare caracter în generarea valorii de ameliorare care este utilizată în ierarhizarea animalelor pe baza meritului genetic. Taurii și vacile cu cea mai mare valoare de ameliorare sunt folosiți (selectați) pentru reproducție.

Descendenții rezultați din aceste împerecheri sunt evaluați în concordanță cu scopul ameliorării, iar cei cu cea mai mare valoare de ameliorare sunt utilizați ca nucleu în producerea generației următoare.

Aceste procese sunt adesea inexacte, ineficiente și consumatoare de timp pentru cele mai multe caractere (de exemplu, calitatea cărnii, producția de lapte s.a.) și se obțin numai după ce animalele ajung la maturitate, când se poate face și o verificare a ameliorării (Tehnical Note: Agrigenomics-Illumina).

Chiar și cele mai bune determinări fenotipice nu pot garanta că, împerechind două animale cu mare valoare de ameliorare, vor da descendenți cu înaltă valoare. Acest proces este limitat de mai multe variabile, dintre care se pot aminti:

- limitări în înțelegerea complexului de ereditate la nivel biologic la cele mai multe caractere (de exemplu, aprecierea se face ca simplă ereditate mendeliană);

- limitarea numărului de caractere care pot fi introduse în obiectivul ameliorării;

- descreșterea eficienței selecției pentru caracterele care sunt dificil de măsurat (de exemplu, calitatea cărnii, rezistența la boli s.a.) sau cu o heritabilitate scăzută (de exemplu, performanțele reproductive);

- restricții pentru caractere care pot fi măsurate, fără să fie scumpe și pe un număr mare de animale;

- progresul genetic scăzut, iar o mare presiune de selecție pe caracterele de producție cheie poate duce la o deteriorare a efectului pe alte caractere importante care nu sunt măsurate.

Din practica ameliorării la taurine în România în anul 2002 la AGCTR se preciza:

La testarea după descendenți pentru producția de lapte în anul 2002 au încheiat lucrările 9 tauri din rasa BNR.

Cea mai mare parte din acești tauri au ieșit din efectiv înainte de apariția rezultatelor testării. La toate rasele taurii cu valoare de ameliorare estimată la o precizie de peste 60% au fost de numai 5, ceea ce ilustrează de fapt declinul și ineficiența în ansamblu a lucrărilor de selecție și testare înregistrate în ultima perioadă de timp. Pentru anul 2003 se propun pentru utilizare 9 tauri de origine germană (broșura Creșterea și ameliorarea taurinelor în România).

Se poate afirma că situația de astăzi este asemănătoare în ceea ce privește legislația și practica cu cea specificată mai sus.

Pe plan internațional s-a trecut la selecția genomică care a devenit un ajutor major în evaluarea taurilor și a vacilor de lapte prin estimarea valorii de ameliorare genomică (GEBV) bazată pe genotiparea a sute de milioane de nucleotide (SNP) distribuite în genom. Eficiența selecției genomice în comparație cu programele tradiționale a fost comunicată în diferitele studii, astfel s-a sugerat o creștere cu până la 50% a progresului genetic anual prin utilizarea selecției genomice.

În plus, costurile au scăzut cu aproximativ 92% față de testul pe descendenți.

Selecția genomică se aplică la vacile de lapte în multe țări, dintre care se pot enumera: USA, Canada, Australia, Norvegia, Noua Zeelandă, Olanda, Germania, Danemarca, Irlanda, Cehia s.a.

Baza genetică a selecției genomice la taurine

În toate celulele somatice din corpul animalului materialul genetic este concentrat în nucleu, unde se află cromozomii în număr diferit de la o specie la alta. La taurine numărul cromozomilor este de 30 perechi.

În compoziția cromozomilor este acidul dezoxiribonucleic (ADN), o polinucleotidă în structura căreia se repetă un set de macromolecule numite nucleotide (Figura nr. 1).

ameliorarea taurinelor lapte 1

Nucleotida reprezintă unitatea de bază a ADN-ului, fiind o macromoleculă organică compusă din:

– un carbonat de tip pentoză;

– o bază azotată heterociclică de tip pirimidinei sau purinei;

– un rest de acid fosforic.

