Skala zmian jest znacząca

Polska genetyka rośnie w siłę i jest to fakt niezaprzeczalny! Ogromną rolę w tym procesie odgrywa Centrum Genetyczne Polskiej Federacji Hodowców Bydła i Producentów Mleka, z którego dyrektorem – dr. hab. Sebastianem Muchą porozmawialiśmy o tym, jak zmienia się rodzima hodowla bydła mlecznego, czym jest ocena jednostopniowa i jakie korzyści przyniesie ona hodowcom.

rozmowa: Mateusz Uciński

Panie dyrektorze, w ostatnim czasie Polska Federacja Hodowców Bydła może poszczycić się dwoma szczególnymi osiągnięciami. Pierwszym z nich jest przyznanie tej organizacji odpowiedzialności za prowadzenie w Polsce oceny wartości hodowlanej dla rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej, a drugim – wprowadzenie w naszym kraju oceny metodą jednostopniową. Za obydwoma sukcesami stoi kierowane przez Pana Centrum Genetyczne PFHBiPM. Czy kiedy kilka lat temu obejmował Pan stery tej placówki badawczej, spodziewał się Pan, że tak to wszystko się potoczy?
Przyznam szczerze, że rezultaty naszej wspólnej pracy w ramach Centrum Genetycznego zdecydowanie przekroczyły moje pierwotne oczekiwania. Udało się nam zbudować naprawdę zgrany zespół składający się z bardzo różnorodnych ludzi, którzy jednakże potrafią ze sobą dobrze współpracować i realizować wspólne cele. To właśnie zbudowanie silnego zespołu uważam za nasz największy sukces i tylko dzięki temu byliśmy w stanie podjąć tak ambitne wyzwanie jak stworzenie nowego systemu oceny genetycznej. Drugą niezmiernie ważną kwestią, z której się cieszę, jest zbudowanie dobrych relacji na poziomie krajowym ze specjalistami związanymi z oceną wartości hodowlanej bydła. Mam tutaj na myśli głównie współpracę z naukowcami z Instytutu Zootechniki w Balicach, Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie oraz Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Udało nam się również nawiązać współpracę na poziomie międzynarodowym ze światowej klasy specjalistami, takimi jak naukowcy z Uniwersytetu Georgia – prof. Ignacym Misztalem i prof. Danielą Lourenco. Oprócz tego do współpracy zaangażowaliśmy również genetyków z firmy AbacusBio z Nowej Zelandii. Nawiązane relacje pozwoliły na stworzenie bardzo stymulującego środowiska, które sprzyjało wdrażaniu innowacji i tworzeniu nowego systemu oceny. Myślę, że cały zaangażowany w te prace zespół jest dumny z faktu, iż otrzymaliśmy tak unikalną szansę do stworzenia nowego systemu oceny dla polskich hodowców i krajowego przemysłu inseminacyjnego.

Ocena jednostopniowa to nowość, zarówno na świecie, jak i w Europie, co stawia Polskę w bardzo elitarnym gronie, nie sądzi Pan?
Zdecydowanie tak. Kiedy wdrożyliśmy ocenę jednostopniową dla rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej, dołączyliśmy do grona wiodących ośrodków obliczeniowych, które stosują tę najnowocześniejszą metodykę. Pierwsze pełne wdrożenie metody jednostopniowej nastąpiło w roku 2022 we Francji. Następnie Holendrzy wdrożyli tę metodykę w roku 2023. W tym roku w kwietniu wprowadzają ją również Niemcy. W związku z powyższym znaleźliśmy się w naprawdę doborowym towarzystwie. Co więcej, zdobyte doświadczenie, związane z opracowaniem systemu oceny bazującego na metodyce jednostopniowej, stanowi cenny kapitał w kontekście współpracy Centrum Genetycznego z innymi ośrodkami europejskimi działającymi w krajach członkowskich Spółdzielni EuroGenomics. Ma to szczególne znaczenie w kontekście planów prowadzenia europejskiej oceny bydła opartej na metodyce jednostopniowej.

