Laboratorium Genetyki Bydła PFHBiPM skarbnicą informacji o krowach

Nie ma wątpliwości, że technologia genomowa zrewolucjonizowała pracę hodowlaną w stadach bydła mlecznego, a genotypowanie zwierząt staje się standardem w wielu krajach. Dzięki genetyce informacje o wartości hodowlanej zwierząt uzyskuje się kilka lat wcześniej i można dokładniej selekcjonować osobniki.

tekst: Marta Gozdek

Po uzyskaniu wyniku oceny hodowca może zrezygnować z odchowu jałówki, jeśli widzi, że nie spełnia ona jego oczekiwań pod względem wartości hodowlanej – np. będzie produkować mniej mleka od jej rówieśnic. Różna może być też przyszłość dla samic najwyżej ocenionych genomowo. Te wybitne w skali całego kraju sztuki pokrywa się nasieniem sortowanym i stosuje się u nich przenoszenie zarodków – by pozostawiły po sobie wiele potomstwa. Te strategie pokazują, że narzędzie, jakim jest ocena genomowa, może być stosowane nie tylko do selekcji, ale także w optymalizacji zarządzania stadem.

Jakie informacje można wyczytać z DNA zwierząt?

Polska Federacja Hodowców Bydła i Producentów Mleka, widząc ogromny potencjał w technologii genomowej, otworzyła 1 marca 2015 roku Laboratorium Genetyki Bydła zs. w Parzniewie. Koncentruje ono swoje działania przede wszystkim na genotypowaniu samic rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej do celów szacowania genomowej wartości hodowlanej. Uzyskany w laboratorium genom samicy jest przesyłany do jednostki obliczeniowej, szacującej wartość hodowlaną. Po jej oszacowaniu hodowca otrzymuje wyniki genomowego indeksu gPF oraz ocenionych cech dla każdej sztuki. Warto podkreślić, że materiał do badań pobierany jest tylko raz w życiu zwierzęcia, a genomowa wartość hodowlana jest aktualizowana w każdym sezonie oceny.

Laboratorium jednak nieustannie rozszerza swoją ofertę. W 2020 roku rozpoczęto prace nad wdrożeniem dwóch nowych usług. Pierwszą z nich jest kontrola pochodzenia zwierząt, w której wykorzystywany jest najnowszy i bardzo popularny na świecie standard pracy na tzw. SNP-ach, czyli na mutacjach pojedynczych nukleotydów w DNA. Podczas kontroli pochodzenia bazuje się na wytycznych opracowanych przez międzynarodowe organizacje, takie jak ISAG i ICAR. Przy okazji wdrażania tego projektu laboratorium nawiązało liczne kontakty międzynarodowe, które zaowocowały stałą współpracą, m.in. w zakresie wymiany informacji dotyczących genetyki czy pochodzenia ojców samic. Obecnie każde zwierzę, które jest badane w laboratorium w Parzniewie pod kątem wartości hodowlanej, ma obowiązkowo weryfikowane pochodzenie.

Kolejną usługą, na której skupiło się laboratorium, jest analiza szczególnych cech genetycznych – są to zarówno cechy użytkowe, takie jak beta-kazeina, którą laboratorium oznacza od 2020 roku, czy defekty genetyczne, wprowadzone do oferty w 2021 roku, np. deficyt cholesterolu.

To właśnie w Laboratorium Genetyki Bydła wykonane zostały badania w ramach projektu współfinansowanego z Funduszu Promocji Mleka pod nazwą „A2A2 – nowa droga produktów mlecznych – zastosowanie selekcji genomowej w produkcji żywności o obniżonej alergenności”. W ramach projektu przeprowadzono pilotażowe badania (na grupie około 14,3 tys. zwierząt) mające na celu ocenę potencjału produkcji mleka A2 w Polsce. Zbadano także zdolność do utworzenia subpopulacji produkcyjnej składającej się wyłącznie z krów o genotypie A2A2 oraz populacji zapasowej z krowami o genotypie A1A2.

Zaznaczyć należy, że analiza zwierząt wyłącznie w celu identyfikacji osobników pod kątem wariantu beta-kazeiny stanowiła ponad 10% całkowitej liczby genotypowań w pierwszym roku wprowadzenia jej do oferty laboratorium, co świadczyło już wówczas o ogromnym zainteresowaniu tą cechą i jej dużym potencjale ekonomicznym.

