Analiza międzynarodowej genomowej oceny wartości hodowlanej buhajów (IV-2021)

Wstęp

Międzynarodowa ocena wartości hodowlanej buhajów najważniejszych ras bydła mlecznego prowadzona jest 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 roku oprócz oceny konwencjonalnej (MACE) Interbull szacuje też wartości hodowlane na podstawie ocen genomowych (GMACE).

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

W 2015 roku w numerze czerwcowym czasopisma „Hodowla i Chów Bydła” przedstawiliśmy po raz pierwszy analizę międzynarodowej genomowej oceny wartości hodowlanej buhajów. Tak więc synteza, którą chcemy przedstawić, jest już szóstą i dotyczy porównania międzynarodowej genomowej oceny wartości hodowlanej buhajów GMACE, opublikowanej po ocenie kwietniowej 2021 roku dla wszystkich buhajów, których oszacowania krajowe przesłano do Interbullu. Wszystkie wykorzystane oceny GMACE przeliczone zostały na polską skalę i wyrażone w odniesieniu do polskiej bazy genetycznej.

LEGENDA
*DFS – Dania, Finlandia, Szwecja
*OCE – Nowa Zelandia i Australia
*DEU – Niemcy, Austria, Szwajcaria

Dla bydła rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej podstawowym narzędziem selekcji buhajów oraz krów w Polsce jest indeks PF (produkcja i funkcjonalność), 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 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 roku hodowcy mają do dyspozycji 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 9639 buhajów urodzonych w latach 2013–2020 i pochodzących z 17 krajów lub grup krajów. Ponieważ nie wszystkim buhajom udało się obliczyć komplet podindeksów, indeks gPF i IE obliczono dla 9584.

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.

Zdecydowanie najwięcej buhajów, bo aż 3375, mają Stany Zjednoczone. Na drugiej pozycji jest Francja (1369 buhajów), a na trzeciej są Niemcy (1337 buhajów). Polska z 315 buhajami zajmuje siódmą pozycję (taką samą, jak w analizie przeprowadzonej w 2020 roku) 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: Brazylia (7), Luksemburg (15), Irlandia (18), Węgry (43), Belgia (48).

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.

Wartość hodowlana wszystkich buhajów biorących udział w międzynarodowej ocenie w sezonie 2021/1 wynosi średnio 130 pkt indeksu gPF. W bieżącej ocenie międzynarodowej najwyższą wartością hodowlaną charakteryzują się buhaje pochodzące z Niemiec – średni gPF = 133 pkt. Drugie miejsce, ze średnim indeksem gPF = 132 pkt, zajmują buhaje z Kanady, a trzecie – z USA z gPF = 130 pkt.
Buhaje pochodzące z polskiej hodowli, ze średnią wartością hodowlaną 120 pkt indeksu gPF, zajmują ostatnie miejsce. Różnica w średniej wartości hodowlanej subpopulacji polskich buhajów do średniej całej ocenionej populacji wynosi 10 jednostek gPF.

Na wykresie 3 przedstawiono średnie wartości IE obliczone również dla buhajów pochodzących z 12 krajów. Porównanie tych średnich pozwala ocenić przydatność materiału genetycznego, ze szczególnym uwzględnieniem zysku z hodowli.
Indeks Ekonomiczny wszystkich buhajów biorących udział w międzynarodowej ocenie w sezonie 2021/1 wynosi średnio 1648 zł. Najwyższą średnią wartość IE mają buhaje pochodzące z Niemiec – 1787 zł. Drugie miejsce, ze średnim IE = 1725 zł, zajmują buhaje z Kanady, a trzecie – z USA z IE = 1712 zł.

Buhaje pochodzące z polskiej hodowli, ze średnią wartością Indeksu Ekonomicznego 1146 zł, zajmują ostatnie miejsce. Różnica w średniej wartości IE subpopulacji polskich buhajów do średniej całej ocenionej populacji wynosi 502 zł.

