Genotypowanie całych stad drogą do sukcesu w hodowli bydła mlecznego

Na I Forum Genetycznym w Poznaniu prelegenci z ośrodków hodowlanych w Niemczech i Francji dzielili się doświadczeniami w praktycznym wykorzystaniu technologii genomowej w hodowli bydła mlecznego.

TEKST I ZDJĘCIA: RYSZARD LESIAKOWSKI

Dr Stefan Rensing z ośrodka obliczeniowego dla prowadzenia hodowli zwierząt w Niemczech (Vereinigte Informationssysteme Tierhaltung – VIT) w swojej prelekcji wskazał na korzyści płynące z genotypowania całych stad. Prelegent poinformował, że rolnicy niemieccy utrzymują ok. 4,2 mln krów mlecznych w 65,8 tys. gospodarstw. W 2017 r. przeciętne stado liczyło 64 mlecznice. Co ciekawe, aż 87% utrzymywanych krów objętych jest oceną użytkowości mlecznej, a 67% mlecznic wpisano do ksiąg hodowlanych. – W każdym landzie jest organizacja hodowlana zrzeszająca hodowców. Organizacje te współpracują ze sobą, mają m.in. wspólną bazę danych, jest nią ośrodek obliczeniowy VIT, który reprezentuję – powiedział naukowiec z Niemiec.

Program genotypowania całych stad
W Niemczech program genotypowania całych stad bydła mlecznego funkcjonuje od 2016 r. pod nazwą „Wizja krowy” (Kuhvision). – W tym czasie całe stada genotypowali jedynie hodowcy w USA. Musiały być powody, dla których Amerykanie zaczęli to robić – nadmienił dr Rensing. Poinformował, że w Niemczech po wprowadzeniu genomowej oceny wartości hodowlanej niemieccy hodowcy genotypowali jedynie najlepsze sztuki, ale zainteresowali się także korzyściami płynącymi z genotypowania całych stad. Stąd zrodził się wspomniany program „Wizja krów”, który jest realizowany wspólnie przez hodowców bydła rasy hf w Niemczech i Austrii. – W 2016 r. ceny mleka sięgnęły przysłowiowego dna, co nie sprzyjało rozpoczęciu tego projektu. Niemniej dzięki zaangażowaniu wielu osób w ciągu pół roku udało się osiągnąć zakładany cel objęcia programem 100 tys. młodych samic – wspominał prelegent. Poinformował, że liczba stad uczestniczących w projekcie „Wizja krów” systematycznie się powiększa, miesięcznie przybywa 15–20 kolejnych stad, i hodowcy nie rezygnują z uczestnictwa. We wrześniu 2018 r. w programie uczestniczyło 1069 stad. W ramach projektu dotychczas zgenotypowano 264 tys. samic rasy hf. Spośród nich wycieliło się 100 tys. jałówek, a 50 tys. pierwiastek ukończyło pierwszą laktację. Zatem o wielu samicach zebrano dużo informacji, znana jest ich genomowa wartość hodowlana oraz faktyczna użytkowość.

Organizacja genotypowania całych stad
Materiał biologiczny do genotypowania jest pobierany z chwilą znakowania zwierząt, co powinno nastąpić w ciągu 7 dni po narodzinach. Partnerem w tym programie jest firma Alflex, produkująca kolczyki. Numerem kolczyka jest oznakowana próbka pobranej tkanki. Kolczyki są wysyłane bezpośrednio do hodowcy, który oprócz nich otrzymuje zaadresowane koperty, gdzie umieszcza pobrane od jałówek tkanki. Materiał biologiczny trafia do laboratorium, w którym odbywa się genotypowanie. Uzyskane wyniki są przesyłane do centrum obliczeniowego VIT. Tutaj są przetwarzane i udostępniane hodowcom. Hodowcy otrzymują je po ok. 4 tygodniach od wysłania próbek tkanek. Wyniki udostępnione są na portalu internetowym, do którego uczestnicy programu mogą się zalogować. Kartę o każdej jałówce można wydrukować. Ważną informacją jest także wykres obrazujący postęp genetyczny w stadzie. Istnieje możliwość porównania wyników między stadami objętymi programem.

