FENOTYP JEST KRÓLEM o znaczeniu obserwacji w ocenie wartości hodowlanej
Sukces w hodowli bydła, oprócz genetyki, zależy także od codziennego monitoringu, zbierania obserwacji fenotypowych, zarządzania stadem oraz żywienia. Zbieranie informacji o użytkowości odgrywa bardzo ważną rolę w tworzeniu postępu hodowlanego. Według prof. Mike’a Coffeya (EGENES, brytyjska jednostka obliczeniowa) dane o zwierzętach mogą z czasem stać się cenniejsze niż uzyskiwane od nich mleko czy mięso. W zależności od rodzaju cechy, pozyskiwanie fenotypów może być mniej lub bardziej kosztowne i czasochłonne.
tekst: inż. Maria Kryś, dr hab. Marcin Pszczoła
Istnieją cechy relatywnie łatwo mierzalne, takie jak: produkcja czy pokrój. Natomiast płodność czy zdrowotność racic zdecydowanie trudniej skontrolować, a więc wymagają większych nakładów finansowych i poświęcenia większej ilości czasu. Obserwacje dla cech takich jak: emisja metanu lub wykorzystanie paszy są nie tylko trudne w zmierzeniu, lecz także niezwykle kosztowne.
Cechy z dwóch pierwszych kategorii pozyskiwane są na świecie przez wykwalifikowanych zootechników oceny, korektorów racic, a także przez lekarzy weterynarii lub przez zaawansowane technologie – roboty udojowe czy kamery. Jednakże na tę chwilę to ludzie odgrywają najważniejszą rolę w pozyskiwaniu informacji o statusie zwierząt. Kluczowe jest, aby jakość zbieranych informacji była na wysokim poziomie. Pozyskanie niektórych danych jest czasochłonne, co może przekładać się na brak ich rejestracji lub na niedokładne ich rejestrowanie. Braki w obserwacjach wpływają znacząco na dokładność wyników oceny wartości hodowlanej, które są wykorzystywane przez hodowców. Z punktu widzenia postępu hodowlanego niezwykle ważne jest, by dostarczać wiarygodne dane.
Populacja referencyjna – pojęcie stosowane w genomowej ocenie wartości hodowlanej. Grupa osobników, dla których dostępne są genotypy i fenotypy (własne lub obserwacje na potomstwie). Na jej podstawie szacuje się genomową wartość hodowlaną dla osobników, dla których znany jest tylko genotyp.
Jakie znaczenie ma fenotyp w czasach genotypowania?
Genotypowanie staje się coraz bardziej powszechne, co przekłada się na wzrost liczby zgenotypowanych osobników i sprawia, że z czasem to poznanie fenotypu zwierzęcia, nie genotypu będzie głównym ograniczeniem. Pozyskanie fenotypów zajmuje bowiem dużo czasu (np. długowieczność), wymaga zasobów ludzkich i specjalnego oprogramowania (zdrowotność racic), co jest kosztowne (wykorzystanie paszy oraz emisja metanu). Oczywiście genotypowanie stanowi podstawę do uzyskania dokładnej oceny wartości hodowlanej bydła, bo pozwala na ocenę zwierzęcia bez obserwacji własnych lub obserwacji na potomstwie. Natomiast bez obserwacji fenotypowych, zebranych dla populacji referencyjnej, informacja genomowa jest po prostu bezużyteczna. Zwiększanie liczby fenotypów (ocenianych cech) pozwala na maksymalizację zysku z genotypowania poprzez jednoczesne wzbogacenie populacji referencyjnej o informację na temat jak najszerszej grupy cech. Zaletą oceny genomowej jest ponadto jej szybkość – pozwala ocenić osobnika zaraz po urodzeniu i zgenotypowaniu. Ocena w oparciu o jakościowe informacje o fenotypie własnym, potomstwa, krewnych bocznych oraz informacje rodowodowe i genomowe jest kluczowa, by osiągać dokładne oceny wartości hodowlanej. Im większa baza informacji o danym osobniku, tym dokładniejsza ocena. Należy też pamiętać, że zgenotypowane osobniki, dla których pozyskamy jakościowe obserwacje, będą powiększać krajową populację referencyjną, zwiększając dokładność genomowej oceny wartości hodowlanych. A to przekłada się realnie na większy postęp hodowlany.
Nie tylko wartość hodowlana
Dodatkowym aspektem przemawiającym za zbieraniem jakościowych obserwacji o utrzymywanych zwierzętach jest możliwość wykorzystania tych informacji do zarządzania stadem. Prawidłowo zarządzać stadem możemy tylko wtedy, kiedy mamy informacje na jego temat, czyli gdy gromadzimy dane o zwierzętach. Przykładem wykorzystania takiego rozwiązania w Polsce jest projekt „CGen korekcja”, w którym dzięki dostarczonym przez korektora informacjom o stanie racic w stadzie hodowca otrzymuje pogląd na to, jak duża część stada zmaga się z tym problemem, które schorzenia występują najczęściej. Zebrane dane nie tylko służą hodowcy, pozwolą też na dokonanie zmian w zarządzaniu stadem. Obecnie na podstawie informacji zebranych w projekcje „CGen korekcja” prowadzona jest dodatkowo ocena wartości hodowlanej dla cechy Dermatitis digitalis, co umożliwia selekcję w kierunku większej odporności krów na tę chorobę.