Bazele purinice sunt adenina (A) și guanina (G), iar cele pirimidinice sunt citozina (C) și timina (T).

Gena este o secvență distinctă din ADN care conține toate informațiile despre un caracter, ea determină apariția unui anumit caracter și prin ea caracterul este trimis de la o generație la alta. Genele care ocupă același locus pe cromozomii omologi, determinând un caracter, se numesc allele.

Există posibilitatea ca la un locus să se găsească gene diferite la diferiți indivizi, având ca rezultat exprimarea deosebită a unor performanțe la același caracter.

Cercetările au identificat regiuni din ADN care influențează caracterele de producție la animale. Pentru aceasta s-au utilizat tehnici de biologie moleculară și de genetică cantitativă prin care s-au găsit diferențe în secvențele de ADN în regiunile identificate. Aceste forme diferite sunt denumite markeri genetici. Un tip de markeri sunt cei care se referă la single nucleotide polimorfism (SNP), unde allelele diferă printr-o singură nucleotidă. Testele SNP detectează precis diferențele dintre nucleotidele pereche din cele trei bilioane de nucleotide de bază existente în genomul bovinelor. De precizat că, din cele trei bilioane, 99,8% nucleotide din ADN sunt identice între vaci în interiorul rasei și numai 0,2% sunt diferite, iar această parte determină diferențele genetice, astfel spus în jur de șase milioane de baze perechi SNP (0,2%) cau­zează diferențele dintre tauri și vaci.

Determinarea acestor SNP-uri se face astăzi cu aparate de tipul „Genome Analyzer ll“ care utilizează un chip specializat pentru taurinele de lapte numit „Bovine SNP50“. Aceste chipuri sunt pentru densități diferite de determinare a SNP-urilor, iar cu ajutorul unor programe statistice se determină efectul SNP-urilor care apoi, corelate cu anumite caractere, vor da valorile genomice ale caracterelor.

Modul de implementare și aplicare a selecției genomice

Primul pas în aplicarea (implementarea) selecției genomice îl constituie realizarea populației de referință. Pentru aceasta toate animalele nominalizate să formeze populația de referință sunt genotipate pentru un mare număr de SNP.

Selecția genomică este bazată pe estimarea detaliată a asocierii (corelării) dintre markerul genetic (SNP) și fenotipul animalelor din grupul selecționat ca populație de referință.

Mărimea populației de referință este importantă pentru că ea trebuie să reflecte caracteristicile populației principale, iar influența mărimii va putea da precizia selecției genomice.

O sinteză a mărimii populației de referință în principalele țări pe plan mondial este prezentată în tabelul nr. 1. (După INTERBULL – 2009)

ameliorarea taurinelor lapte 2

În România, Asociația Generală a Crescătorilor de Taurine din România a testat genomic șase tăurași din rasa BNR-Holstein, iar doi sunt declarați amelioratori și vor fi utilizați în fermele AGCTR. Testele au fost realizate de firma GENTEST România.

Determinarea valorii de ameliorare genomică (GEBVs)

Metodele pentru determinarea valorii de ameliorare în selecția genomică pot fi: metode directe și indirecte.

Metodele indirecte estimează efectele markerilor în populația de referință și apoi calculează GEBVs al indivizilor genotipați candidați, prin însumarea efectelor tuturor markerilor de interes (relevanți).

Metodele directe calculează valorile de ameliorare genomică (GEBVs) direct, utilizând ecuațiile modelului mixt (MME) într-un model tradițional BLUP.

Sunt utilizate informațiile fenotipice din populația de referință și informațiile genetice pentru toți markerii atât de la candidații de selecție cât și de la populația de referință.

Selecția genomică și progresul genetic

Cunoaștem că există trei căi practice pentru creșterea progresului genetic:

  1. creșterea preciziei (acurateței) selecției;
  2. creșterea intensității de selecție;
  3. descreșterea intervalului între generații.

