Ocena jednostopniowa w Polsce – prezentacja wyników
Dr hab. Sebastian Mucha jest absolwentem prestiżowego Uniwersytetu Wageningen w Holandii. Doktorat i habilitację zdobył na Uniwersytecie Przyrodniczym w Poznaniu, skupiając się na zagadnieniach związanych z różnorodnością genetyczną oraz oceną genomową. Dr hab. Marcin Pszczoła to specjalista w dziedzinie hodowli zwierząt i genomiki. Od lat prowadzi badania nad metodami selekcji genomowej. Doktorat uzyskał w Holandii, a podczas studiów odbył staż u profesora Misztala na Uniwersytecie w Georgii. Obydwaj kierują Centrum Genetycznym PFHBiPM i pracują nad implementacją oceny jednostopniowej w Polsce.
tekst na podstawie wykładu: Marcin Jajor
– Droga od podstaw selekcji do wdrożenia selekcji genomowej była bardzo długa. Polska nie pozostawała jednak w tyle, bo prace, których celem było opracowanie podstaw naukowych w tym zakresie, prowadzili naukowcy z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu – mówił dr hab. Marcin Pszczoła, który wraz z dr hab. Sebastianem Muchą z Centrum Genetycznego PFHBiPM przedstawiali podczas Forum Genetycznego PFHBiPM w Sękocinie Starym (woj. mazowieckie) efekty trzyletniej pracy nad wdrażaniem oceny jednostopniowej w Polsce.
Prostsza metoda oznacza mniej błędów
Jak zaznaczali eksperci, do tej pory mieliśmy do czynienia z systemem dwuetapowym, tj. ocena wartości hodowlanej bydła była prowadzona w dwojaki sposób. Pierwsza to ocena konwencjonalna, która bazuje na użytkowości córek i informacji rodowodowej. W tym przypadku musieliśmy dysponować odpowiednio dużą liczbą córek wraz z obserwacjami, tj. informacją fenotypową. Proces był kosztowny i czasochłonny, a na jego efekty trzeba było długo czekać, co wiązało się z wolniejszym postępem genetycznym. W przypadku osobników zgenotypowanych, które nie posiadały informacji fenotypowej na podstawie córek (dotyczy to głównie młodych buhajów), ocena wartości hodowlanej bydła mogła być oszacowana na podstawie informacji genomowej.
– Multiplikacja procesów obliczeniowych powoduje różnego rodzaju błędy natury matematycznej i statystycznej podczas procesu szacowania wartości hodowlanej. Mówiąc prościej, im przez więcej etapów trzeba przejść, tym większa szansa na popełnienie błędu – mówił dr hab. Pszczoła. Dlatego potrzebne było uproszczenie całego systemu i wykorzystanie jednego procesu szacowania do uzyskania wartości hodowlanej. Na taki pomysł wpadł prof. Ignacy Misztal, który w 2009 roku wraz z zespołem badawczym na Uniwersytecie Georgia w USA opracował metodykę oceny jednostopniowej.
Wzrost dokładności
Wśród najważniejszych korzyści tej metody dr hab. Pszczoła wymieniał wzrost dokładności oceny. Pokazują to cytowane przez prelegenta wyniki analiz z Królestwa Niderlandów, gdzie po wdrożeniu oceny jednostopniowej przeciętna dokładność oceny dla zgenotypowanych buhajów urodzonych w 2020 r. znacząco wzrosła dla wielu cech. – W największym stopniu zyskały te związane ze zdrowotnością racic oraz długowiecznością. To cechy bardzo istotne z punktu widzenia hodowców – mówił ekspert. W przypadku wspomnianych cech dokładność wzrosła z 39% do 68%, tj. o 29 p.p. (zdrowotność racic) oraz z 56% do 78%, tj. o 22 p.p. (długowieczność).
