W jakich bólach się rodził i jak się rozwija polski indeks selekcyjny PF dla rasy PHF

Jedną z przełomowych dat dla współczesnej hodowli bydła mlecznego rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej w Polsce był 11 kwietnia 2007 roku. Wtedy w pierwszej siedzibie Polskiej Federacji Hodowców Bydła i Producentów Mleka w Warszawie przy ul. Hożej spotkali się przedstawiciele nauki, specjaliści ze spółek inseminacyjnych oraz hodowcy bydła mlecznego, aby podjąć decyzje w sprawie nowego indeksu selekcyjnego. Powstał indeks o nazwie Produkcja i Funkcjonalność – indeks PF.

tekst: Anna Siekierska

Troszkę historii…

Gdy z praktyki produkcyjnej przeszłam do pracy w dziale hodowli Okręgowej Stacji Hodowli Zwierząt – poznańskiego oddziału Centralnej Stacji Hodowli Zwierząt – a był to rok 1996, pamiętam, jak był wprowadzany system oceny wartości hodowlanych oparty na modelu BLUP. Pamiętam też, jak wielkim dla nas wszystkich krokiem naprzód było utworzenie indeksu produkcyjnego, obowiązującego od 1998 roku, bo to on wtedy zaczął służyć między innymi do rankingowania buhajów. Dziś nieco pieszczotliwie nazywamy go „starym indeksem selekcyjnym”, ale trzeba o nim pamiętać, bo nadal jest narzędziem selekcyjnym dla naszej rodzimej rasy bydła polskiego czerwonego. Jego formuła była (i nadal jest dla rasy RP) następująca:

stary indeks selekcyjny = 2 × WH dla kg białka + 1 × WH dla kg tłuszczu

Historia utworzenia indeksu PF jest dość długa, a sam proces jego ewolucji będzie trwać. Pierwsze głosy, coraz głośniejsze i śmielej wyrażane, docierały od hodowców wkrótce po przejęciu prowadzenia ksiąg hodowlanych dla bydła ras mlecznych w lipcu 2004 roku. Hodowcy dyskutowali o tym, że potrzebne jest im narzędzie selekcyjne bardziej nowoczesne od tego, którym się posługiwali dotychczas. Mówili już otwarcie, że indeks obejmujący wyłącznie cechy produkcji mleka nie odpowiadał ich wymaganiom.

Chcieliśmy brać wzór z najlepszych

W nowoczesnej hodowli bydła, w której doskonalenie odbywa się za pomocą selekcji na kilka cech jednocześnie, najkorzystniej jest zastosować złożony indeks selekcyjny. W ten sposób nie przekreśla się najlepszego osobnika pod względem jednej cechy, gdy nie spełnia on przyjętych kryteriów dla innej cechy. W takim indeksie, często zwanym syntetycznym (nie dlatego, że sztucznym, tylko dlatego, że łączy – syntetyzuje więcej cech), konieczne jest określenie, z jakim naciskiem (z jaką wagą) będą doskonalone poszczególne cechy. Tak skonstruowany indeks wyraża cel hodowlany, zdefiniowany w programie hodowlanym, i optymalizuje jego prowadzenie.

Przykładem takiego indeksu jest TPI™, który powstał w 1976 roku i jest jednym z najstarszych narzędzi selekcyjnych w hodowli bydła holsztyńskiego. Został utworzony przez przemysł mleczarski w USA. Kiedy TPI™ powstał – składał się tylko z cech produkcji oraz typu i budowy (dlatego nazywa się Type and Production Index – w skrócie TPI). Z biegiem lat, w odpowiedzi na zapotrzebowanie amerykańskich farmerów, wprowadzano do niego kolejne cechy, takie jak zdrowotność wymienia – komórki somatyczne czy długość użytkowania. Co jakiś czas hodowcy amerykańscy aktualizują w indeksie TPI wagi, a więc nacisk, z jakim doskonalona jest konkretna cecha, wprowadzają nowe cechy lub wycofują z niego cechy, w których osiągnięto w populacji zakładany postęp genetyczny.