W celu pełniejszej i bardziej wszechstronnej analizy porównano również wartości hodowlane subpopulacji liczących po 100 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 (wykres 4 i 5). Kraje mające populację buhajów ocenionych genomowo mniejszą niż 100 reproduktorów nie zostały uwzględnione w tym porównaniu.

Wyniki porównania stawki 100 najlepszych buhajów wskazują, że buhaje z Niemiec posiadają najwyższy średni indeks gPF wynoszący 145 pkt, jak również średni IE równy 2590 zł. Drugie miejsce pod względem indeksu gPF zajmują buhaje francuskie – 143 pkt, natomiast pod względem Indeksu Ekonomicznego buhaje amerykańskie – 2569 zł.

Polskie buhaje mają średni indeks gPF = 135 pkt oraz IE = 1926 zł i zajmują ostatnią pozycję spośród analizowanych grup buhajów. Ich średnia wartość hodowlana jest niższa o 10 pkt indeksu gPF oraz 664 zł IE od buhajów niemieckich, co stanowi stratę kilku lat postępu genetycznego.

Jeśli chodzi o buhaje zajmujące pierwsze miejsca w rankingach indeksu gPF według kraju pochodzenia, to lokują się one w przedziale między 151 gPF (najlepszy buhaj niemiecki i polski!) a 143 gPF – najwyżej oceniony buhaj pochodzący z Włoch i Hiszpanii (wykres 4). Natomiast według Indeksu Ekonomicznego plasują się pomiędzy 3018 zł – najlepszy buhaj z grupy krajów Niemcy, Austria, Szwajcaria, a 2594 zł – buhaj z najwyższą wartością IE pochodzący z Hiszpanii (wykres 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 2014–2020 wskazuje na szybko rosnącą średnią wartość hodowlaną kolejnych roczników buhajów (wykres 6, 7). Średni indeks gPF zwiększył się w omawianym okresie o 20 pkt, co stanowi 2,8% postępu genetycznego rocznie.
Natomiast średni Indeks Ekonomiczny zwiększył się o 1015 zł w ciągu sześciu lat, co w przeliczeniu na jeden rok daje wartość 169 zł zysku wynikającego z postępu genetycznego.

Postęp obserwowany w polskiej populacji buhajów ocenionych genomowo urodzonych w latach 2014–2020 był dwukrotnie wyższy w porównaniu do zmian w całej populacji ocenianych buhajów. W konsekwencji polskie buhaje urodzone w latach 2019 i 2020 są na wyższym poziomie niż cała populacja. Średni indeks gPF zwiększył się w tym okresie aż o 36 pkt, ze 102 do 138. Roczny wzrost wartości indeksu gPF wyniósł średnio 6 pkt, czyli 5,9%.
Indeks Ekonomiczny polskich buhajów zwiększył się na przestrzeni sześciu lat o 1777 zł, co w przeliczeniu na jeden rok daje wartość postępu genetycznego 296 zł.

Wykres 8 i tabela 1 przedstawiają analizę postępu genetycznego w poszczególnych krajach, tak jak wcześniej pomiędzy rocznikami urodzenia buhajów 2014–2020. W tym okresie największy postęp hodowlany wystąpił w populacji zgenotypowanych polskich buhajów, który wyniósł aż 36 pkt indeksu gPF (35,3%). Drugie miejsce zajmują francuskie rozpłodniki z postępem hodowlanym 23 pkt (20,0%), na trzecim miejscu są Niemcy z postępem 21 pkt indeksu gPF (17,9%). 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 powszechne jej wykorzystanie.