Wysoka korelacja między użytkowością przewidywaną i rzeczywistą
– 100 tys. zgenotypowanych jałówek, z których 50 tys. ukończyło pierwszą laktację, jest dobrą bazą do przeprowadzania analiz. Dzięki temu można porównać genomową wartość hodowlaną cech produkcyjnych z faktyczną wydajnością mleczną – referował prelegent. Przedstawił porównanie 25% samic najlepszych pod względem genowej wartości hodowlanej dla produkcji mleka (w kg) z 25% samic, które uzyskały najniższą genomową wartość hodowlaną dla tej cechy (ryc. 1.). I tak grupa najgorszych jałówek uzyskała genomową wartość hodowlaną -465 kg mleka GMH (minus 465), tj. o 465 kg mleka poniżej średniej. Natomiast grupa najlepszych samic miała genomową wartość hodowlaną dla produkcji mleka +901, tj. o 901 kg powyżej średniej. Oznacza to, że między najlepszą a najgorszą grupą jałówek pod względem genomowej wartości hodowlanej dla produkcji mleka (w kg) różnica wynosiła ±1366 kg mleka GWH. Podobne porównanie przeprowadzono w przypadku rzeczywistej wydajności uzyskanej w pierwszej 305-dniowej laktacji przez jałówki, dla których określono wcześniej genomową wartość hodowlaną. I tak grupa 25% najlepszych pierwiastek uzyskała średnią wydajność na poziomie 9951 kg mleka, a grupa 25% jałówek z najniższą wydajnością mleczną wyprodukowała w 305-dniowej laktacji średnio 8398 kg mleka. Różnica między skrajnymi grupami pierwiastek w uzyskanej rzeczywiście średniej wydajności mlecznej wyniosła 1553 kg mleka. W opinii dr. Rensinga koresponduje to z różnicą między najlepszą i najgorszą grupą młodych jałówek z genomową wartością hodowlaną wynoszącą ±1366 kg mleka genomowej wartości hodowlanej. Przedstawiona analiza (ryc. 1). obrazuje, że na podstawie genomowej wartości hodowlanej młodych jałówek można z dużym prawdopodobieństwem przewidzieć użytkowość przyszłych krów. – Trzeba pamiętać, że dokładność szacowania genomowej wartości hodowlanej wynosi 70%, a zmienność występuje w każdej grupie. W najlepszej grupie jałówek pod względem wydajności mlecznej były sztuki, które w rzeczywistości jako pierwiastki nie wyprodukowały dużo mleka, ponieważ były np. chore. Ale jednocześnie w grupie najgorszych jałówek pod względem genomowej oceny wartości hodowlanej były bardzo dobre mlecznice – podkreślił dr Rensing. Jego zdaniem zaobserwowane zależności między genomową wartością hodowlaną dla produkcji mleka a rzeczywistą wydajnością mleczną zachodzą także w przypadku cech nisko odziedziczalnych. Prelegent nie mówił tego bezpodstawnie, lecz w oparciu o analizy dokonane na dużej liczbie samic w ramach projektu genotypowania całych stad. W trakcie prelekcji niemiecki wykładowca wykazał dużą zależność między genomową wartością hodowlaną dla przebiegu porodów a śmiertelnością cieląt przy pierwszym wycieleniu. Również w dużej korelacji jest genomowa wartość hodowlana dla długowieczności z odsetkiem brakowania krów po pierwszej laktacji.

Dr Rensing przytoczył także testowe badania genomowej wartości hodowlanej dla odporności racic na chorobę Dermatitis digitalis z faktycznym występowaniem tej choroby u pierwiastek. W grupie krów o najniższej wartości hodowlanej dla tej cechy na wspomnianą chorobę racic zapadło 54% samic. Natomiast w grupie jałówek o najwyższej średniej wartości hodowlanej dla odporności na Dermatitis digitalis choroba ta wystąpiła u 18% zwierząt. Oznacza to, że wyższa wartość hodowlana dla zdrowotności racic ogranicza ryzyko wystąpienia wspomnianego schorzenia podczas użytkowania zwierząt.

Korzyści z genotypowania
– Za genotypowaniem całych stad przemawiała możliwość przeprowadzenia efektywnej selekcji – przekonywał niemiecki prelegent. Jego zdaniem w ostatnim czasie uwarunkowania w Niemczech do produkcji mleka pogorszyły się, zdrożała ziemia, a eksport jałówek przestał być opłacalny. W tej sytuacji priorytetem stała się efektywność ekonomiczna stada. Dzięki genotypowaniu całego stada można wybrakować zwierzęta najsłabsze pod względem genomowej wartości hodowlanej, czyli sztuki najmniej ekonomiczne. Ponadto genotypowanie całych stad umożliwia przeprowadzenie precyzyjnego doboru par rodzicielskich. – Dysponując genomowymi wartościami hodowlanymi całego stada, można szybko wskazać najsłabsze strony poszczególnych sztuk, które można poprawić w następnym pokoleniu przez umiejętny dobór buhajów. Pomocny jest w tym program do kojarzeń, który uwzględnia wszystkie oceniane cechy (ok. 50), i z tego względu dobór par rodzicielskich jest bardzo precyzyjny – powiedział wykładowca. Nadmienił, że w tradycyjnym ujęciu w doborze buhajów do krów uwzględniano jedynie cechy użytkowości mlecznej i pokroju. W przypadku jałówek informacji było mniej, więc kierowano się indeksem rodowodowym i poziomem inbredu.
– Kolejnym ważnym aspektem genotypowania całych stad jest możliwość tworzenia bazy referencyjnej dla nowych cech. Od kwietnia 2019 roku hodowcy w Niemczech będą mogli się posługiwać genomowym indeksem selekcyjnym RZG (gRZG), rozszerzonym o cechę odporności racic na chorobę Dermatitis digitalis – relacjonował prelegent.