Silne zapotrzebowanie na nowoczesny indeks w naszej hodowli

Historycznie rzecz biorąc, dzisiaj trudno nie przyznać racji hodowcom, którzy wtedy mówili, że nasz stary indeks był nawet na tamte czasy trochę przeżytkiem. Ale przecież to również dzięki jego zastosowaniu wskaźniki hodowlane i wydajności jednostkowe zaczęły rosnąć. Zbiegło się to w czasie z efektami bardzo przemyślanych i korzystnych zmian w zakresie żywienia oraz poprawy warunków utrzymania bydła w naszej populacji bydła czarno-białego. Uczyliśmy się sami i od zagranicznych fachowców prawidłowego przygotowywania pasz objętościowych, między innymi racjonalnej gospodarki na użytkach zielonych, produkcji sianokiszonek (kto z was pamięta program Turośl?) i kiszonki z kukurydzy, a to skutkowało powoli sporym wzrostem przeciętnej wydajności krów. Obory ze średnią sięgającą 8–10 tys. kg mleka przestały być rzadkością. Tak więc chęć podwyższenia wydajności nie była już jedyną potrzebą, za to pojawiło się sporo innych wyzwań, np. jak utrzymać dobre wskaźniki rozrodu, zdrowotność wymion, poprawić budowę nóg itd.

Z drugiej strony przystąpienie Polski do Unii Europejskiej spowodowało lawinowy napływ do naszego kraju materiału biologicznego, w tym także nasienia buhajów z tzw. krajów zachodnich. Nasi hodowcy, mając do czynienia z katalogami zagranicznych firm inseminacyjnych, widzieli, jakie złożone indeksy selekcyjne wykorzystują ich koledzy. Doskonalenie tylko produkcji już nie wystarczało, aby prowadzić opłacalną hodowlę. Polskim hodowcom zależało na indeksie, za pomocą którego, wybierając rozpłodniki do kojarzeń w swoim stadzie, wyhodują krowę nie tylko produkcyjną, ale także dobrze zbudowaną, płodną i długowieczną. To dlatego nalegali na przyspieszenie działań zmierzających do skonstruowania nowego polskiego indeksu selekcyjnego.

Zadania podzielono między trzech graczy

Polska Federacja Hodowców Bydła i Producentów Mleka odpowiedziała na zapotrzebowanie zgłaszane przez hodowców i zapoczątkowała prace mające doprowadzić do oczekiwanych w tym zakresie zmian. Role zostały podzielone między trzy instytucje: KCHZ, wtedy jeszcze odpowiedzialne za ocenę wartości użytkowej bydła mlecznego, miało zająć się cechami funkcjonalnymi, PFHBiPM przyjęła na siebie temat indeksu cech pokroju, a Instytut Zootechniki zobowiązał się do przebadania propozycji, które powstaną, oraz wdrożenia obliczeń.

Pracę nad propozycjami indeksów pokroju wykonano w zespole złożonym z hodowców, specjalistów ze spółek inseminacyjnych i selekcjonerów PFHBiPM. Przyjęto następujący cel: stworzyć grupy cech pokrojowych połączonych w podindeks, w którym do każdej cechy przypisana będzie odpowiednia waga wyrażona w procentach. Chodziło o ułatwienie hodowcom doboru buhajów.

Polska Federacja pracowała nad indeksem pokroju

Opracowując propozycje podindeksów pokroju, posiłkowano się danymi o budowie podobnych indeksów funkcjonujących w innych krajach, ale wagi procentowe zaproponowane dla każdej cechy wynikały z naszych doświadczeń i celów, jakie hodowcy uważali za konieczne do zrealizowania w naszej populacji.
Zespół roboczy ujął w cząstkowe indeksy następujące grupy cech pokroju: wymię, nogi i racice, typ, kaliber, a z ich połączenia powstał indeks ogólny pokroju. Wykonanie przez naukowców badań nad poprawnością konstrukcji podindeksów pokrojowych trwało blisko rok, ale ostatecznie w maju 2006 roku Instytut Zootechniki udostępnił wartości hodowlane dla podindeksów pokrojowych polskich buhajów w formie materiału wdrożeniowego. Tak więc pierwszy krok w kierunku złożonego indeksu selekcyjnego został wykonany.

