Copyright 2017

Katarzyna Markowska

 

30 stycznia 2014 r. Polska Federacja Hodowców Bydła i Producentów Mleka zorganizowała konferencję pod tytułem „Rewolucja genomowa w selekcji bydła mlecznego”. Podczas spotkania swoimi doświadczeniami dotyczącymi wprowadzenia selekcji genomowej w selekcji bydła podzielili się, obok polskich prelegentów, naukowcy i praktycy z całego świata, m.in. z Kanady, Niemiec i Francji. Powitania licznie zgromadzonych uczestników oraz prelegentów dokonał prezydent PFHBiPM Leszek Hądzlik, natomiast konferencję poprowadził dr Tomasz Krychowski, doradca ds. hodowli w PFHBiPM.

 

                Szybkie wprowadzenie selekcji genomowej do polskich obór jest niezwykle ważne z punktu widzenia samego hodowcy. Podwojenie postępu hodowlanego jaki jest możliwy do uzyskania dzięki tej metodzie oceny, to szansa na użytkowanie lepszych zwierząt o większym potencjale produkcyjnym. O to dzisiaj walczą producenci mleka, aby korzystanie z osiągnięć hodowlanych można było wykorzystać w praktyce, także w Polsce. Jest to szczególnie ważne w sytuacji zniesienia kwot mlecznych oraz faktu, iż ich najgroźniejsi konkurenci stosują ocenę genomową już od kilka lat.

                Pierwszym prelegentem konferencji był prof. Tomasz Strabel współtwórca metody genomowej oceny wartości hodowlanej bydła mlecznego w Polsce. Profesor podczas swojego wystąpienia postarał się odpowiedzieć na pytanie, dlaczego ocena genomowa w selekcji bydła mlecznego jest rewolucją. Aby to zrozumieć opisał konwencjonalną ocenę wartości hodowlanej, która polega na szacowaniu wartości hodowlanej buhajów opartej na wartościach fenotypowych potomstwa i wszystkich znanych krewnych. Wartości hodowlane młodych buhajów wybieranych do testowania na potomstwie są szacowane na podstawie średniej wartości hodowlanej ich rodziców. Dokładność tej oceny waha się od 30 do 40% i jest dostępna po 4-5 latach, co znacznie wydłuża okres międzypokoleniowy. Podstawową pracą wykonywaną w stadzie jest selekcja osobników w celu osiągnięcia postępu hodowlanego. Wielkość tego postępu z kolei zależy od ostrości wykonywanej selekcji, dokładności oceny oraz odstępu pokoleń. W tradycyjnych metodach oceny największą część postępu można było uzyskać dzięki ocenie linii męskich. Ze względu na swój potencjał rozrodczy buhaje, a więc ojcowie zarówno buhajów jak i krów, selekcjonowane były z dużą dokładnością, gdyż ich ocena oparta była na użytkowości wielu córek. Matki buhajów selekcjonowane były z dużą ostrością z wykorzystaniem dostępnych metod, m.in. biotransferu zarodków. Jednak ich dokładność, szczególnie dla cech funkcjonalnych było mocno ograniczona. Genomowa ocena wartości hodowlanej oparta jest na odkryciu polimorfizmu pojedynczych nukleotydów (SNP). Dzięki temu możliwe jest określenie zmienności genetycznej poszczególnych cech. W selekcji genomowej możliwa jest identyfikacja genetycznie najlepszych zwierząt w bardzo młodym wieku, dodatkowo z większą dokładnością niż ocena oparta na średniej wartości genetycznej rodziców, a co równie ważne może obejmować dużą liczbę młodych zwierząt, co pozwala na zastosowanie ostrzejszej selekcji. A więc zwiększenie dokładności oceny oraz zastosowanie ostrzejszej selekcji i skrócenie odstępu międzypokoleniowego pozwala na dwukrotne zwiększenie postępu hodowlanego. Dzięki postępowi technologicznemu możliwe stało się powszechne genotypowanie zwierząt. W przypadku buhajów ocena wartości hodowlanej stała się mniej dokładna, ale skrócenie okresu między pokoleniami spowodowało, że stare tzw. „topowe” buhaje są zastępowane młodymi buhajami o wyższej wartości hodowlanej. Selekcja genomowa wprowadziła także możliwość bardzo dokładnej oceny krów, co ma ogromne znaczenie przy cechach takich jak: płodność, długowieczność i zdrowotność. Dzięki temu intensywniej wykorzystywane są także inne metody biotechnologii rozrodu jak przenoszenie zarodków czy seksowanie nasienia. Jak stwierdził prof. Strabel, wprowadzenie selekcji genomowej, to nie tylko szybszy postęp hodowlany, ale także niższe koszty oceny. Ponieważ było wielu niedowiarków, którzy żądali potwierdzenia, że metoda oceny genomowej naprawdę jest dokładna, zweryfikowano ze sobą te dwie metody oceny. Porównano konwencjonalną ocenę wartości hodowlanej z oceną genomową uzyskując ten sam wynik. Ocenę wartości genomowej można przeprowadzić nie tylko dla cech produkcyjnych, ale także dla zdrowotności i długowieczności. W przypadku oceny genomowej możliwe jest także poszukiwanie nowych rodzin w celu ograniczenia inbredu oraz doskonalenie cech trudno mierzalnych, nawet w małych populacjach referencyjnych. Dodatkową korzyścią z oceny genomowej bydła jest większa możliwość współpracy między poszczególnymi krajami.

