Геномная селекция изменила стратегию отбора производителей

В последние годы произошли кардинальные изменения в методах отбора быков-производителей молочных пород. Этому способствовало секвенирование генома крупного рогатого скота, изучение тысяч ДНК-маркеров и однонуклеотидного полиморфизма (SNP). Разработка прогнозируемой племенной ценности на основе лишь маркерных данных в сочетании со снижением стоимости генотипирования позволила центрам искусственного осеменения проводить точный геномный отбор производителей.

Согласно Hayes и др., геномная селекция базируется на геномной племенной ценности (GEBV). Однако, прежде чем рассматривать геномную селекцию, важно охарактеризовать традиционный метод оценки по потомству. Исторически оценка потомства была ключом к генетическому улучшению молочного скота путем выявления лучших быков для широкого использования и дальнейшего применения в селекционной группе «отцы отцов». Данные испытаний потомства становятся основой для причисления быка к группе проверенных производителей и допуска его генетического материала к активной реализации. Хотя методика эта весьма эффективна, но она требует более 3 лет, является очень доростоящей и ограничивает количество оцениваемых быков.

В настоящее время выбор производителей для использования в искусственном осеменении проходит путь от оценки по потомству к использованию геномных прогнозов здоровья дочерей, их молочной продуктивности и фертильности. При геномной селекции отец и мать будущего производителя (следующего поколения) отбираются на основе профилей ДНК-маркеров, при этом сам производитель следующего поколения подвергается маркерному анализу на наличие желаемых (и нежелательных) признаков вскоре после рождения или даже в эмбриональный период (в случае переноса эмбрионов) (Dalton et al.). Согласно Sattler, это позволяет селекционным компаниям «испытывать десятки тысяч» быков, а не несколько тысяч с помощью традиционной программы. Сегодня многие быки используются на основе именно геномных оценок.

Применение геномных маркеров сократило интервал между поколениями. В его сокращение вносит вклад работа и с самцами, и с самками, поскольку элитные телки с высокой геномной оценкой уже в возрасте 6-8 месяцев могут регулярно подвергаться трансвагинальной аспирации фолликулов под ультразвуковым контролем (забор яйцеклеток, OPU) с последующим экстракорпоральным оплодотворением и переносом эмбрионов. По данным Garcia-Ruiz и соавт., межгенерационный интервал быков-производителей сократился примерно с 7 до 2,5 лет, а маток – с 4 до 2,5 лет. Кроме того, геномная селекция ускорила улучшение экономически значимых признаков — фертильности дочерей производителей (DPR), продолжительности продуктивного использования животных (PL), уровня соматических клеток (SCS) (Garcia-Ruiz et al.). Amann и DeJarnette утверждают, что животноводы могут получать больше прибыли от каждой стельности, полученной с использованием спермы молодого производителя с маркерной оценкой, чем от зрелого производителя, оцененного по потомству.

Геномная селекция представляет и определенные сложности: эмбрионы или новорожденные телята с желаемым геномным прогнозом имеют гораздо большую стоимость, чем просто теленок с хорошей родословной (Amann and DeJarnette); многие производители будут заменены лучшими быками еще до того, как их дочери завершат первую лактацию; молодой бык производит 35-50% среднего объема спермы зрелого производителя (старше 5 лет). Следовательно, центрам искусственного осеменения потребуются дополнительные помещения для организации сбора спермы от почти вдвое большего числа быков для производства того же общего количества товарных соломинок (Dalton et al.).

Постоянной проблемой молочного скотоводства является поддержание инфраструктуры сбора данных, необходимой для геномных оценок (Sattler). Распространенным заблуждением является идея, что геномика заменит оценку молока DHIA (Dairy Herd Improvement Association; т.н. «генетическая оценка действительного белка»). Это неверно, т.к. геномика основана на взаимосвязи генотипа и фенотипа. Таким образом, геномика требует сбора точных данных для установления эталонной популяции, калибровки геномных результатов и постоянного обновления эталонной популяции. Поступление данных в систему имеет решающее значение, поскольку размер эталонной популяции влияет на точность геномных прогнозов. В настоящее время Совет по молочному скотоводству США (CDCB) проводит генетические оценки, которые ранее велись Министерством сельского хозяйства. В случае, если программы оценки по потомству будут прекращены, CDCB сможет обеспечить продолжение сбора данных для использования в геномных оценках (Sattler).

По мнению Sattler, геномные оценки предоставляют более точную генетическую информацию о молодых быках, чем та, которая была доступна ранее. Геномные оценки фактически заменяют оценку по потомству в сборе информации по принятию ключевых решений при выборе производителей. Фирмы, занимающиеся искусственным осеменением, сократили программы оценки по потомству примерно на 20%. Хотя процент реализованного семени от быков без данных по потомству возрос с примерно с 10% в 2008 г. до более чем 60% в 2018 г., быки-производители, прошедшие оценку потомства, все еще остаются востребованными и продолжают конкурировать с молодыми «геномными» быками. Вероятно, это результат накопления очень объемного массива данных, полученных по потомству, что облегчает оценку для дальнейшего широкого использования. Работа над геномными оценками же продолжается, и в будущем, вероятно, произойдет повышение их точности. В сочетании с ростом темпов генетического улучшения конкурентоспособность молодых «геномных» производителей, скорее всего, повысится. Тем не менее, в обозримом будущем оценка по потомству, вероятно, продолжит обеспечивать достаточное количество проверенных производителей для удовлетворения рыночного спроса.