Lepsza genetyka w jednym kroku – zmiany, które się opłacają
Podsumowanie zmian w ocenie wartości hodowlanej bydła rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej.
tekst: Magdalena Graczyk-Bogdanowicz
Ocena wartości hodowlanej bydła rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej z wykorzystaniem metody jednostopniowej stała się faktem. Co zmieniło się w ocenie, co te zmiany oznaczają oraz co mogą obecnie obserwować hodowcy? Odpowiedzi na te i inne pytania postaram się udzielić w kolejnych akapitach.
Nowości
Hodowców mile zaskoczyło, że wyniki oceny wartości hodowlanej zostały opublikowane w tym samym terminie dla wszystkich zwierząt. Dotychczas w pierwszej kolejności dostępne były wartości hodowlane buhajów, a tydzień później – samic. Od kwietnia 2025 r. wyniki dla samców i samic są publikowane tego samego dnia. Zmiana ta ułatwiła planowanie doborów, ponieważ od razu można wykorzystywać wartości hodowlane zwierząt z tego samego sezonu, bez zbędnej zwłoki.
W ocenie rutynowej pojawiły się trzy nowe cechy, struktura kostna (pokrój) oraz okres usługi jałówek i krów (płodność). Łatwe poszerzanie oceny o nowe cechy to jedna z zalet oceny jednostopniowej. Pozwala ona na szacowanie wartości hodowlanej dla zwierząt, które współdzielą populację referencyjną, a więc posiadają genotyp i fenotyp zarejestrowany dla wielu cech, w tym tych nowych. Przykładem jest wdrożona w 2024 r. ocena dla dermatitis digitalis (zdrowotność racic). Jest to pierwsza cecha oceniona z użyciem metodyki jednostopniowej w Polsce. Ocena genomowa dermatitis digitalis ruszała z populacją referencyjną około 10 tys. samic, w 2025 r. mamy już ich około 17,5 tys.
Niektóre cechy zmieniły swoje definicje – częściowo lub całkowicie. Takim przykładem jest długowieczność, dla której sposób definiowania fenotypu został całkowicie zmieniony z oceny na podstawie tzw. survival kit na przeżywalność krów do kolejnych laktacji od 1–5. Survival kit to zestaw programów wykorzystujących modele regresyjne do analizy danych mierzących czas do brakowania zwierzęcia. Obecnie przeżywalność jest mierzona jako cecha binarna – przeżyła/nie przeżyła do następnej laktacji. Modyfikacja ta spowodowała, że buhaje, ale również samice otrzymały wartość hodowlaną o dużej dokładności, mówiącą o prawdopodobieństwie przeżycia do kolejnych laktacji.
Zmiany w szacowaniu wartości hodowlanej
W związku z wdrażaniem całego systemu oceny dokonano przeglądu dotychczas ocenianych cech. Skrócono czas oraz zwiększono efektywność obliczeń poprzez dopracowanie filtrowania obserwacji i modeli statystycznych, w ramach których połączono mało liczne podklasy i zmodyfikowano efekty. Dla wszystkich cech wdrożono również wytyczne Złotego Standardu EuroGenomics, dotyczące m.in. poprawki na niejednorodność wariancji w stadach. Wariancja, a więc zmienność w analizowanych stadach, powinna być wyrównana, żeby nie zaburzała szacowania wartości hodowlanej. Jeśli obserwuje się dużą zmienność pomiędzy stadami, stosuje się właśnie wyżej wspomnianą poprawkę, która pozwala na ujednolicenie zmienności w podklasach (np. stadach), a przez to zmniejszenie wpływu braku tej jednorodności na wyniki oceny oraz lepsze szacowanie efektów włączonych do modelu.
Jedną z metod pozwalającą wykazać, czy zaimplementowane zmiany dotyczące filtrowania danych, definicji cechy czy modelu pozytywnie wpływają na oszacowane wartości hodowlane i korespondują z tym, co obserwuje się w trendach międzynarodowych – są korelacje szacowane przez Interbull. Obliczone korelacje pozwalają wskazać, w jakim stopniu wyniki uzyskane w Polsce są zbieżne z wynikami w innych krajach. Dla cech produkcyjnych będących najdłużej w ocenie i dla których wprowadzono zmiany dotyczące głównie filtrowania danych korelacje wyników poprzednich i bieżących są wysokie i stabilne – wynoszą około 0,9. To znaczy, że wprowadzone zmiany nie miały znaczącego wpływu na wyniki uzyskane w kraju i są one zbieżne z ocenami uzyskiwanymi w innych krajach. W przypadku cech, w których dokonano istotnych zmian w definicji, modelu lub edycji danych – takich jak płodność czy długowieczność – poprawa korelacji jest znacząca i jest wyższa o około 0,1 do 0,45. Oznacza to, że wprowadzone zmiany pozytywnie wpłynęły na wyniki oszacowanej wartości hodowlanej, zbliżając je do oceny uzyskiwanej w ramach Interbull. Doskonalenie tych cech stanowi większe wyzwanie ze względu na niską odziedziczalność oraz sposób, zakres i ilość zbieranych informacji fenotypowych.