Naukowcy z Instytutu Zootechniki dawali nam wsparcie

W tym samym czasie naukowcy z IZ ukończyli prace nad szacowaniem wartości hodowlanych dla cech płodności, a w końcówce 2006 roku sfinalizowali prace nad szacowaniem wartości hodowlanej dla długowieczności. Kolejnym tematem było szacowanie wartości hodowlanych dla komórek somatycznych. W lutym 2007 roku wstępną formułę przyszłego indeksu zaproponował prof. Andrzej Żarnecki, główny animator prac zespołu prowadzącego szacowanie wartości hodowlanych bydła mlecznego w Polsce. Konstrukcja indeksu zakładała udział w nim trzech grup cech w postaci podindeksów (produkcja, pokrój i płodność) oraz dwóch pojedynczych cech (długowieczność i komórki somatyczne, LKS). W lutym na spotkaniu w Balicach uzgodniono, jakie wagi należy przyłożyć do poszczególnych składników indeksu oraz zaakceptowano minimalne progi powtarzalności ich ocen. Po wykonaniu obliczeń przez Instytut Zootechniki spółki inseminacyjne i Polska Federacja przeanalizowały pozycje uzyskane przez buhaje wówczas dopuszczone do użycia w sztucznej inseminacji. Okazało się, że blisko 30% z tych buhajów nie posiadało WH dla długowieczności. Dla tych buhajów – w większości młodych, których córki w ilości niezbędnej do dokonania oszacowań nie zostały wybrakowane, a dalej żyły i produkowały – nie można byłoby utworzyć indeksu, bo brakowało jednej jego części. Taki buhaj nie mógłby być ujęty w rankingu na krajowej liście buhajów. Trzeba było jeszcze raz zmodyfikować formułę rodzącego się indeksu.

Udało się znaleźć kompromisowe wyjście z impasu

W tym właśnie momencie 11 kwietnia 2007 roku znaleźliśmy się na Hożej, gdzie problem, jak postąpić w tej sytuacji, był zasadniczym tematem dyskusji zebranego gremium. Uczestnicy spotkania byli bardzo zdeterminowani, aby nie odkładać już ustaleń w tej ważnej kwestii. Potrzebny był kompromis i wobec tego jedynym rozsądnym wyjściem z tej sytuacji było:

• utworzenie czteroskładnikowego indeksu selekcyjnego o nazwie Produkcja i Funkcjonalność (w skrócie PF) zawierającego produkcję, pokrój, płodność oraz komórki somatyczne;
• prezentowanie wartości hodowlanej dla długowieczności jako odrębnej informacji dla buhajów, które mają tę cechę oszacowaną;
• intensywne kontynuowanie prac badawczych nad możliwością włączenia długowieczności do indeksu PF.

Tak więc indeks selekcyjny Produkcja i Funkcjonalność zawierał trzy grupy cech i jedną cechę pojedynczą:

• Produkcja – w postaci podindeksu produkcyjnego takiego jak dotychczas obowiązujący, tj. 2 × wartość hodowlana dla wydajności białka w kg + 1 × wartość hodowlana dla wydajności tłuszczu w kg;
• Pokrój – w postaci podindeksu ogólnego pokroju składającego się w 10% z indeksu kalibru, w 10% z indeksu typu, w 30% z indeksu nóg i racic i w 50% z indeksu wymienia;
• Płodność – w postaci podindeksu płodności, wyznaczonego na podstawie oszacowań wartości hodowlanych dla wskaźnika niepowtarzalności rui u jałówek NPj (80%) i wieku pierwszego unasieniania WPU (20%).
• Komórki somatyczne – w postaci wartości hodowlanej dla laktacyjnej zawartości komórek somatycznych w pierwszych trzech laktacjach.

