Analiza międzynarodowej genomowej oceny wartości hodowlanej buhajów (IV-2020)

tekst: dr Tomasz Krychowski, dr Agnieszka Nowosielska, dr hab. Sebastian Mucha

Wstęp
Międzynarodowa ocena wartości hodowlanej buhajów najważniejszych ras bydła mlecznego prowadzona jest już od kilkunastu lat przez Ośrodek Interbull w Uppsali (Interbull Centre). Wartości hodowlane buhajów szacowane są na podstawie krajowych ocen przesyłanych przez kraje współpracujące w ramach Interbullu. Od sierpnia 2014 r. oprócz oceny konwencjonalnej (MACE) Interbull szacuje też wartości hodowlane na podstawie ocen genomowych (GMACE).

W 2015 r. w numerze czerwcowym czasopisma „Hodowla i Chów Bydła” przedstawiliśmy po raz pierwszy analizę międzynarodowej genomowej oceny wartości hodowlanej buhajów. Synteza, którą chcemy przedstawić w tym opracowaniu, jest już piąta i dotyczy porównania międzynarodowej genomowej oceny wartości hodowlanej buhajów GMACE, opublikowanej po ocenie kwietniowej 2020 dla wszystkich buhajów, których oszacowania krajowe przesłano do Interbullu.

Wszystkie wykorzystane oceny GMACE zostały przeliczone na polską skalę i wyrażone w odniesieniu do polskiej bazy genetycznej, która w aktualnej ocenie została zmieniona. Obszerna analiza dotycząca bazy genetycznej, jak również powodów i skutków jej zmiany, została przedstawiona w HiChB nr 2/2020, w artykule „Standaryzacja wartości hodowlanych kluczem do zrozumienia oceny”, oraz nr 3/2020, w artykule „Powody i skutki zmiany bazy genetycznej”.

Podstawowym narzędziem oceny wartości hodowlanej i selekcji buhajów oraz krów w Polsce jest indeks PF, uwzględniający zarówno cechy produkcyjne, jak i funkcjonalne, a wśród nich podindeksy produkcji, pokroju, płodności i wartości hodowlane dla komórek somatycznych i długowieczności. Indeks ten można obliczać albo na podstawie ocen konwencjonalnych, albo – w przypadku młodych buhajów – na podstawie ocen genomowych. W tym drugim przypadku mówimy o genomowym indeksie PF, czyli indeksie gPF. Ponadto od 2019 r. w Polsce mamy drugie narzędzie selekcyjne opracowane przez Centrum Genetyczne PFHBiPM w postaci Indeksu Ekonomicznego (IE). Indeks ten wyraża wartość hodowlaną buhajów oraz samic w złotówkach i pozwala na selekcję bydła z nastawieniem na maksymalizację zysków wynikających z postępu genetycznego.

W ramach tej pracy poddano analizie podindeksy genomowe dla 10 366 buhajów urodzonych w latach 2013–2019 i pochodzących z 19 krajów lub grup krajów. Ponieważ nie dla wszystkich buhajów udało się obliczyć komplet podindeksów, indeks gPF obliczono dla 10 025 sztuk, a IE – dla 10 072.

Na wykresie 1 przedstawiono liczby buhajów holsztyńsko-fryzyjskich z poszczególnych krajów biorących udział w międzynarodowej genomowej ocenie wartości hodowlanej. Należy zaznaczyć, że przyporządkowanie buhajów do poszczególnych krajów odbywa się na podstawie kodu literowego przy numerze identyfikacyjnym.

Wykres 1. Porównanie liczby buhajów uwzględnionych w ocenie GMACE wg kraju pochodzenia

Zdecydowanie najwięcej buhajów, bo aż 3496, mają Stany Zjednoczone. Na drugiej pozycji jest Francja (1431 szt.), a na trzeciej Niemcy (1335 szt.). Polska z 448 buhajami zajmuje siódmą pozycję (w poprzedniej analizie zajmowała szóstą) i ma większą liczbę ocenianych genomowo buhajów niż takie kraje, jak Włochy, Hiszpania czy Wielka Brytania. Kraje mające w bazie Interbull poniżej 50 buhajów z oceną na podstawie genomu nie będą brały udziału w analizie porównawczej: Argentyna (1), Brazylia (2), Urugwaj (4), Irlandia (5), Luxemburg (19), Węgry (40), Oceania (49).