Zmiany w dokładności oceny
Zmiana metodyki z dwustopniowej na jednostopniową wpływa na wzrost dokładności oraz pozwala poprawić efektywność procesu obliczeniowego. W nowym systemie modyfikacje wdrożono na wielu poziomach, które uniemożliwiają porównywanie wyników. Ten aspekt utrudnia hodowcom znalezienie odpowiedzi na pytanie, na ile nowa metodyka jest lepsza. Bezpośrednie porównanie wyników pochodzących z obu systemów stanowi wyzwanie, bo zostały one obliczone przy wykorzystaniu zupełnie innych założeń metodycznych. To jak porównywać jabłka i gruszki. Oba to owoce należące systematycznie do tej samej rodziny, a nawet podrodziny, więc są podobne, ale który wybrać? Tu potrzebne są szczegóły, bo to w nich znajduje się odpowiedź. Poniżej przedstawię przykłady wskazujące, jak interpretować zmiany pochodzące z obu systemów.
Jednym ze sposobów weryfikacji poprawności wprowadzonej metodyki jest wzrost dokładności, a więc wzrost wiarygodności oceny. Im bardziej wiarygodne wyniki, tym bardziej wartość genetyczna zwierzęcia jest zbliżona do jego prawdziwej wartości genów. Wyniki dokładności oceny z nowego systemu jednostopniowego są wyraźnie wyższe niż z poprzedniej oceny dwustopniowej. Dla cech takich jak wydajność mleka, białka i tłuszczu wzrost dokładności wynosi od 5–10 p.p. i jest widoczny u zgenotypowanych buhajów, jak i krów. Jedne z najwyższych wzrostów dokładności obserwujemy dla niektórych cech pokrojowych, np. dla lokomocji, kondycji, budowy ogólnej czy szerokości wymienia – jest ona wyższa nawet o 40 p.p., a dokładność oceny zgenotypowanych samic osiągnęła poziom zbliżony do poziomu samców. Na wykresie 1 przedstawiono wzrost dokładności dla lokomocji.
Dla cech takich jak płodność czy łatwość wycieleń wzrost ten nie jest aż tak spektakularny, ale nadal obserwowany. Dla okresu usługi wzrost dokładności wynosi około 15 p.p. dla obu płci w nowym systemie. Dla przebiegu porodów (efektu bezpośredniego i matczynego) obserwujemy wzrost wiarygodności wartości hodowlanej u zgenotypowanych buhajów. Dla przeżywalności cieląt (efekt bezpośredni i matczyny) wzrost ten jest niższy i wynosi zwykle około 3–5 p.p. Należy pamiętać, że im mniej odziedziczalna cecha, tym trudniej uzyskać wysoką dokładność oceny wartości hodowlanej – ze względu na stopień przenoszenia (transmisji) genów z rodziców na potomstwo. Dlatego w przypadku cech trudnych i niskoodziedziczalnych, takich jak płodność, każdy wzrost wiarygodności szacowanych wyników jest na wagę złota. W przypadku oceny jednostopniowej komponenty wariancji oraz odziedziczalności dla wszystkich cech zostały ponownie oszacowane, a ich wartości zebrano w tabeli 1. Komponent wariancji w odziedziczalności to nic innego jak oszacowana składowa zmienności odpowiadająca za odziedziczoną część genów.
Źródła informacji
Jedną z bardziej zauważalnych modyfikacji była zmiana typów oceny na źródła danych. Wynika to z przejścia z oceny dwustopniowej, a więc konwencjonalnej i genomowej, na ocenę jednostopniową, która w jednym oszacowaniu włącza wszystkie dostępne informacje o zwierzęciu. W związku z tym można wyróżnić informacje, jakie dane zwierzę wniosło do systemu, oraz te, na podstawie których została oszacowana jego wartość. W tabeli 2. przedstawiono możliwe źródła informacji.
Wyróżnia się trzy podstawowe źródła informacji: fenotyp własny/córek (F), genotyp (G) i MACE (I) (wielokrotna ocena pomiędzy krajami). Każde źródło ma przypisany skrót literowy, dzięki czemu można odczytać, na podstawie jakich informacji została oszacowana wartość danego zwierzęcia.
Zmiany bywają trudne, jednak bez nich nie ma innowacji. Uzyskane wyniki potwierdzają, że zmiana ta wpłynęła pozytywnie na oszacowane wartości hodowlane. Wybór metodyki jednostopniowej zamiast dwustopniowej oraz lepsze dopasowanie danych i modeli pozwoliły na lepsze wykorzystanie wszystkich informacji o zwierzęciu, wzrost dokładności oraz poprawienie korelacji z wynikami międzynarodowymi. Bazując na pozytywnym doświadczeniu innych państw, takich jak Francja czy Holandia, również Polska dołączyła do czołówki krajów, które wdrożyły metodę jednostopniową – stającą się światowym standardem.