Ze względu na to, że składniki indeksu są wyrażane w różnych jednostkach, aby mogły wspólnie funkcjonować w sumarycznym indeksie, ich wartości hodowlane zostały poddane standaryzacji na średnią 100 i odchylenie standardowe równe 10.

Warto tu zaznaczyć, że podindeks pokroju wprowadzony przy zainicjowaniu działania indeksu PF uległ zmianie po wprowadzeniu w kwietniu 2012 roku nowego Regulaminu oceny typu i budowy, zmieniającego definicje cech opisowych. Zastąpiono wówczas podindeks kalibru podindeksem ramy ciała, a podindeks typu – podindeksem siły mleczności.

Podindeks płodności również uległ modyfikacji i zamiast początkowo dwóch cech już w 2010 roku obejmował cztery wskaźniki: niepowtarzalność unasieniania do 56 dni po pierwszym zabiegu inseminacji u jałówek NPj, niepowtarzalność unasieniania do 56 dni po pierwszym zabiegu inseminacji u krów NPk, przestój poporodowy PP i odstęp międzyciążowy OMC.

Inauguracja indeksu PF dla buhajów, ale co z krowami?

Pierwsze oszacowanie wartości hodowlanych buhajów z zastosowaniem nowego indeksu PF wykonano w sezonie 2007/1. Krowy nadal jednak miały obliczany stary indeks produkcyjny i według niego były szeregowane w stadzie, zostawały kandydatkami na matki buhajów i były wpisywane do rozdziału Elita w części głównej księgi. Jednak na prośbę hodowców zespół profesora Żarneckiego prowadził dalej intensywne prace nad wprowadzeniem nowego indeksu dla krowy, który miałby zawierać składniki takie same jak indeks PF dla buhajów. Kłopotliwą jego częścią był w tym wypadku podindeks pokroju, ponieważ jedynie ok. 30% krów w populacji aktywnej – pierwiastek po buhajach testowanych i ich rówieśnic – miało własną szczegółową ocenę typu i budowy, niezbędną do jego obliczenia. Naukowcy badali więc możliwość wykorzystania rodowodów w celu dostarczenia informacji o pokroju i wykorzystaniu ich do szacowania WH.

Sprawa okazała się nieprosta i choć w międzyczasie rozwój metod oceny wartości hodowlanych postępował i niejednokrotnie pomagał we wcześniejszym i dokładniejszym szacowaniu niektórych cech – np. wprowadzenie od sezonu 2008.1 metody TDM (metody próbnych udojów) – to uzyskanie możliwości powszechnego zastosowania nowego indeksu dla krów trwało dość długo.

Efektem badań było początkowo wprowadzenie indeksu krowy dla kandydatek na matki buhajów, co nastąpiło w sezonie 2010.2. Wówczas dla krów wstępnie wytypowanych, na podstawie indeksu produkcyjnego, na kandydatki na matki buhajów Instytut Zootechniki zaczął szacować IKW (własny) i IKR (rodowodowy), który był dodatkowym, drugim kryterium przy wyborze krów na matki buhajów. Przymiotniki „własny” i „rodowodowy” wskazywały, czy do oszacowania indeksu krowy użyto jej własnej oceny pokroju, czy też posłużono się informacjami dotyczącymi jej krewnych, tj. z rodowodu. Taki system oceny WH kandydatek na matki buhajów wymagał wielostopniowego działania.

Gdy w 2012 roku PFHBiPM udostępniła hodowcom krów rasy PHF autorski program do kojarzeń, zaczęło nas uwierać to, że nie we wszystkich obszarach można było porównywać krowę z buhajem, co było kolejnym argumentem do zintensyfikowania prac nad wprowadzeniem indeksu PF dla wszystkich krów, dla których oszacowane są wartości hodowlane.