Jakie są przewagi tej metody nad dotychczasową oceną wartości hodowlanej?
Główną zaletą metody jednostopniowej jest możliwość lepszego wykorzystania danych. Wynika to z faktu, iż omawiana metodyka pozwala na jednoczesną analizę wszystkich dostępnych danych: fenotypowych (pochodzących zarówno od zwierząt zgenotypowanych, jak i tych bez genotypu), rodowodowych i genomowych. Dzięki temu mamy więcej dostępnych źródeł informacji. Przekłada się to na wzrost dokładności oceny, co wiąże się z kolei z możliwościami zwiększenia postępu genetycznego. Jest to szczególnie korzystne w kwestii poszerzania oceny o nowe cechy, takie jak chociażby zdrowotność racic. W przypadku oceny dermatitis digitalis (DD) dane zbierane w ramach projektu CGen korekcja pochodzą z ponad 300 stad, które różnią się poziomem genotypowania. Część stad genotypuje wszystkie samice, a część – tylko wybrane sztuki. Fenotypy natomiast rejestrowane są na wszystkich krowach. W związku z tym w metodzie dwustopniowej moglibyśmy wykorzystać jedynie dane fenotypowe od zgenotypowanych osobników. Natomiast w przypadku oceny jednostopniowej możemy bezpośrednio wykorzystać wszystkie zgromadzone fenotypy zarówno od zgenotypowanych, jak i niezgenotypowanych osobników. Naturalnie najcenniejsze nadal są dla nas zgenotypowane samice. Tym niemniej informacja od niezgenotypowanych osobników również może zostać wykorzystana, co wpływa pozytywnie na dokładność oceny. Ważną zaletą systemu jednostopniowego jest również jego stabilność. Należy to rozumieć w kontekście prowadzenia oceny przy pomocy jednej metodyki przez cały czas, gdy dane zwierzę uczestniczy w ocenie genetycznej. Początkowo ocena osobnika bazuje jedynie na dostępnej informacji rodowodowej i genomowej. Z czasem do tej informacji dodawana jest informacja fenotypowa (własna lub informacja na córkach). Wtedy cały czas wykorzystujemy posiadany genotyp i tylko dodajemy do niego stopniowo gromadzone informacje fenotypowe. Jest to znacząca różnica w porównaniu z systemem dwustopniowym, gdzie samce po otrzymaniu informacji na córkach oceniane są jedynie z wykorzystaniem tych danych (ocena konwencjonalna), a genotyp nie jest już wykorzystywany w ocenie. Taka zmiana źródeł informacji w ocenie wraz ze zmianą metodyki często wiązała się ze zmianami w pozycji rankingowej buhaja. W przypadku oceny jednostopniowej metodyka oceny w trakcie życia osobnika nie będzie ulegać zmianie. Z czasem ocena będzie stopniowo poszerzać zakres danych wykorzystywanych do oceny. Będzie to jednak proces rozłożony w czasie, a nie skokowy jak dotychczas.

Tym, co zapewne najbardziej interesuje hodowców, są różnice pomiędzy dotychczasowymi rankingami a tymi po wycenie jednostopniowej. Jaka może być skala zmian?
Skala zmian jest znacząca. Ogólna korelacja dotychczasowej oraz nowej (jednostopniowej) oceny jest dość wysoka i znajduje się na poziomie 90%. Pokazuje to, że kierunek selekcji jest zbieżny. Tym niemniej różnice w rankingach są znaczne. Taki efekt był w dużej mierze oczekiwany. Wkład i zainwestowane przez hodowców środki na stworzenie nowego systemu byłyby bezcelowe, gdyby nowy system skutkował identycznym rankingiem zwierząt jak dotychczasowa ocena. To naturalna kolej rzeczy, że gdy siadamy znowu do danego tematu (do oceny wartości hodowlanej), chcemy czerpać z dotychczasowych doświadczeń, uwzględnić najnowsze osiągnięcia naukowe i rekomendacje międzynarodowych ekspertów zajmujących się oceną genetyczną. W rezultacie dążymy do stworzenia jak najlepszego systemu, który można opracować w danym momencie. Konsekwencją tego muszą być zmiany w rankingach. Nie należy jednakże skupiać się wyłącznie na spadkach i wzrostach pozycji rankingowych. Należy patrzeć na te wyniki, mając na uwadze wszystkie zalety nowego systemu, które sprawiają, że jesteśmy w stanie oszacować wartości hodowlane, które lepiej przybliżają nas do prawdziwego potencjału genetycznego zwierząt. To z kolei ma bezpośrednie przełożenie na celniejszą selekcję i otrzymanie większego postępu hodowlanego, który przekłada się na zysk hodowcy.

Jakie korzyści przynosi nowa metoda dla środowiska hodowlanego?
Główną korzyścią jest wzrost dokładności oceny, co wpływa na wzrost postępu genetycznego. Oprócz tego nowa metodyka zmniejsza również tzw. obciążenie oceny wynikające z intensywnej preselekcji zwierząt, jaką wprowadziła selekcja genomowa. Oznacza to, że w znacznym stopniu zmniejszamy efekt zawyżania ocen genomowych. Z punktu widzenia hodowców istotne będzie również pewne złagodzenie kryteriów publikacji oceny. W nowym systemie zmniejszone będą wymagania odnośnie do kompletności rodowodów ocenianych zwierząt. Wymagane będzie posiadanie jedynie znanego ojca i matki, którzy muszą należeć do rasy holsztyńsko-fryzyjskiej. Dzięki temu więcej samic w stadzie będzie mogło otrzymać ocenę genetyczną, a co za tym idzie – dobory będą prowadzone na podstawie wartości hodowlanych. Nowy system oceny wykazuje również dla wielu cech większą zbieżność (korelacje) pomiędzy polską oceną buhajów a oceną tych samych osobników w innych krajach. Osiągnięcie lepszej harmonizacji oceny jest ważnym celem, jaki stawiają przed sobą kraje członkowskie Spółdzielni EuroGenomics. Nasz nowy system bardzo dobrze wpisuje się w ten nurt.