Indeksy gPF i IE buhajów biorących udział w międzynarodowej ocenie genomowej
Na wykresie 2 przedstawiono średnie wartości indeksów gPF obliczone dla buhajów pochodzących z 12 krajów. Porównanie tych średnich pozwala ocenić przydatność materiału genetycznego z punktu widzenia polskiego hodowcy.

Wykres 2. Średnie indeksy gPF buhajów objętych oceną GMACE wg kraju pochodzenia

Wartość hodowlana wszystkich buhajów biorących udział w międzynarodowej ocenie w sezonie 2020/1 wynosi średnio 127 jednostek gPF. W bieżącej ocenie międzynarodowej najwyższą wartością hodowlaną charakteryzują się buhaje pochodzące z Kanady – gPF równe 131 jednostek. Drugie miejsce, ze średnim indeksem gPF równym 129 jednostek, zajmują buhaje z USA i Niemiec, a trzecie – z Włoch i Czech, z gPF równym 127 jednostek.

Buhaje pochodzące z polskiej hodowli, ze średnią wartością hodowlaną 113 jednostek gPF, zajmują przedostatnie miejsce. Różnica w średniej wartości hodowlanej subpopulacji polskich buhajów do średniej całej ocenionej populacji wynosi 14 jednostek gPF, czyli 11%.

Wykres 3. Średnie IE buhajów objętych oceną GMACE wg kraju pochodzenia

Na wykresie 3 przedstawiono średnie wartości IE obliczone również dla buhajów pochodzących z 12 krajów. Porównanie tych średnich pozwala ocenić przydatność materiału genetycznego z punktu widzenia polskiego hodowcy i zysku z hodowli.

Indeks Ekonomiczny wszystkich buhajów biorących udział w międzynarodowej ocenie w sezonie 2020/1 wynosi średnio 1568 zł. Najwyższą średnią wartość IE mają buhaje pochodzące z Kanady – 1742 zł. Drugie miejsce, ze średnim IE równym 1701 zł, zajmują buhaje z USA, a trzecie – z Niemiec, z 1653 zł IE.

Buhaje pochodzące z polskiej hodowli, ze średnią wartością IE równą 882 zł, zajmują ostatnie miejsce. Różnica w średniej wartości IE subpopulacji polskich buhajów do średniej całej ocenionej populacji wynosi 686 zł.

W celu pełniejszej i bardziej wszechstronnej analizy porównano również wartości hodowlane subpopulacji liczących po 500 buhajów o najwyższym indeksie gPF i IE, wybranych z każdego kraju uwzględnionego w ocenie. Taka wielkość grupy jest bardziej zbliżona do populacji buhajów użytkowanych przez hodowców, co pozwala lepiej zobrazować możliwość wyboru, jakim oni dysponują (wyk. 4 i 5). Kraje mające populację buhajów ocenionych genomowo mniejszą niż 500 reproduktorów nie zostały uwzględnione w tym porównaniu. Wyjątek stanowią Polska (448 szt.) i kraje skandynawskie (464 szt.), które pomimo mniejszej liczby zwierząt również zostały uwzględnione w tym zestawieniu.

Wyniki porównania stawki 500 najlepszych buhajów wskazują, że buhaje z USA posiadają najwyższy średni indeks gPF – 139 jednostek, jak również IE – 2393 zł. Drugie miejsce zajmują osobniki niemieckie – gPF równe 137 jednostek i 2166 zł IE. Kolejne pochodzą z Kanady – gPF równe 137 jednostek i 2147 zł IE.

Wykres 4. Średnie i najwyższe indeksy gPF subpopulacji 500 najlepszych buhajów z wybranych krajów europejskich oraz USA i Kanady

Polskie buhaje mają średni indeks gPF na poziomie 113 jednostek oraz IE równy 882 zł i zajmują ostatnią pozycję spośród analizowanych grup buhajów. Ich średnia wartość hodowlana jest niższa o 26 jednostek gPF od buhajów amerykańskich (-19%) oraz o 1511 zł IE, co stanowi stratę kilku lat postępu genetycznego.

Wykres 5. Średnie i najwyższe IE subpopulacji 500 najlepszych buhajów z wybranych krajów europejskich oraz USA i Kanady

Jeśli chodzi o buhaje zajmujące pierwsze miejsca w rankingach indeksu gPF według kraju pochodzenia, to lokują się one w przedziale między 150 gPF – najlepszy buhaj polski!, a 143 – najwyżej oceniony buhaj pochodzący z krajów skandynawskich (wyk. 4). Natomiast według Indeksu Ekonomicznego plasują się pomiędzy 3087 zł – najlepszy buhaj z grupy krajów: Niemcy, Austria, Szwajcaria, a 2786 – buhaj z najwyższą wartością IE pochodzący z krajów skandynawskich (wyk. 5).