Pierwsza modyfikacja indeksu PF: zmiany wag i dodanie długowieczności

Obowiązujący od 2007 roku dla buhajów rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej indeks selekcyjny PF, po szeregu analiz, został w 2014 roku zmodyfikowany i dostosowany do aktualnych potrzeb hodowców. Zmiany, które w indeksie pojawiły się od sezonu 2014.1, dotyczyły, w porównaniu z poprzednią jego formułą, zmniejszenia wag podindeksów: produkcyjnego z 50% do 40% oraz pokrojowego z 30% do 25%. Wzrosła natomiast waga podindeksu płodności – z 10% do 15%. Ponadto została wprowadzona nowo oceniana cecha – długowieczność z 10-procentowym udziałem w indeksie. Bez zmian, z udziałem 10-procentowym w nowym indeksie PF, pozostała wartość hodowlana dla zawartości komórek somatycznych. Formuła zmodyfikowanego w 2014 roku indeksu PF wygląda następująco:

PF = 0,4PI_PROD + 0,25PI_POKR + 0,15PI_PŁOD + + 0,1WH_KSOM + 0,1*WH_DŁ
gdzie:

• PI_PROD – podindeks produkcyjny
• PI_POKR – podindeks pokrojowy
• PI_PŁOD – podindeks płodności
• WH_KSOM – wartość hodowlana dla laktacyjnej zawartości komórek somatycznych
• WH_DŁUG – wartość hodowlana dla długowieczności

Podindeks produkcyjny (PI_PROD) składa się z sumy wartości hodowlanej dla wydajności tłuszczu (kg) i podwojonej wartości hodowlanej dla wydajności białka (kg). Przed utworzeniem tego podindeksu wartości wchodzące w jego skład zestandaryzowano na średnią 100 i odchyleniem standardowym 10, przyjmując jako bazę średnią wartość hodowlaną buhajów urodzonych w latach 2009–2011, posiadających co najmniej 20 córek w 10 oborach.

Podindeks ogólny pokroju (PI_POKR) został utworzony z następujących podindeksów cząstkowych z podanymi wagami dla każdego z nich:

• 50% – podindeks wymienia
• 30% – podindeks nóg i racic
• 10% – podindeks siły mleczności
• 10% – podindeks ramy ciała

Poszczególne podindeksy cząstkowe dla cech pokroju są obliczane z wykorzystaniem szacowanych wartości hodowlanych dla cech liniowych oceny typu i budowy. Sformułowano je w następujący sposób:

Podindeks wymienia

• 35% – położenie wymienia
• 18% – zawieszenie przednie
• 15% – zawieszenie tylne
• 10% – więzadło środkowe
• 10% – szerokość wymienia
• 6% – ustawienie strzyków tylnych
• 3% – ustawienie strzyków przednich
• 3% – długość strzyków

Podindeks siły mleczności

• 50% – charakter mleczny
• 25% – szerokość klatki piersiowej
• 15% – głębokość tułowia
• 10% – wysokość w krzyżu

Podindeks nóg i racic

• 45% – przekątna racicy
• 35% – ustawienie nóg (widok z tyłu)
• 20%– ustawienie nóg (widok z boku)

Podindeks ramy ciała

• 40% – ustawienie zadu
• 25% – wysokość w krzyżu
• 20% – szerokość zadu
• 15% – szerokość klatki piersiowej

Podindeks płodności (PI_PŁOD) – na wartość tego podindeksu mają wpływ cztery oszacowane wartości hodowlane dla cech płodności z przyjętymi wagami:

• 70% – wskaźnik niepowtarzalności unasienienia do 56. dnia po pierwszym zabiegu inseminacji jałówek (NPj) – od sezonu 2018.3 zastąpiony jest wskaźnikiem zapłodnienia jałówek (CRj);
• 10% – wskaźnik niepowtarzalności unasienienia do 56. dnia po pierwszym zabiegu inseminacji krów po pierwszym ocieleniu (NPk) – od sezonu 2018.3 zastąpiony jest wskaźnikiem zapłodnienia krów (CRk);
• 10% – długość przestoju poporodowego (PP), czyli okres od pierwszego ocielenia do pierwszego zabiegu unasieniania;
• 10% – długość okresu międzyciążowego (OMC), czyli okres od pierwszego ocielenia do ponownego zacielenia

Wartości hodowlane dla wszystkich cech wyrażono jako odchylenia od średniej bazy, a następnie przekształcono na zmienną o średniej 100 i odchyleniu standardowym 10. Dla CRj i CRk wyższa wartość hodowlana buhaja oznacza, że przeciętnie na skuteczne unasienienie jego córek przypada mniej zabiegów inseminacyjnych. Wyższa wartość hodowlana buhaja pod względem OMC lub PP oznacza krótsze odstępy międzyocieleniowe lub przestoje poporodowe córek.

