Genotypowanie samic w Polsce – wyniki i znaczenie

Tekst: Anna Siekierska, Dział Hodowli PFHBiPM

W ocenie genomowej uczestniczyły w największym stopniu gospodarstwa ANR. Nie wszyscy zdają sobie sprawę, jak genotypowanie wykorzystać w prowadzeniu selekcji bydła mlecznego.

Trochę historii
Ocena genomowa w Polsce odbywała się od 2008 roku w ramach konsorcjum MASinBULL, przy ścisłej współpracy z prof. Stanisławem Kamińskim z UW-M w Olsztynie i prof. Joanną Szydą z UP we Wrocławiu oraz SHiUZ w Bydgoszczy Sp. z o.o. W tym czasie powstawała, w oparciu o istniejące i uzupełniane dzięki pracy prof. Kamińskiego repozytorium DNA, polska baza referencyjna dla rasy holsztyńsko-fryzyjskiej. Z kolei zespół naukowców kierowany przez prof. Szydę opracował pierwsze analizy statystyczne i równania predykcji do oceny genomowej. Instytut Zootechniki natomiast zajmuje się szacowaniem indeksów rodowodowych, będących częścią oceny genomowej. W styczniu 2009 roku po raz pierwszy prof. J. Szyda zaprezentowała polskie wyniki młodych buhajów i metodologię na sesji INTERBULL. W sierpniu 2010 roku przygotowane wyniki polskiej krajowej oceny genomowej przeszły pozytywnie test walidacyjny w ocenie międzynarodowej. Polska była wśród pierwszych 7 krajów na świecie, które uzyskały pozytywną opinię Centrum INTERBULL dla metodyki wykonywania oceny genomowej. Od listopada 2010 roku w Unii Europejskiej ocenę genomową w rasie HF przyjęto za oficjalną. W grudniu 2011 MASinBULL otrzymało propozycję przystąpienia do konsorcjum EuroGenomics. Na początku 2012 roku opracowano nową formułę organizacyjną dla podmiotów biorących udział w ocenie genomowej w Polsce, polegającą na przekształceniu MASinBULL w konsorcjum Genomika Polska, do której przystąpiła Polska Federacja i dwie spółki inseminacyjne, tj. WCHiRZ i MCHiRZ. Polska została przyjęta do EuroGenomics, uzyskując, po opłaceniu składki, dostęp do bazy referencyjnej EuroGenomics, liczącej ponad 20 tysięcy buhajów rasy HF. Prace nad wdrożeniem oceny na pełnej bazie referencyjnej trwają do dziś. Prawdopodobnie ocena w sezonie 2016.3 będzie przeprowadzona z jej użyciem.

ROK 2012
Genotypowanie samic w Polsce rozpoczęto w 2012 roku. Wówczas w ocenie uczestniczyło 6 spółek administrowanych przez Agencję Nieruchomości Rolnych. Materiałem biologicznym, z którego pobierano DNA do badań, była krew. Genotypowanie wykonywano w laboratorium SHiUZ w Bydgoszczy Sp. z o.o., zlokalizowanym na Uniwersytecie Warmińsko‑Mazurskim w Olsztynie. W 2012 roku w ramach konsorcjum Genomika Polska wykonano oceny w dwóch sezonach: w sezonie 2012.2 wyceniono 240 sztuk pochodzących z OHZ Dębołęka, Mścice i Osięciny oraz SK Nowe Jankowice i HZZ Żołędnica, natomiast w sezonie 2012.3 do tych gospodarstw dołączył OHZ Głogówek, a ocenę genomową wykonano dla 240 sztuk. Tak więc w 2012 roku łącznie poddano ocenie genomowej 480 samic. Hodowca otrzymywał wyniki na opracowanych przez PFHBiPM arkuszach typu Excel, gdzie w trzech kolumnach (indeks rodowodowy, genomowa WH i kombinowana WH z dokładnościami ocen) podane były wyniki dla 25 cech (produkcja, pokrój, płodność i komórki somatyczne). Na podstawie indywidualnej analizy kart ocen w przedsiębiorstwach tych wybierano najlepsze sztuki jako dawczynie zarodków. Oceny te były nieoficjalne. Genotypowanie wykonano na mikromacierzach Illumina 54K.