Cechy trudne w mierzeniu i kosztowne – jak sobie z nimi poradzić?
Najcenniejsze (a jednocześnie najdroższe w pozyskaniu) z tej kategorii cech wydają się wykorzystanie paszy oraz emisja metanu. W obu przypadkach pozyskanie obserwacji wymaga dużych nakładów finansowych i zaawansowanej technologii. Kontrola użytkowości wykorzystania paszy i poziomu emisji metanu ma ogromne znaczenie dla poprawy ekonomiki produkcji mleczarskiej oraz z punktu widzenia ochrony środowiska, a także w zaspakajaniu społecznych oczekiwań względem hodowli. A czego oczekuje społeczeństwo? Produkcji neutralnej dla środowiska, która nie wpływa negatywnie na zasoby naturalne. Co możemy poczynić w tym temacie? Starać się uwzględnić oczekiwania społeczne podczas tworzenia celów hodowlanych, by poprawiać wizerunek hodowli bydła w społeczeństwie. Ograniczenie emisji metanu można ponadto postrzegać w kategoriach ograniczania strat energii, która pochodzi z paszy, co wiąże się z ograniczaniem kosztów żywienia.
Oczywista jest konieczność wykorzystania selekcji genomowej w doskonaleniu tak trudnych w pomiarach cech. Selekcja genomowa pozwala na ocenę wartości hodowlanej na podstawie populacji referencyjnej. Poza pozyskiwaniem obserwacji krajowych, selekcja genomowa ułatwia łączenie zbiorów danych pozyskanych w różnych krajach w celu tworzenia międzynarodowych populacji referencyjnych. Wdrażana obecnie do krajowej oceny wartości hodowlanej bydła metoda jednostopniowej oceny genomowej znacznie ułatwia doskonalenie nowych cech, w których populacja referencyjna może składać się nie tylko z buhajów wycenionych na potomstwie, ale także z krów. Ponadto w intuicyjny sposób umożliwia ona włączenie obserwacji międzynarodowych do oceny krajowej, pozwalając na znaczny wzrost dokładności oceny.
Zaawansowane technologie w „produkcji” fenotypów
Przyszłością w zbieraniu fenotypów są natomiast dane pochodzące z sensorów – np. bolusów umieszczanych w żwaczu czy kamer – w połączeniu z wykorzystaniem sztucznej inteligencji do analizy pozyskanych obserwacji. Przykładem wykorzystania tych technologii jest wykrywanie ciąży na podstawie analizy próbek mleka przez technologie automatycznej analizy obrazu, zamiast analiz laboratoryjnych, które wdrożone zostało w Wielkiej Brytanii. Podobnie bada się możliwość wykorzystania analizy obrazów pozyskanych z kamer zainstalowanych w oborach po to, by przewidzieć moment porodu czy określić spożycie paszy przez poszczególne krowy. To sugeruje, że nowe technologie i algorytmy oparte o sztuczną inteligencję będą coraz szerzej wykorzystywane w gromadzeniu danych. Na ten moment jednak wskazane jest, aby pozyskiwane informacje były zbierane w sposób dokładny – i dotyczy to każdego ogniwa uczestniczącego w tym procesie.
Podsumowując, nowe fenotypy, dotychczas niedostępne lub z bardzo ograniczoną dostępnością, będą coraz bardziej znaczące. Aby uzyskać wysoką dokładność oceny, konieczne będzie utworzenie populacji referencyjnej o poznanym zarówno genotypie, jaki i fenotypie. Dane dla nowych i trudnych w pomiarze cech, np. emisji metanu czy wykorzystania paszy, mogą w przyszłości mieć bardzo duże znaczenie w polskiej hodowli. Żadnego fenotypu nie należy jednak pomijać, ponieważ każdy z nich jest cenny. Im więcej informacji zbierzemy na temat danego osobnika, tym większa będzie dokładność oceny wartości hodowlanej, co pozwoli na uzyskiwanie większego postępu hodowlanego w stadzie.
Jednostopniowa genomowa ocena wartości hodowlanej
metoda oceny wartości hodowlanej, która pozwala na jednoczesne uwzględnienie genotypów, obserwacji fenotypowych od osobników zgenotypowanych i niezgenotypowanych oraz międzynarodowych wartości hodowlanych i danych rodowodowych, by podczas jednego kroku obliczeniowego uzyskać oszacowania wartości hodowlanych.