Warto dodać, że wzrost dokładności jest szczególnie ważny z punktu widzenia cech o niskiej odziedziczalności, takich jak zdrowie czy płodność. Dlatego we wprowadzeniu nowej metody oceny eksperci z Centrum Genetycznego upatrują szansy na istotne przyspieszenie postępu hodowlanego polskiej populacji bydła oraz ocenę nowych cech, takich jak efektywność wykorzystania paszy czy emisja metanu. W ich przypadku zbudowanie populacji referencyjnych w tradycyjny sposób nie wchodzi w grę ze względu na ogromne koszty. Nowa metoda pozwala również na uzyskanie oceny od większej grupy zwierząt, a także istnieje szansa wdrożenia oceny dla mniej licznych ras bydła.
Bardziej stabilna ocena
Przykłady dotychczasowego wdrażania metody jednostopniowej w wielu krajach pokazują też, że raz uzyskana wartość hodowlana buhaja jest bardziej stabilna w czasie. – Do tej pory buhaje były oceniane najpierw genomowo, a po uzyskaniu danych od córek – konwencjonalnie. W konsekwencji wartość genetyczna bardzo dobrego buhaja z czołówki rankingów mogła okazać się z czasem tylko przeciętna, co mogło powodować u hodowców frustracje. W nowym systemie nie ma tego przejścia, tj. każde zwierzę jest oceniane jedną metodą i tylko dokładamy nowe informacje, co stwarza mniejsze ryzyko istotnych zmian pozycji danego buhaja w rankingu – mówił dr hab. Pszczoła.
– W nowej metodzie w jednym kroku obliczeniowym wykorzystujemy wszystkie źródła informacji, tj. bierzemy pod uwagę informację rodowodową, fenotypową i genomową i na tej podstawie uzyskujemy wartości hodowlane. To pozwala na dokładne oszacowanie wartości hodowlanej i nie ma tu podziału na metodę konwencjonalną i genomową – dodawał dr hab. Mucha. Jak podsumowywał, o ile jednak sama ocena jednostopniowa w swojej koncepcji jest prosta, jej wdrożenie nie jest już takie proste. Dlatego bez zaangażowania i wsparcia PFHBiPM oraz zbudowania zespołu wdrożenie projektu w Polsce byłoby niemożliwe.
Początek prac w Polsce
Jak zaznaczał dr hab. Pszczoła, czas, jaki upłynął od początków prac w Polsce, związany był m.in. z koniecznością powiększenia populacji referencyjnej. Ogromne znaczenie miało tu wejście w struktury EuroGenomics, tj. spółdzielni zrzeszającej osiem państw w celu wymiany danych genomowych, poprawy metod oceny genomowej i zwiększenia efektywności hodowli bydła. Punktem zwrotnym były także zmiany legislacyjne, które pozwoliły na publikację genomowej oceny wartości hodowlanej i na podstawie tych informacji prowadzenie selekcji w stadzie krów mlecznych w Polsce. Do wprowadzenia oceny jednostopniowej w przypadku bydła mlecznego (pierwsze wdrożenia nowej metody dotyczyły kóz, owiec i bydła ras mięsnych ze względu na mniejszy wolumen danych) konieczne było też m.in. dopracowanie metodyki, zwiększenie możliwości serwerów i włączenie elementów, które pozwalały lepiej radzić sobie z dużym wolumenem danych.
Ostatecznie intensywne prace doprowadziły do pilotażowego wdrożenia oceny jednostopniowej w Polsce w kwietniu 2024 r. w efekcie realizowanego przez PFHBiPM od 2017 r. projektu „CGen korekcja”. Jego celem była poprawa zdrowotności racic w populacji krów rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej. Dane były i nadal są zbierane, a także wprowadzane przez korektorów racic zgodnie z kluczem opracowanym na bazie atlasu ICAR, do czego wykorzystywana jest specjalna aplikacja. Rejestrowane są wszystkie choroby racic, ale ze względu na najbardziej powszechny charakter występowania dermatitis digitalis (DD), to w jej zakresie zdecydowano się na wdrożenie w Polsce oceny jednostopniowej w pierwszej kolejności.
