Геномна селекція у скотарстві

Уже тривалий час бажанням селекціонерів залишається максимально точно і, за можливості, якомога раніше отримати інформацію щодо спадковості тварин, що й формує основні продуктивні ознаки худоби. Геномній селекції вдалося наблизити тваринників до омріяної мети. 

Під геномною селекцією розуміють поєднання найсучасніших мікробіологічних та статистичних методів. Використання ж геномної селекції є простим і відомим селекційним інструментом.

Виникнення та основні поняття геномної селекції
Основою будь-якої ефективної селекційної роботи є раннє та точне визначення селекційних ознак тварини. З показниками продуктивності для так званих кількісних ознак ситуація значно складніша, ніж за визначення якісних, наприклад спадкових, хвороб.
Тривалий час учені проводять дослідження на генному рівні для поліпшення продуктивних ознак. Початком стали спроби пошуку головних генів, тобто таких, які так сильно впливають на ознаки, що їх можна виміряти за допомогою статистичних методів. З цього приводу було проведено численні дослідження, які інколи передбачали вивчення всього набору генів. Пошук окремих генів - це дорогий та тривалий процес, та й виробникові неважливо, який відрізок хромосоми має ефект. Йому достатньо знати, що це дає користь. Це й слугувало основою розвитку геномної селекції.
Першими авторами ідеї геномної селекції сім років тому стали норвезькі та австралійські вчені. Потребою виникнення цих методів була необхідність покриття загальної спадковості за допомогою зовнішньої щільної мережі так званих генетичних маркерів. Таким чином, теорія геномної селекції щодо геномної оцінки племінної цінності полягає в тому, що племінна цінність тварини визначається на основі аналізу генетичного комплексу - генетичного коду. Для цього в повному обсязі має бути наявною інформація про генетичні маркери цілого геному (всієї спадковості). Генетичні маркери - це упізнавані маркування в геномі, що містяться біля генів та обумовлюють певні продуктивні ознаки. Ці генетичні маркери називають SNP-маркери (Single Nucleotid Polymorphism), вимовляємо - "сніпс". У процесі складних статистичних аналізів для кожного сніпса визначають його значення, а також частку в загальній оцінці племінної цінності. Геномну племінну цінність розраховують за допомогою додавання всіх сніпс-ефектів. Таким чином уже після народження тварини можна визначити її племінну цінність.

Генотипізація
Для генотипізації за сніп-маркерами великої рогатої худоби з кінця 2007 року фірма "Іллюміна" (Сан-Дієго, США) розробила спеціальну чип-матрицю. На цьому чипі рівномірно розміщено 54 001 сніпс геному худоби. Для генотипізації чип поєднується з ДНК тварини. Реакція, що відбувається між чипом та ДНК, зчитується спеціальною комп'ютерною програмою, внаслідок чого одержують генотип кожної тварини для більш ніж 50000 ділянок генів.

Порядок застосування геномної оцінки племінної цінності
Спочатку формують велику та характерну для популяції групу бугаїв-плідників. За останніми результатами досліджень, ця кількість має становити не менше 2000 бугаїв, у яких оцінка племінної цінності має дуже високу вірогідність. Кожного окремого бугая цієї групи генотипізують за близько
50 000 сніпс-маркерів для оцінки окремих сніпс-ефектів та для виведення формули розрахунку оцінки геномної племінної цінності. Виведену формулу перевіряють на іншій групі бугаїв, що оцінена за звичайною системою оцінки племінної цінності, для порівняння обох систем.
Після перевірки правильності виведеної формули здійснюють оцінку племінної цінності. Потім можна оцінювати геномну племінну цінність тварини, в якої немає інформації щодо її продуктивності. Це може бути перспективний бугаєць від замовного вибору або теличка - потенційна мати бугаїв-плідників. Далі, наприклад, бугаєць має бути знову оцінений за генотипом (генотипізований). Після встановлення окремих сніпс-маркерів здійснюють додавання всіх сніпс-ефектів, носієм яких він є. Так розраховують геномну племінну цінність для бугайця. Формула може бути застосована аналогічним чином для кожної відібраної тварини (рис. 1).
Геномну племінну цінність можна розрахувати для телят у максимально ранньому віці з вірогідністю 40-60%. Бугайців з найвищою племінною цінністю можуть одразу ж закуповувати станції штучного осіменіння як потенційних бугаїв-плідників. При цьому заощаджуються кошти на довготривалій оцінці потомства.

 Економічна ефективність
та переваги використання геномної селекції
Загалом програма оцінки бугая-плідника від осіменіння до одержання результатів оцінки племінної цінності та селекційного рішення в країнах ЄС коштує близько 20 000 євро на одного бугая. Залежно від кількості щорічно оцінених бугаїв, коливаються, відповідно, й витрати на їхню оцінку. Так, наприклад, у Німеччині щороку оцінюють близько 1000 голштинських бугаїв. Таким чином, селекційна програма Німеччини становить 20 млн євро. У період очікування, який триває понад чотири роки, бугаї на оцінці не дають продукції, але витрати на них здійснюють, та й після закінчення тривалої оцінки результат є не завжди позитивним (табл. 1).
Для оцінки ж сніпс-ефектів генотипізованих бугаїв потрібно близько 250 євро на кожного.
Крім того, перевагою геномної селекції для практики є те, що вона розширює можливості досягнення низки цілей, особливо підвищення селекційного ефекту.
Міжнародний досвід
геномної селекції
У таких країнах, як Голландія, США, Австралія, Франція, Данія, Швеція, з 2008 року в голштинській породі розпочато геномну оцінку племінної цінності. Деякі країни проводять генотипізацію телят-бугайців та частково поголів'я матерів бугаїв. Наприклад, Голландія свого часу відбирала з 500 бугайців 250 голів для оцінки. Тепер відбиратимуть 200 бугаїв для оцінки з 1000 телят чоловічої статі за даними геномної оцінки племінної цінності.
Водночас у США виділено значні кошти на проведення геномної оцінки, завдяки чому було прийнято рішення тестувати всіх бугайців протягом п'яти років, починаючи з 2008 р. Уже до середини 2008 р. було протестовано всіх телят чоловічої статі та, починаючи з січня 2009 р., тут здійснюють виробництво сперми від найкращих, за результатами геномної оцінки, бугаїв.
Висновки
Селекційна програма штучного осіменіння в молочному скотарстві, результати якої ми спостерігаємо нині, могла розвиватися завдяки технології штучного осіменіння, розробленій у 60-ті роки минулого століття. Невелику кількість племінних корів відбирають із усього поголів'я у якості матерів бугаїв, яких потім парують із всесвітньо відомими бугаями-плідниками. Нащадків чоловічої статі використовують у державній програмі оцінки. Традиційна система добре зарекомендувала себе в молочному скотарстві під час оцінювання за ознаками молочної продуктивності та екстер'єру. Проте виявилося, що вона характеризується певними недоліками, а саме: особливі умови утримання матерів бугаїв, тривалість процесу одержання результатів оцінки бугая - все це, своєю чергою, характеризується високими фінансовими витратами.
Тому альтернативою нинішній системі оцінки племінної цінності є геномна селекційна програма, яка вирішує досить широке коло питань, починаючи з матерів бугаїв, виду та обсягів оцінки бугаїв, їхнього використання за результатами геномної племінної цінності.

В. Ладика, І. Корчагіна,
Сумський національний аграрний університет