Obecnie Laboratorium Genetyki Bydła oferuje określenie 17 szczególnych cech genetycznych, w tym 5 cech użytkowych:

• beta-kazeina;
• kappa-kazeina;
• bezrożność (odmiana fryzyjska);
• bezrożność (odmiana celtycka);
• gen dominującego umaszczenia czerwonego;

oraz 12 defektów genetycznych:

• BLAD – syndrom wrodzonego braku odporności;
• CDH – deficyt cholesterolu;
• BLIND_RP1 – zwyrodnienie barwnikowe siatkówki;
• DUMPS – niedobór syntetazy monofosforanu urydyny;
• FXI – niedobór czynnika XI;
• Cytrulinemia;
• HH1 – haplotyp 1;
• HH3 – haplotyp 3;
• HH4 – haplotyp 4;
• HH5 – haplotyp 5;
• HH6 – haplotyp 6;
• HH7 – haplotyp 7.

Kontrola pochodzenia i oznaczenie 17 szczególnych cech genetycznych są dodatkowo wykonywane dla wszystkich sztuk przeznaczonych do szacowania wartości hodowlanej.

Trochę statystyki…

Polska hodowla szybko dąży do poziomu, jaki reprezentują kraje takie jak Francja czy Niemcy, gdzie genotypowanie stało się już rutynowym narzędziem hodowlanym. Świadczy o tym rosnąca z roku na rok liczba zbadanych zwierząt. W 2022 roku w Laboratorium Genetyki Bydła PFHBiPM zgenotypowano, jak dotąd, rekordową liczbę prawie 26 tys. osobników. Śmiało zatem można powiedzieć, że bez genetyki obecnie nie ma hodowli, a genotypowanie to bez wątpienia bezcenne źródło informacji.

Laboratorium na światowym poziomie

Laboratorium Genetyki Bydła to przede wszystkim doskonale wyszkolony personel oraz najnowszy sprzęt badawczy. Od 2022 jako jedyne w Polsce korzysta z najnowocześniejszej mikromacierzy Illumina w wersji XT, co umożliwia zbadanie jednocześnie aż 96 osobników w trakcie jednej analizy.

Laboratorium wyposażyło swoje pracownie w najnowocześniejszy sprzęt badawczy, m.in. w robota pipetującego oraz w pełni zautomatyzowany system do ekstrakcji kwasu nukleinowego – w ciągu zaledwie 40 minut możliwa jest izolacja aż 48 próbek. Robot pipetujący natomiast gwarantuje większą dokładność i precyzję pipetowania, zwiększa wydajność procesu oraz komfort pracy. Sercem laboratorium jest iScan – wysokiej rozdzielczości skaner do płytek mikromacierzowych.

Wszystko to pozwala na optymalizację pracy zespołu oraz zwiększenie wydajności procesu. Laboratorium Genetyki Bydła w 2022 roku zdołało dwukrotnie zwiększyć swoją wydajność. Obecnie możliwe jest przeprowadzenie analizy genotypowania dla prawie 1,6 tys. próbek w ciągu tygodnia!

Laboratorium poddawane jest kontroli jakości wykonywanych procesów. Uzyskuje różne certyfikaty – w 2021 roku otrzymało akredytację ICAR jako „Accredited laboratory for SNP – based genotyping”, czyli laboratorium akredytowane w zakresie genotypowania zwierząt poprzez analizę mutacji SNP. Oznacza to, że wyniki prowadzonych w laboratorium analiz nie odbiegają jakościowo od danych pochodzących z czołowych laboratoriów na całym świecie i mogą brać udział w międzynarodowej wymianie danych. Na początku 2021 roku Laboratorium Genetyki Bydła PFHBiPM w Parzniewie przystąpiło również do testów międzylaboratoryjnych organizowanych przez ISAG (Międzynarodowe Stowarzyszenie Genetyki Zwierząt). W panelu testowym 2020–21 w zakresie badania pochodzenia metodą analizy mutacji SNP u bydła wzięło udział 40 laboratoriów z całego świata. Laboratorium Genetyki Bydła PFHBiPM ukończyło go po raz drugi z najwyższą możliwą oceną, co stawia je w jednej linii z najlepszymi światowymi laboratoriami.

Plany na przyszłość…

Laboratorium Genetyki Bydła PFHBiPM w najbliższym czasie planuje wdrożyć system ISO 17025 w celu ujednolicenia standardów pracy w laboratoriach na całym świecie zajmujących się genetyką zwierząt. Trwają również prace nad rozszerzeniem panelu badań szczególnych cech genetycznych, by dać hodowcom precyzyjną wiedzę o ich zwierzętach.  