Jakie wyzwania stawia sobie teraz Centrum Genetyczne PFHBiPM? Nad czym obecnie pracujecie?
Wdrożenie nowego systemu oceny to z pewnością nie koniec. Cały bieżący rok przeznaczamy na intensywne prace zmierzające w kierunku optymalizacji i automatyzacji systemu. Ma to na celu znaczne skrócenie czasu szacowania oceny. Dzięki temu będziemy zmierzać w kierunku zwiększenia częstości publikacji oceny w naszym kraju. Chcemy wprowadzić miesięczne oceny, co jest standardem w krajach członkowskich Spółdzielni EuroGenomics. Wiele krajów prowadzi nawet jeszcze częstszą ocenę tygodniową. Naszą ambicją jest skrócenie czasu od pobrania próbki do opublikowania oceny genetycznej zwierzęcia. Oprócz tego zamierzamy pracować nad poszerzeniem oceny o nowe cechy, których oczekują hodowcy. W pierwszej kolejności będą to pozostałe cechy zdrowotności racic. W kwietniu 2024 r. wdrożyliśmy do oceny pierwszą z wielu cech znajdujących się w tej grupie – dermatitis digitalis. W ubiegłym roku przystąpiliśmy również do specjalnego badawczego przebiegu oceny dla nowych cech przeprowadzonego przez Interbull. Nasze działania będą zmierzać do szacowania wartości hodowlanej dla czterech najważniejszych schorzeń racic (dermatitis digitalis, wrzód podeszwy, choroba linii białej, krwiak podeszwy) i wprowadzenia indeksu zdrowia racic. Kolejną cechą, którą zamierzamy wprowadzić do oceny, jest wytrwałość laktacji. Wspomniane cechy są łatwiejsze do wdrożenia, gdyż dysponujemy już niezbędną bazą danych fenotypowych. W dalszych planach mamy również wdrożenie oceny dla cech związanych ze zdrowiem (choroby metaboliczne i choroby związane z rozrodem). W tym przypadku niezbędne jest jednak zaangażowanie hodowców, którzy mogą wspomóc tę inicjatywę poprzez rejestrację chorób we własnym stadzie. Bez rejestracji dobrej jakości fenotypów nie będziemy mogli stworzyć odpowiedniej populacji referencyjnej do oceny nowych cech. W planach mamy również prace związane z wdrożeniem do oceny efektywności wykorzystania paszy oraz emisji metanu. W tym przypadku staramy się o pozyskanie niezbędnego finansowania.

Mówi się, że przyszłość nauki należy między innymi do genetyki. Jak Pan myśli, w jakim kierunku podąży genetyka bydła mlecznego?
Z pewnością będziemy przetwarzać coraz większe zbiory danych, zarówno jeśli chodzi o nowe fenotypy, jak i dane genomowe. Dużo się zmienia w kwestii możliwości zbierania danych. Systemy robotowe, sensory, kamery oraz algorytmy sztucznej inteligencji pozwalają gromadzić coraz więcej informacji o każdej krowie. Jest to ważne źródło nowych fenotypów, które stymulują dalszy rozwój oceny wartości hodowlanej poprzez poszerzanie jej o nowe cechy. Obserwujemy również, że wpływ klimatu na krowy staje się coraz bardziej zauważalny. W związku z tym na znaczeniu zyskują takie cechy jak odporność na stres cieplny oraz szeroko pojęta rezyliencja. Trendem w hodowli jest obecnie doskonalenie cech związanych z odpornością nie tylko krów, ale i cieląt. Poszerza się przez to zarówno zakres cech, jak i kompleksowość oceny, gdyż uwzględnia ona całe życie zwierzęcia i uwarunkowania związane z poszczególnymi okresami utrzymania. Jest to również odpowiedź na oczekiwania społeczne dotyczące uzyskiwania zdrowej żywności od zdrowych zwierząt. Wzmacniając cechy funkcjonalne na poziomie genetycznym, uzyskujemy trwały efekt, na którym możemy bazować, zarządzając stadem. Innym aspektem jest ułatwianie pracy hodowcom, którzy zamiast mierzyć się z obsługą chorych zwierząt, mogą skupić się na codziennych rutynowych czynnościach, a odzyskany czas przeznaczyć na zarządzanie. Z pewnością w dalszym ciągu będzie również wzrastać znaczenie cech funkcjonalnych w indeksach selekcyjnych. W tym miejscu warto wspomnieć szczególnie o indeksach ekonomicznych, które ukazują bezpośrednie przełożenie potencjału genetycznego zwierzęcia na efekty finansowe. Aby jak najlepiej wspomagać pracę hodowców, cały czas monitorujemy nowości ze świata nauki i praktyki. Śledzimy doniesienia z międzynarodowych konferencji i analizujemy, które z proponowanych rozwiązań będą korzystne dla polskich hodowców. W roku 2026 planujemy wdrożenie znacznej aktualizacji indeksu PF. O kolejnych nowościach w ocenie będziemy informować na bieżąco.