                W dalszej części konferencji swoimi doświadczeniami z zakresu selekcji genomowej w hodowli bydła w Ameryce Północnej podzielił się Brian van Doormaal, dyrektor generalny Canadian Dairy Network. Selekcja genomowa stała się rzeczywistością w Stanach Zjednoczonych i w Kanadzie już w 2009 roku. Obecnie kanadyjska baza przekracza 500 tysięcy genotypów bydła mlecznego – ras: holsztyńskiej, jersey, ayrshire i brown swiss. Wprowadzenie genomiki wpłynęło na zmiany programów selekcyjnych. W Kanadzie od 1 kwietnia 2013 roku obowiązki z zakresie usług oceny genomowej prowadzone są przez Radę Hodowli Bydła Mlecznego, które dawniej były świadczone przez rząd federalny. Oprócz oczywistych korzyści borykano się także z problemami. Zwiększyła się np. pracochłonność ośrodków oceny genetycznej, należało także wprowadzić jasny system opłat serwisowych. Po wprowadzeniu genomiki Kanadyjczycy zaobserwowali poprawę jakości genetycznej młodych buhajów, znaczne obniżenie średniego wieku rodziców młodego nowego buhaja, zwiększeniu uległo wykorzystanie nasienia młodych buhajów w porównaniu do wykorzystania nasienia buhajów ocenionych na potomstwie. Od kwietnia 2013 roku hodowcy mogą otwarcie genotypować buhaje i samice oraz otrzymywać ocenę genomową w Kanadzie i w USA. Coraz większa liczba producentów przyjęła genomikę jako środek do oceny jakości genetycznej wszystkich jałówek urodzonych w gospodarstwie i wykorzystuje genomowe wyniki do podejmowania decyzji w zarządzaniu stadem. Co miesiąc genotypowaniu poddawanych jest 14 tys. osobników, z czego ok. 2 tys. to buhajki. Kraje, które nie mają dużej populacji referencyjnej powinny nawiązać współpracę międzynarodową. Taką współpracę Ameryka Północna nawiązała już m.in. z Włochami i Wlk. Brytanią. Dlaczego jest to takie ważne? Jeśli hodowca chce kupić zwierzę z zagranicy może poprosić o jego ocenę wartości genomowej. Często także firmy inseminacyjne same genotypują buhaje na własny koszt. Ok. 30% młodych buhajów w USA jest genotypowanych bezpośrednio przez hodowców. Brian van Doormaal oprócz typowych korzyści w postaci skrócenia okresu między pokoleniami, widzi także dostępność na rynku szerszego wyboru ojców, nasienie jest bardziej zróżnicowane, więcej inseminacji przeprowadzanych jest nasieniem seksowanym.

                Kolejno głos na spotkaniu zabrał Stefan Rensing, który przedstawił zmiany w programie hodowlanym, selekcji i użytkowaniu bydła holsztyńskiego w Niemczech. Niemiecki program oceny genomowej rozpoczął się w 2008 roku. Już rok później dostępne były pierwsze wyceny genomowe 5 000 buhajów. W grudniu 2013 roku baza referencyjna buhajów liczyła już 26 000 sztuk (ocenionych na córkach i zgenotypowanych, z czego 8 500 to buhaje niemieckie ocenione konwencjonalnie z bardzo wysoką dokładnością). Niemiecki projekt genomowy jest systemem zamkniętym, tzn. tylko niemieckie związki hodowców bydła holsztyńskiego mogą wybierać zwierzęta do wyceny genomowej. Obecnie obserwuje się, że około 50% buhajów wykorzystywanych do inseminacji to młode buhaje genomowe. W 2012 roku już dwa spośród dziesięciu najlepszych w Niemczech buhajów stanowiły buhaje genomowe. Duża część buhajów wycenionych genomowo ma dzisiaj potwierdzenie w wycenie tradycyjnej, na córkach. W związku z tym dzisiejsze zaufanie hodowców do tej wyceny jest większe. Przewagę tej wyceny nad konwencjonalną widać także w strukturze wybieranych ojców buhajów, są to prawie w 100% buhaje genomowe. Liczba krajowych i międzynarodowych ojców buhajów wzrosła. Zanim najlepsze zagraniczne buhaje zostaną użyte w Niemczech jako ojcowie buhajów, muszą być ocenione genomowo przez niemiecki system. Natomiast matki buhajów stają się praktycznie rocznymi samicami, dlatego że jako najlepsze krowy w kraju muszą być wytypowane poprzez genotypowanie z taką samą dokładnością jak buhaje. W Niemczech bardzo popularne stało się genotypowanie młodego materiału żeńskiego z uwagi na stosunkowo nieduży koszt – 50 Euro. Stało się tak dlatego, że wprowadzono do użycia tańszy, mniej gęsty czip 10KEuroGenomics, który daje wiarygodność, tylko nieco niższą, od tego wykorzystywanego wcześniej.