Po dokonaniu porównania średnich indeksów gPF w krajach uczestniczących w międzynarodowej ocenie genomowej przyjrzyjmy się jeszcze ich częściom składowym, czyli podindeksom i wartościom hodowlanym (tabela 2). Na podstawie analizy przedstawionych danych nasuwają się następujące spostrzeżenia:
Średni podindeks produkcyjny buhajów polskich (116) jest niższy (-6) od średniej wszystkich buhajów biorących udział w ocenie GMACE. Najwyższy podindeks produkcyjny mają buhaje niemieckie (125), a najniższy buhaje brytyjskie (108).
Średni podindeks pokroju buhajów polskich (115) jest niższy o 2 jednostki od średniej wszystkich buhajów. Najwyższy podindeks pokroju mają buhaje francuskie oraz hiszpańskie (124), a najniższy buhaje pochodzące z Wielkiej Brytanii (100).

Średni podindeks płodności buhajów polskich (99) jest niższy o 7 jednostek od średniej wszystkich buhajów. Najwyższy podindeks płodności mają buhaje brytyjskie (111), a najniższy buhaje z Polski (99).
Średnia wartość hodowlana polskich buhajów dla komórek somatycznych wynosi 110 i jest niższa od średniej wartości wszystkich buhajów o 3 jednostki. Najwyższą wartość hodowlaną dla tej cechy stwierdzono w grupie buhajów pochodzących z Francji (117), a najmniejszą u buhajów pochodzących z Oceanii (107).
Średnia wartość hodowlana polskich buhajów dla długowieczności wynosi 111 i jest niższa o 15 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).

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 9000 buhajów pochodzących z 17 krajów pozwoliła uszeregować populacje pochodzące z różnych krajów pod względem średniej wartości hodowlanej i określić miejsce polskich buhajów na tle krajów uczestniczących w międzynarodowej ocenie genomowej.

Polskie buhaje z wynikiem 120 jednostek indeksu gPF i 1146 zł IE na tle buhajów z innych krajów zajmują ostatnie miejsca w rankingu. Różnica w średniej wartości hodowlanej polskich buhajów w stosunku do średniej całej ocenionej populacji wynosi 10 jednostek gPF, czyli 8,3%, i 502 zł IE. Najwyższą wartość hodowlaną, wyrażoną w polskim indeksie selekcyjnym, mają buhaje niemieckie (gPF = 133 pkt, IE = 1787 zł). Oznacza to, że buhaje pochodzące z Niemiec najbardziej spełniają cel hodowlany określony w polskiej populacji bydła rasy PHF.

Analiza subpopulacji 100 najlepszych buhajów pokazała, że polskie buhaje mają średni indeks gPF = 135 pkt oraz IE = 1926 zł i zajmują ostatnią pozycję wśród analizowanych grup buhajów. Ich średnia wartość hodowlana jest niższa o 10 jednostek gPF oraz 665 zł IE od buhajów niemieckich, co stanowi stratę kilku lat postępu genetycznego.

Buhaj pochodzący z polskiej hodowli jest jednym z trzech osobników o najwyższym indeksie selekcyjny (gPF = 151 pkt) spośród wszystkich buhajów znajdujących się w ocenie międzynarodowej!

Analiza poszczególnych składowych indeksu selekcyjnego gPF pokazała, że buhaje poprawiające produkcję mleka pochodzą głównie z Niemiec, Kanady i Stanów Zjednoczonych. Pokrojowe rozpłodniki pochodzą z hodowli francuskich, hiszpańskich i niemieckich. Kraje skandynawskie duży nacisk kładą na cechy funkcjonalne i zdrowotne. Natomiast długowieczność to domena buhajów amerykańskich i kanadyjskich.

Sytuacja polskich buhajów jest dużo lepsza, jeżeli weźmiemy pod uwagę wzrost wartości hodowlanej u roczników 2014–2020. Postęp ten jest dwukrotnie wyższy w porównaniu do zmian w całej populacji ocenianych buhajów. Wzrost genetyczny na poziomie 5,9% 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 i większe ich wykorzystanie przez naszych hodowców do kojarzeń z samicami w swoich stadach.

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

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