Koszty genotypowania całego stada
– Koszt genotypowania jałówki dla uczestnika programu genotypowania całego stada wynosi od 20 do 30 euro (80–130 zł). Zróżnicowanie ceny wynika z zakresu współpracy hodowcy z centrum obliczeniowym VIT – informował dr Rensing. Wyjaśnił, że uczestnik programu genotypowania całego stada, który prowadzi jedynie ocenę użytkowości mlecznej i pokroju, płaci za genotypowanie jałówki 30 euro. Natomiast dla hodowcy, który dodatkowo sam rejestruje dane o zdrowiu swoich krów i udostępnia je w systemie VIT, cena za genotypowanie młodej samicy wynosi 20 euro. Jest to zdecydowanie mniej niż 49 euro, które muszą wydać na zgenotypowanie jałówki hodowcy nieuczestniczący w programie genotypowania całych stad.
– Cena 20 euro na sztukę jest możliwa dzięki dofinansowaniu tej usługi przez organizacje hodowlane, które z genotypowania całych stad mają bardzo ważną korzyść. Jest nią populacja referencyjna samic, której walorem jest fakt, że składa się z całych stad, czyli obejmuje wszystkie urodzone cielęta. Zatem nie są to wyselekcjonowane zwierzęta – informował dr Rensing. Podkreślił, że z genotypowania całych stad korzyści odnoszą zarówno hodowcy, jak i organizacje hodowlane, ponieważ otwiera to możliwości doskonalenia nowych cech. Tym samym korzysta także program hodowlany bydła mlecznego. 

Genotypowanie pomaga w zarządzaniu stadem

Podczas I Forum Genetycznego w Poznaniu David Girod z francuskiej firmy Evolution przedstawił w swojej prezentacji praktyczne zastosowanie genotypowania samic w zarządzaniu stadem. Na wstępie wyjaśnił, że Evolution jest spółdzielnią zrzeszającą 28 tys. francuskich rolników. Spółdzielnia realizuje największy program hodowlany w Europie, rocznie jej członkowie genotypują ok. 80 tys. samic i ok. 3 tys. samców. Zatem warto skorzystać z francuskich doświadczeń.

– We Francji między gospodarstwami produkującymi mleko występuje duże zróżnicowanie pod względem efektywności ekonomicznej. W przeliczeniu na tonę wyprodukowanego mleka różnica w osiąganym zysku między najlepszymi i najgorszymi stadami wynosi ok. 90 euro – relacjonował prelegent z Francji. W jego opinii o sukcesie ekonomicznym w produkcji mleka decyduje kontrolowanie poprawności żywienia oraz remontu stada i postępu genetycznego. W swoim wystąpieniu David Girod szczególną uwagę zwrócił na koszty związane z remontem stada. Poinformował, że w warunkach francuskich w odchów jałówki należy zainwestować ok. 1200 euro, tymczasem za wybrakowaną krowę można otrzymać ok. 900 euro. Zatem zastąpienie krowy jałówką wiąże się ze stratą ok. 300 euro. – Gdy urodzi się cielę, trzeba zadać sobie pytanie, czy to cielę jest mi potrzebne i na tyle dobre, aby inwestować w jego odchów – radził francuski prelegent. Podkreślił, że odchowywanie słabych genetycznie jałówek ma szereg negatywnych konsekwencji. Z takich zwierząt wyrosną krowy o niższym potencjale do produkcji mleka i bardziej podatne na choroby, które trzeba będzie szybciej wybrakować ze stada. Zwiększa to jednocześnie liczbę potrzebnych jałówek do remontu, co w sumie generuje dodatkowe koszty i negatywnie wpływa na rentowność produkcji mleka. Natomiast wybór do remontu najlepszych jałówek uruchamia spiralę korzystnych ekonomicznie zależności: wybór najlepszych jałówek – szybszy postęp genetyczny w stadzie – mniej wybrakowanych krów – kontrolowany remont (ryc. 2.).