                Gilles Delaporte, zastępca dyrektora generalnego Evolution we Francji omówił praktyczne wykorzystanie technologii genomowej przez hodowców we własnym kraju. Zaznaczył, że obecnie możliwe jest rozpoznanie 36 cech, którymi w przypadku bydła mlecznego zainteresowani są hodowcy a będzie ich jeszcze więcej. Dzięki wynikom genotypowania materiału żeńskiego hodowcy mogą uzyskać taką samą ilość informacji na temat samic, co w linii męskiej i z taką samą wiarygodnością. Genotypowanie pozwala poznać potencjał genetyczny samic zaraz po jego urodzeniu, dzięki temu można dowolnie wybierać materiał do dalszego chowu, zgodny z jego celem hodowlanym. Genotypowanie materiału żeńskiego pozwala np. zredukować przypadki wystąpienia mastitis, zwiększyć produkcję dobrego surowca, zredukować śmiertelność przy wycieleniu, ponieważ bardziej precyzyjne kojarzenia dają możliwość zmniejszenia ilości trudnych wycieleń. Kolejną korzyścią zauważoną przez hodowców we Francji jest fakt, iż genotypowanie samic pozwala zwiększy długowieczność zwierząt i zatrzymać tylko najlepsze zwierzęta do remontu stada. Zysk będzie widoczny w postaci zmniejszenia poziomu brakowania, oceny zawartości komórek somatycznych w mleku, zwiększenia zawartości białka w mleku oraz lepszych wyników rozrodu. Znając ocenę wartości hodowlanej dla cech płodności u zwierzęcia, rozród w stadzie może być lepiej przeprowadzany – poprzez wybór najlepszych jałówek pod względem płodności hodowca redukuje okres międzywycieleniowy. Hodowcy we Francji uzyskują wynik genotypowania po około 1 miesiącu od pobrania próbki z ucha. Koszt tego badania to 52-57 Euro.

                Xavier David wystąpił w imieniu organizacji EuroGenomics odpowiedzialnej za współpracę międzynarodową w zakresie selekcji genomowej bydła mlecznego. EuroGenomics to światowa organizacja stworzona w 2009 roku przez Viking Genetics (Dania, Szwecja, Finlandia), Unceia (Francja), DHV i VIT (Niemcy) oraz CRF (Holandia, Belgia). W 2011 roku EuroGenetics przyjęło także Conafe (Hiszpania). Polska stała się pełnoprawnym członkiem tej organizacji już 26 października 2012 roku, nie uzyskując jednak dostępu europejskiej bazy referencyjnej. Polskie władze oraz szefowie największych spółek inseminacyjnych twierdzą, że nieprzemyślane oraz pochopne decyzje nie tylko nie dadzą Polsce oczekiwanych wartości, ale spowodują duże utrudnienia w realizacji polskich programów hodowlanych. Innego zdania jest PFHBiPM, która apeluje o szybkie otwarcie granic na genomowe nasienie. Obecnie możliwe jest jedynie stosowanie tej metody do preselekcji, dla buhajów ocenionych konwencjonalnie, nie są nawet publikowane wyniki oceny genomowej, a genomowe oceny jałówek używane są tylko do selekcji w stadzie. Hodowcy twierdzą z kolei, że Polska ma szanse na stworzenie nowoczesnego programu hodowlanego i nie musi stać się importerem postępu genetycznego. Obecnie jednak w świetle polskich zapisów prawnych w zakresie hodowli i rozrodu, aby uznać tę metodę za oficjalną, potrzebna jest rutynowa genomowa międzynarodowa ocena wartości hodowlanej. Xavier David, podobnie jak inni europejscy przedstawiciele organizacji genomowych, jest zdania że nie należy zwlekać z oceną genomową polskiego materiału genetycznego a spółki inseminacyjne powinny jak najszybciej dokonywać oceny genomowej i wprowadzać na rynek nasienie młodych buhajów genomowych, jeszcze przed tym jak wejdzie oficjalna międzynarodowa wycena. Dla polskich hodowców ważne jest też uzyskanie dostępu do oceny genomowej samic, co pozwoli na obniżenie kosztów produkcji mleka i zwiększenie konkurencyjności w stosunku do innych europejskich producentów mleka.