– Pomimo że jesteśmy na początku drogi w zakresie budowania populacji referencyjnej, już teraz otrzymujemy porównywalną dokładność oceny wartości hodowlanej w przypadku tej cechy w stosunku do wyników w Holandii. O ile w przypadku samców wynosi ona tam 68%, u nas sięga 52%, a dla samic 56%. To wartości, na podstawie których można uzyskać postęp genetyczny, czyli zdrowsze krowy pod kątem racic – podkreślał dr hab. Pszczoła.
Pozytywny test Interbull
Następny krok to ocena jednostopniowa wprowadzona dla wszystkich cech, co planowane jest na kwiecień 2025 r. Wcześniej trzeba było jednak m.in. zintegrować bazy danych, wdrożyć nowe oprogramowanie, opracować nowe modele i definicje. – Najważniejszym etapem, który wieńczył te prace i współpracę m.in. z Instytutem Zootechniki-PIB w Balicach, był test Interbull, a więc organizacji prowadzącej międzynarodową ocenę wartości hodowlanej. Trzeba go było zdać, bo tylko w ten sposób można potwierdzić, że metoda, którą stosujemy, jest porównywalna z metodami opracowanymi przez inne kraje na świecie – mówił dr hab. Pszczoła.
Jak opowiadał, test najpierw (styczeń 2024 r.) dotyczył cech, dla których polski zespół w pierwszej kolejności opracował metodykę, tj. pokrój i produkcja. Potem (wrzesień 2024 r.) przyszła kolej na pozostałe cechy. Wszystkie przeszły walidację Interbull.
Jakie są pierwsze wyniki?
– Jeśli spojrzymy na cechy dobrze znane i opracowane, w tym wydajność mleka, korelacja między obecną oceną a oceną jednostopniową jest stosunkowo wysoka. Tego się spodziewaliśmy. Oczywiście będą pewne zmiany w rankingach buhajów, ale głównie w początkowym okresie, po wdrożeniu nowej metodyki. Później będzie dużo stabilniej – mówił dr hab. Pszczoła. Ekspert przytaczał też wyniki dotyczące korelacji między wartościami hodowlanymi uzyskiwanymi w Polsce z innymi krajami Interbull. Okazało się, że dla wydajności mleka korelacje w nowym systemie również były wysokie. Z kolei w przypadku długowieczności, gdzie, jak wspomnieliśmy, zmiana dokładności oceny jest najbardziej spektakularna, nowy system oceny pozwolił uzyskać znacznie bardziej zbliżone wartości hodowlane (w przypadku obecnej oceny na poziomie ok. 0,5, a w systemie jednostopniowym blisko 0,9) w stosunku do innych krajów Interbull. – Udało się to osiągnąć dzięki zmianie definicji cechy i wybraniu najlepszego modelu, tj. przeżywalność od laktacji do laktacji – uzupełniał przedstawiciel Centrum Genetycznego PFHBiPM.
Warto wspomnieć też o wzroście dokładności. W przypadku wydajności mlecznej w nowej metodzie poprawiła się ona u buhajów i krów odpowiednio o 0,12 i 0,10. Jeszcze lepsze wyniki dotyczyły długowieczności, gdzie dokładność w ocenie jednostopniowej wzrosła o 0,5 (buhaje) i 0,33 (krowy). Znaczący wzrost dotyczył też odstępu międzyciążowego, tj. o 0,21 (buhaje) i 0,12 (krowy). A zatem system działa! Co nas czeka w niedalekiej przyszłości?
– Pod koniec 2024 r. przeprowadzimy przebieg równoległy, tj. zostanie uruchomiony stary i nowy system oceny, tak by można je było porównać. Później czeka nas wprowadzenie oceny jednostopniowej jako oceny oficjalnej, co zostało zapowiedziane na kwiecień 2025 r. Następny etap to wprowadzenie nowych cech oraz aktualizacja indeksów selekcyjnych PF i IE, które uwzględnią zmiany po wdrożeniu nowego systemu – zapowiadał dr hab. Pszczoła.