ROK 2013
W sezonie 2013.1 w ocenie genomowej uczestniczyły już 32 podmioty, z tego 26 to spółki należące do ANR, 4 inne przedsiębiorstwa i 2 hodowców indywidualnych. Pobrano materiał biologiczny od 624 samic, natomiast markery określono dla 598 sztuk (sprawność genotypowania wyniosła 95,5%). Dla 10 sztuk nie oszacowano indeksów rodowodowych, tak więc pełną genomową ocenę kombinowaną uzyskało 588 sztuk.

W sezonie 2013.3 Polska Federacja wprowadziła pobieranie materiału biologicznego do badań genomowych przy użyciu technologii ALLFLEX – fragment tkanki z ucha pobierany jest przy pomocy specjalnej kolczykownicy do próbnika TSU z płynem konserwującym. Pobrano materiał od 814 sztuk, w tym od 73 krów i 741 jałowic. W ocenie wzięło udział 39 podmiotów, w tym 6 spoza gospodarstw administrowanych przez ANR. Oceniono 804 samice. Dla 10 sztuk niemożliwe było oszacowanie indeksów rodowodowych, a sprawność genotypowania wyniosła 98,8%.

PFHBiPM z pomocą ekspertów ze świata nauki opracowywała w tym okresie nowy program hodowlany dla rasy PHF zawierający elementy selekcji genomowej jako istotnego narzędzia pracy hodowlanej, prowadzącego do uzyskania w populacji większego postępu genetycznego w krótszym czasie.

ROK 2014
W styczniu 2014 roku, podczas targów Polagra-Innowacje, z inicjatywy PFHBiPM zorganizowano konferencję nt. selekcji genomowej i możliwości jej wykorzystania w hodowli bydła rasy PHF. Udział w niej wzięli znakomici znawcy tego tematu, jak np. Brian van Doormal z Kanady, Stefan Rensing z Niemiec czy Tomasz Strabel z Polski. W założeniach Polska Federacja miała zamiar zgenotypować 2976 sztuk. Wprowadzono mikromacierze o niskiej gęstości EuroG10K, dzięki czemu ocena mogła być znacznie tańsza. Jednakże ze względów organizacyjnych Instytut Zootechniki nie był przygotowany na taką zmianę i nie zdążył przygotować metody imputacji.

W sezonie oceny 2014.2 INTERBULL wykonał pierwszą międzynarodową ocenę genomową młodych buhajów. Polska też w niej uczestniczyła i otrzymała wyniki, które Instytut Zootechniki opublikował na swojej stronie internetowej. Tym samym została usunięta ostatnia przeszkoda wstrzymująca uznanie oceny genomowej w Polsce za oficjalną. Jesienią 2014 zmodyfikowany został program hodowlany dla rasy PHF oraz regulamin wpisu do ksiąg.

Po przerwie w sezonie 2014.3, dzięki SHiUZ Sp. z o.o. w Bydgoszczy, kilkanaście spółek ANR przystąpiło do oceny genomowej samic. Rozliczenie i dystrybucja wyników odbywała się przez SHiUZ Sp. z o.o. PFHBiPM była zaangażowana wyłącznie w pobranie materiału biologicznego. Ocenie poddano 840 sztuk. Pod koniec roku PFHBiPM zdecydowała o utworzeniu własnego laboratorium, wyposażonego w najnowocześniejszy sprzęt do genotypowania.

ROK 2015
Był przełomowy dla rozwoju oceny genomowej w naszym kraju. W marcu 2015 roku nastąpiło otwarcie Laboratorium Genetyki Bydła w Parzniewie. To jedyne takie laboratorium w Europie, które jest własnością hodowców zrzeszonych w Polskiej Federacji.