                Końcowy wykład wygłosił dr Tomasz Krychowski, który zastępował prof. dr hab. Stanisława Kamińskiego (Katedra Genetyki Zwierząt, UWM Olsztyn), współtwórcę polskiej metody oceny genomowej bydła mlecznego. Wystąpienie dotyczyło polskiej hodowli bydła HO i możliwościom wykorzystania selekcji genomowej w naszym kraju. Polski program genomowej oceny wartości hodowlanej został zainicjowany w 2008 roku w ramach Konsorcjum MASinBULL. Obecnie pod nazwą Genomika Polska kryją się działania PFHBiPM, czterech firm inseminacyjnych (Bygdoszcz, Łowicz, Krasne, Poznań), dwóch Uniwersytetów (we Wrocławiu i w Olsztynie) oraz Instytutu Zootechniki w Krakowie. W Krakowie oraz w Olsztynie znajdują się laboratoria, gdzie gromadzone są próbki i poddawane wycenie genomowej przy użyciu czipów Illumina 50K i 10K. Ocena wartości genomowych oparta jest na populacji referencyjnej buhajów posiadających tradycyjną wycenę na córkach. Ta populacja składa się z 2850 buhajów. Polska ocena genomowa zawiera wartości hodowlane dla 29 cech, w tym produkcyjnych – wydajność mleka, tłuszczu i białka, zawartość komórek somatycznych, czterech cech płodności dla samic oraz 21 cech typu i budowy. Ta metoda przeszła kryteria stawiane przez INTERBULL dla selekcji genomowej, co pozwala na realne wprowadzenie selekcji genomowej dla krów w Polsce. Pierwsze nieoficjalne wyniki oceny genomowej zostały wykorzystane przez SHIUZ w Bydgoszczy do przebudowy programu hodowlanego. Genomika Polska jest już członkiem EuroGenomics, otwierając tym samym możliwość powiększenia populacji referencyjnej. W przeciwieństwie do innych krajów UE, Polska nie uznaje zagranicznych wartości genomowych, jako wystarczających do użycia młodych buhajów genomowych, dlatego aż do ustalenia międzynarodowej oceny genomowej młodych buhajków (GMACE) nie mogą być one używane. Do tego czasu Polska będzie pracować na oficjalnej polskiej ocenie genomowej. Koszt wyceny genomowej waha się od 310 zł dla czipów Euro10K do 370 zł dla czipów 54k.

                Doświadczenia wielu krajów pokazują, że ocena wartości genomowej zarówno materiału żeńskiego jak i męskiego znajduje swoje potwierdzenie w wycenie konwencjonalnej i należy ją stosować, bo przynosi spektakularne wyniki. Co stoi więc na przeszkodzie, aby stosować ją na szeroką skalę także w Polsce? Dużo mówi się o tym, że to hodowcy nie chcą selekcji genomowej, bo nie wiedzą co to jest, ale okazuje się, że hodowcy doskonale wiedzą na czym ta wycena polega, bo w swoich oborach posiadają już krowy, które pochodzą po buhajach wycenionych genomowo. Podobno to na wniosek polskich hodowców buhaje, które nie posiadają wyceny międzynarodowej nie mogą być używane do rozrodu. W 2010 roku KE wystosowała pismo do wszystkich krajów UE, gdzie buhaje są selekcjonowane na podstawie selekcji genomowej. Dlaczego jednak nadal tylko konkurencja ma narzędzia, które pozwalają iść im dwa razy szybkiej z postępem genetycznym? W tej chwili w zachodnioeuropejskich oborach użytkowane jest już trzecie pokolenie jałówek, które posiadają dokładnie poznane cechy funkcjonalne (częstość występowania mastitis, problemy z nogami) a w polskich oborach dalej jest to niemożliwe. Jak więc będzie wyglądał europejski rynek mleka po likwidacji kwot mlecznych zapowiadanych na kwiecień 2015 roku? Takie pytanie dręczy dziś polskich hodowców.