Postęp hodowlany w populacji buhajów posiadających ocenę GMACE
Podstawową miarą skuteczności realizowanego programu hodowlanego jest osiągany postęp hodowlany. Analiza zmian średniej wartości hodowlanej buhajów z oceną GMACE urodzonych w latach 2013–2019 wskazuje na szybko rosnącą średnią wartość hodowlaną kolejnych roczników buhajów (wyk. 6, 7). Średni indeks gPF zwiększył się w omawianym okresie o 25 jednostek, co stanowi 18,5% postępu genetycznego w ciągu 6 lat i 3,1% rocznie.

Wykres 6. Średnie indeksy gPF wg roku urodzenia buhajów

Natomiast średni Indeks Ekonomiczny zwiększył się o 1309 zł w ciągu 6 lat, co w przeliczeniu na jeden rok daje wartość 218 zł zysku wynikającego z postępu genetycznego.

Wykres 7. Średni IE wg roku urodzenia buhajów

Postęp obserwowany w polskiej populacji buhajów ocenionych genomowo urodzonych w latach 2013–2019 był dwukrotnie wyższy w porównaniu do zmian w całej populacji ocenianych buhajów. W konsekwencji polskie buhaje urodzone w 2019 r. są na takim samym poziomie, jak cała populacja. Średni indeks gPF zwiększył się w tym okresie aż o 39 jednostek, z 97 do 136, czyli o 40%. Roczny wzrost wartości indeksu gPF wyniósł średnio 6,5 jednostki, czyli 6,7%.

Indeks Ekonomiczny polskich buhajów zwiększył się na przestrzeni 6 lat o 1868 zł, co w przeliczeniu na jeden rok daje wartość postępu genetycznego 311 zł.

Wykres 8. Średnie indeksy gPF wg kraju pochodzenia i roku urodzenia buhajów

Wykres 8 i tabela 1 przedstawiają analizę postępu genetycznego w poszczególnych krajach, tak jak wcześniej pomiędzy rocznikami urodzenia buhajów 2013–2019. W tym okresie największy postęp hodowlany wystąpił w populacji zgenotypowanych polskich buhajów, który wyniósł aż 39 jednostek gPF (+40,2%). Drugie miejsce zajmują niemieckie rozplodniki z postępem hodowlanym 25 jednostek (+22,5%). Na trzecim miejscu jest Francja z postępem 23 jednostek gPF (+20,9%). Postęp w populacjach buhajów z innych krajów jest na poziomie od +17% do +19,1%. Tendencja ta pokazuje wyraźnie, że polska populacja buhajów nadrabia opóźnienie w wartości hodowlanej w stosunku do populacji buhajów z innych krajów, co jest dobrą prognozą na przyszłość. Stosowanie selekcji genomowej przynosi spodziewane efekty, dlatego bardzo ważne jest jej powszechne wykorzystanie.

Tabela 1. Różnice w średnim indeksie gPF wg kraju pochodzenia i roku urodzenia buhajów;
% wzrostu średniego indeksu gPF buhajów urodzonych w 2019 r. w stosunku do urodzonych w 2013 r.

Po dokonaniu porównania średnich indeksów gPF w krajach uczestniczących w międzynarodowej ocenie genomowej przyjrzyjmy się jeszcze ich częściom składowym, czyli podindeksom i wartościom hodowlanym (tab. 2). Na podstawie analizy przedstawionych danych nasuwają się następujące spostrzeżenia:

  • Średni podindeks produkcyjny buhajów polskich (112) jest niższy (-7) od średniej wszystkich buhajów biorących udział w ocenie GMACE. Najwyższy podindeks produkcyjny mają buhaje kanadyjskie (123), a najniższy buhaje angielskie (103).
  • Średni podindeks pokroju buhajów polskich (111) jest niższy o 6 jednostek od średniej wszystkich buhajów. Najwyższy podindeks pokroju mają buhaje hiszpańskie (124), a najniższy buhaje pochodzące z Wielkiej Brytanii (99).
  • Średni podindeks płodności buhajów polskich (98) jest niższy o 10 jednostek od średniej wszystkich buhajów. Najwyższy podindeks płodności mają buhaje angielskie (116), a najniższy buhaje z Polski (98).
  • Średnia wartość hodowlana polskich buhajów dla komórek somatycznych wynosi 107 i jest niższa od średniej wartości wszystkich buhajów o 4 jednostki. Najwyższą wartość hodowlaną dla tej cechy stwierdzono w grupie buhajów pochodzących z Francji (115), a najmniejszą u buhajów pochodzących z Oceanii i Węgier (106).
  • Średnia wartość hodowlana polskich buhajów dla długowieczności wynosi 111 i jest niższa o 12 jednostek od średniej dla wszystkich buhajów. Największą wartość hodowlaną dla tej cechy stwierdzono w grupie buhajów pochodzących z Kanady (132), a najmniejszą u buhajów z Polski (111).
Tabela 2. Średnie podindeksy produkcyjne, pokrojowe i płodnościowe oraz średnie wartości hodowlane dla komórek somatycznych i długowieczności buhajów ocenionych genomowo przez Interbull wg kraju pochodzenia;
kolorem zaznaczono średnią wartość hodowlaną większą niż średnia wszystkich buhajów z oceną GMACE


Podsumowanie
Wyniki międzynarodowej genomowej oceny wartości hodowlanej buhajów szacowanej przez Interbull i publikowane po przeliczeniu na polską skalę w odniesieniu do polskiej bazy genetycznej stanowią bardzo ważną informację zarówno dla hodowców, jak i podmiotów prowadzących programy oceny i selekcji buhajów rasy PHF.

Analiza wyników oceny genomowej wartości hodowlanej ponad 10 tys. buhajów pochodzących z 19 krajów Europy, Oceanii i obu Ameryk pozwoliła uszeregować populacje pochodzące z różnych krajów pod względem średniej wartości hodowlanej i określić miejsce polskich buhajów na tle innych krajów uczestniczących w międzynarodowej ocenie genomowej.

Polskie buhaje z wynikiem 113 jednostek gPF i 882 zł IE na tle buhajów z innych krajów zajmują, razem z buhajami angielskimi, ostatnie miejsca w rankingu. Różnica w średniej wartości hodowlanej polskich buhajów w stosunku do średniej całej ocenionej populacji wynosi 14 jednostek gPF, czyli -11%, i 686 zł IE. Najwyższą wartość hodowlaną mają buhaje kanadyjskie – gPF równe 131 jednostek i 1742 zł IE.

Analiza subpopulacji 500 najlepszych buhajów pokazała, że polskie buhaje mają średni indeks gPF równy 113 jednostek oraz IE na poziomie 882 zł i zajmują ostatnią pozycję wśród analizowanych grup buhajów. Ich średnia wartość hodowlana jest niższa o 26 jednostek gPF oraz 1511 zł IE od buhajów amerykańskich, co stanowi stratę kilku lat postępu genetycznego.

Buhaj pochodzący z polskiej hodowli ma najwyższy indeks selekcyjny gPF (150) spośród wszystkich buhajów znajdujących się w ocenie międzynarodowej!

Sytuacja polskich buhajów jest dużo lepsza, jeśli weźmiemy pod uwagę wzrost wartości hodowlanej u roczników 2013–2019. Postęp ten jest dwukrotnie wyższy w porównaniu do zmian w całej populacji ocenianych buhajów. Wzrost genetyczny na poziomie 6,7% wartości indeksu selekcyjnego rocznie plasuje Polskę na pierwszym miejscu wśród krajów, których buhaje biorą udział w międzynarodowej ocenie wartości hodowlanych.

Przedstawione zmiany dają ogromną nadzieję na coraz lepsze wyniki polskich buhajów genomowych, a co za tym idzie – coraz większe ich wykorzystanie przez naszych hodowców do kojarzeń w swoich stadach.

Analiza ta ewidentnie pokazuje, że Polska nie wykorzystała w pierwszym okresie możliwości, jakie daje technologia genomowa i została daleko w tyle za krajami takimi jak USA, Kanada, Niemcy, Francja itp. Obserwowany postęp genetyczny u polskiej populacji buhajów na przestrzeni ostatnich lat pokazuje, że odrobiliśmy lekcję i nadrabiamy straty. 

Opracowano na podstawie danych:
wycena.izoo.krakow.pl oraz cgen.pl/indeksy/