Genotypowanie całego stada
Poznanie wartości genetycznej jałówek umożliwia technologia genomowa. W opinii prelegenta z Francji genotypowanie młodych samic rozpoczyna proces wspomnianego kontrolowanego remontu stada. Mając wyniki genotypowania, hodowca podejmuje trzy rodzaje decyzji:
• Pierwsza dotyczy selekcji – nie zatrzymuje się do dalszego odchowu jałówek o zbyt niskim poziomie genetycznym oraz niedostosowanych do systemu utrzymania.
• Druga dotyczy strategii unasieniania – zaleca się inseminowanie sztuk o najwyższej genomowej wartości hodowlanej nasieniem selekcjonowanym (seksowanym), aby pozyskać możliwie jak najwięcej wartościowych genetycznie samic. Jałówki o przeciętnej wartości hodowlanej można kryć tańszym nasieniem konwencjonalnym. Natomiast jałówki o niskim poziomie genetycznym, których potomstwo nie będzie przeznaczone na remont stada, wskazane jest inseminować nasieniem buhajów mięsnych. W ten sposób uzyskuje się cenny materiał opasowy, za takie cielęta można otrzymać wyższą cenę niż za zwierzęta rasy hf przeznaczone do opasania.
• Trzecia decyzja dotyczy postępu hodowlanego i wiąże się z precyzyjnym doborem par rodzicielskich. Hodowca dysponujący wynikami z genotypowania jałówek zna ich mankamenty, które może poprawić dobierając odpowiednie buhaje. Kierując do remontu najlepsze jałówki, uzyskuje się postęp genetyczny po stronie żeńskiej, ponieważ 50% genów dostarczają samice (50% pochodzi od buhaja).

David Girod wykazał, że genotypowanie wraz z selekcją samic i precyzyjnym doborem przyspieszają postęp hodowlany w stadach bydła mlecznego. Jako przykład podał 211 stad, które od 2013 r. przez pięć kolejnych lat genotypowały jałówki. W tym czasie średni indeks ISU wynosił 122, a po pięciu latach zwiększył się średnio o 25 punktów, czyli rocznie zwiększał się o 5 punktów. We Francji obliczono, że 1 punkt indeksu ISU daje 5 euro korzyści na rok na sztukę. Na podstawie przytoczonego przykładu łatwo obliczyć, że każda jałówka pochodząca ze stad genotypowanych daje hodowcy średnio w roku 25 euro korzyści. Nic też dziwnego, że genotypowaniem całych stad interesuje się coraz więcej hodowców. W 2018 r. w spółdzielni Evolution programem tym objęto 364 nowe stada.

Aby inwestycja w genotypowanie jałówek przyniosła wymierne korzyści, francuski prelegent zaleca:
• genotypowanie młodych samic, tj. do wieku 1 roku;
• genotypowanie całego stada lub grupy jałówek – tylko wtedy można podjąć właściwe decyzje, np. dotyczące selekcji;
• mając wyniki z genotypowania, trzeba analizować całą grupę jałówek – wyniki z genotypowania całego stada umożliwiają określenie głównego celu hodowlanego, na jakie cechy trzeba zwrócić szczególną uwagę;
• decyzje odnośnie do każdej sztuki należy podejmować indywidualnie (hoduj–brakuj, precyzyjny dobór buhajów);
• prowadzenie racjonalnej strategii unasieniania – hodowca musi zdecydować, na jakie jałówki zastosuje nasienie seksowane, konwencjonalne i buhajów mięsnych.

I Forum Genetyczne w Poznaniu podsumował dr Tomasz Krychowski z PFHBiPM słowami: – Dzisiaj poznaliśmy, jak technologię genomową wykorzystują w praktyce hodowcy we Francji i w Niemczech. Dowiedzieliśmy się także o wdrażaniu do praktyki hodowlanej przez Polską Federację i jej Centrum Genetyczne nowoczesnych narzędzi, którymi posługują się już hodowcy za granicą. Trzeba pamiętać, ze genetyka to bardziej inwestycja niż koszty, a w przyszłość zawsze warto inwestować.  

Wystąpienia prelegentów na tegorocznym forum genetycznym w Poznaniu cieszyły się dużym zainteresowaniem słuchaczy. Odpowiedzi na zadawane pytania przedstawiamy na kolejnych stronach.