Wartość hodowlana dla komórek somatycznych (WH_KSOM)
Wartość ta jest szacowana metodą TDM na podstawie zawartości komórek somatycznych w mleku, pobranym podczas poszczególnych próbnych udojów w trzech pierwszych laktacjach. Wyższe od 100 wartości hodowlane buhaja oznaczają, że poprawia on tę cechę u swoich córek.

Wartość hodowlana dla długowieczności (WH_DŁUG)
Długowieczność zdefiniowano jako różnicę w dniach między datą ubycia dla krów wybrakowanych lub ostatniego odnotowanego próbnego udoju dla krów żyjących a datą pierwszego wycielenia. Jako bazę przyjęto średnią wartość hodowlaną buhajów urodzonych w latach 2009–2011, które uzyskały powtarzalność oceny na poziomie co najmniej 50%. Warunkiem uznania i publikacji wartości hodowlanych dla długowieczności jest powtarzalność oceny nie mniejsza niż 20%.

WH_DŁUG = 100 – 0,5*(WH ojca – 100) + 0,25* (WH ojca matki – 100)

I stało się równouprawnienie

Od sezonu 2014.1 jest obliczany i stosowany w pracach hodowlanych w rasie PHF indeks PF dla krów. Jego formuła jest taka sama jak w indeksie PF dla buhajów. Informacje o wartościach indeksu PF i jego podindeksach dla krów w swoim stadzie hodowca może znaleźć między innymi w raporcie wynikowym RW-7, zawierającym wyniki oceny wartości hodowlanej krów, oraz w niedawno opracowanym raporcie o nazwie RW Indeksy.

Hodowla idzie dalej – czy już pora na kolejną modyfikację indeksu PF?

W hodowli bydła mlecznego spotykamy się stale z nowymi wyzwaniami. Do oceny wartości hodowlanych dodaje się kolejne cechy, ekonomicznie ważne, mające wpływ na efektywność hodowli i wprowadzające do niej postęp genetyczny w zakresie pożądanych cech. W Polsce w sezonie oceny 2020.3 uzyskaliśmy dostęp do wartości hodowlanych bydła rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej dla cech zdolności udojowej, tj. temperamentu i szybkości oddawania mleka, oraz cech charakteryzujących przebieg porodów i okołoporodową przeżywalność cieląt. Cechy te, podobnie jak inne cechy funkcjonalne, nie są bezpośrednio związane z wydajnością, ale mogą poprawiać opłacalność produkcji mleka poprzez obniżenie jej kosztów. PFHBiPM włączyła je do oceny międzynarodowej, wykonywanej przez Interbull, tak więc posiadamy dane wszystkich buhajów uczestniczących w wycenie. Natomiast wśród cech związanych z produkcją po raz pierwszy została opublikowana oszacowana wartość hodowlana zwierząt dla wydajności i zawartości laktozy w mleku. Ze względu na to, że w Interbullu nie szacuje się wartości hodowlanych dla laktozy, są to oceny krajowe.

Projekt „CGen korekcja”, funkcjonujący od 2018 roku, daje również nadzieję na wprowadzenie wkrótce szacowania wartości hodowlanych dla zdrowotności racic. Jest więc kilka obszarów, których dodanie do indeksu selekcyjnego PF dla rasy PHF mogłoby zaspokoić rosnące potrzeby naszych hodowców w zakresie kompleksowego traktowania bydła w selekcji i zrównoważonej hodowli.  