ROK 2016
Plany genotypowania samic w dużej mierze opierały się na podobnej strukturze udziału podmiotów jak w roku 2015. Chcąc zbliżyć się do założeń zawartych w programie hodowlanym, mówiących o docelowym genotypowaniu w ciągu roku ok. 1% samic – PFHBiPM zaplanowała ocenę genomową dla 6 tysięcy samic rasy PHF. Niestety, kryzys na rynku mleka i pogarszające się warunki ekonomiczne w gospodarstwach nastawionych na produkcję mleka przyhamowały nieco rozwój oceny genomowej. Plan genotypowania przyjęty na 2016 rok został wykonany w 75%.

Od sezonu 2016.2 Instytut Zootechniki udostępnił wszystkim uczestnikom bezpłatną aktualizację ocen genomowych dla tych samic, dla których w bazie znajdują się oznaczone od 2014 roku genotypy.

Znaczenie oceny genomowej dla prowadzenia selekcji
Polska Federacja w szczególności zaleca hodowcom genotypowanie jałowic. Preselekcja sztuk do genotypowania odbywa się z wykorzystaniem komputerowego programu do kojarzeń DoKo, na podstawie obliczonych w tym programie indeksów rodowodowych. Hodowcy są zainteresowani trzema grupami jałówek: 1) młodymi sztukami, co do których chcą podjąć decyzję, czy zostawić na remont stada, czy przeznaczyć do sprzedaży; 2) jałowicami, które w momencie otrzymania wyników oceny genomowej będą w wieku do krycia i dane te będą wykorzystane do precyzyjnego doboru rozpłodnika do każdej ze sztuk; trzeba w tym momencie podkreślić, że oceny genomowe są kolekcjonowane w systemie SYMLEK i mogą być użyte w DoKo, dzięki czemu hodowca ma pewność, że pokryje jałówki optymalnie dobranym niespokrewnionym buhajem; 3) wysokocielnymi jałowicami, które gdy otrzymają wyniki, będą już wycielone i do krycia, a nie będą posiadały własnej oficjalnej oceny WH.

Po otrzymaniu wyników każdy hodowca uczestniczący w ocenie genomowej może oczekiwać ze strony specjalistów PFHBiPM doradztwa hodowlanego w sprawie doboru do kojarzeń.

Samice z najwyższymi indeksami gPF są oferowane spółkom inseminacyjnym jako kandydatki na matki buhajów lub dawczynie zarodków. Wzrasta liczba stad, które transfer zarodków wykonują na własne potrzeby, z zamiarem przyspieszenia postępu hodowlanego w stadzie. Coraz częściej przy takich zabiegach używa się nasienia seksowanego, a zespoły zajmujące się przenoszeniem zarodków dzięki rosnącemu doświadczeniu wypracowują nowe procedury, dające wyższą skuteczność zabiegów ET z użyciem tak preparowanego nasienia.
Stacje unasieniania wykonują genotypowanie krów zakwalifikowanych na matki buhajów w celu wykonania bardziej precyzyjnych kojarzeń z zamiarem uzyskania lepszych efektów prowadzenia programów oceny i selekcji buhajów.

Niezwykle ciekawe, choć jeszcze nie w pełni wykorzystane, są możliwości oznaczania na genotypie markerów wskazujących na obecność mutacji recesywnych oraz markerów związanych z nowymi cechami, trudnymi do oceny w klasyczny sposób. Daje to szanse na szybsze ich wprowadzenie do oceny wartości hodowlanych, w celu prowadzenia efektywnej selekcji.

Wszystkie te zabiegi powinny przynieść w najbliższym czasie efekty w całej populacji, znacznie szybszy postęp hodowlany w najistotniejszych cechach, takich jak np. zdrowotność, długowieczność, lepsza płodność bydła rasy PHF. To będzie się przekładać nie tylko na ekonomikę produkcji mleka dla gospodarstw wyspecjalizowanych w tym kierunku, ale także powinno mieć szersze odbicie w pozytywnym odbiorze przez konsumentów produktów mleczarskich i zwiększać konkurencyjność polskich producentów na globalnym rynku.