Selecția genomică este una dintre puținele proceduri care influențează toate aceste trei căi. Precizia (acuratețea) este crescută cu selecția genomică prin utilizarea markerilor genetici (SNP).

Intervalul între generații poate descrește ușor pentru că SNP evaluează animalele tinere și reține candidate numai pe cele corespunzătoare scopului, crescând astfel și intensitatea de selecție.

Combinarea acestor avantaje cu cele oferite de pedigree și informațiile fenotipice pe fiecare individ devine un factor puternic pentru selecția bazată pe markeri genetici.

Cunoscând că progresul genetic animal ∆G exprimat în deviații standard este dat de relația prezen­tată de Schaffer 2006 și Goddard 2009 după cum urmează:

∆G = (im * rm + if*rf)/ (Lm + Lf)

atunci:

1) În selecția pe descendenți

∆G = (2 x 0,8 + 0) / (6 + 2) = 0,20 sd pe an.

2) În selecția genomică

∆G = (2 x 0,6 + 0,8 x0,6) / (2 + 2) = 0,42 sd pe an unde:

i = intensitatea de selecție;

r = precizia selecției;

L = intervalul între generații;

M = masculi;

f = femele.

Se constată o dublare a sporului genetic anual prin selecția genomică aplicată la taurinele de lapte.

Un avantaj deosebit al selecției genomice este și faptul că se precazează la fiecare determinare bolile ereditare care sunt prezente la individul testat.

Rezultate ale selecției genomice pe plan Mondial

Rezultatele obținute în Canada pe rasa Holstein sunt prezentate în figura nr. 2 și în tabelul nr. 2.

unde:   LPI = Index de performanțe pe viață productivă;

           Pro$ = Index de profit pe viață productivă.

Figura nr. 2

ameliorarea taurinelor lapte 3

Se constată o îmbunătățire vizibilă a sporului genetic după aplicarea selecției genomice.

Pe fiecare caracter sporul realizat se observă în datele din tabelul nr. 2

Tabelul nr. 2

Sporul genetic realizat înainte și după introducerea selecției genomice la rasa Holstein Canadian.

Caracterul                                                                      Spor                                Spor

                                                                                 (2004-2009)                 (2011-2016)

Producția de lapte (Milk Yield) (kg)                                    355                                  603

Cantitatea de grăsime (Fat Yield) (kg)                                14.0                                 29.8

Cantitatea de proteină (Protein Yield) (kg)                           11.8                                 24.0

Deviația grăsimii (Fat Deviation) (%)                                    0.01                                 0.07

Deviația proteinei (Protein Deviation) (%)                             0.00                                 0.04

Conformația (Conformation)                                               3.20                                 5.06

Sistemul mamar (Mammary System)                                 3.19                                 4.94

Picioare (Feet & Legs)                                                      1.86                                 3.99

Ansamblul general (Dairy Strength)                                    1.78                                 2.63

Crupa (Rump)                                                                  1.34                                 1.05

Viața productivă (Herd Life)                                                1.12                                 3.36

Celulele somatice (Somatic Cell Score)                              0.04                                 0.12

Rezistența la mastită (Mastitis Resistance)                        0.92                                 2.46

Boli metabolice (Metabolic Disease)                                  0.10                                 1.42

Persistența lactației (Persistency)                                     -0.22                                 1.41

Fertilitatea ficelor (Daughter Fertility)                                 -0.72                                 1.06

Viteza de muls (Milking Speed)                                         0.06                                 0.51

Temperamentul la muls (Milking Temperament)                  -0.09                                 1.89

Ușurința la fătare a fiicelor (Daughter Calving Ability)            0.23                                 2.29

În concluzie, se poate afirma că direcția de urmat în ameliorarea producției de lapte la taurine în viitor este cea bazată pe selecția genomică, dar fără a neglija metodele tradiționale în această perioadă.

Dr. ing. N. ZENECI

Asociația Generală a Crescătorilor de Taurine din România

Abonează-te la acest feed RSS