Генетические улучшения для понижения конверсии корма свиней

Для отрасли свиноводства самые высокие издержки — это корма, поскольку эти затраты занимают примерно 65% от общей стоимости производства. Разведение свиней с низкой конверсией корма — важный инструмент для обеспечения дальнейшей конкурентоспособности и успеха свиноводческих племенных хозяйств

За последние десятилетия традиционные методы определения индексов племенной ценности (EBVs), полученные на основе родословной и показателей приростов и производительности (включая потребление корма) привели к непрерывному генетическому улучшению свиней по такому параметру как эффективное потребление корма. Тем не менее, для получения генетических улучшений конверсии корма свиней существуют некоторые ограничения, поскольку сам процесс измерения количества потребляемого корма довольно сложен и дорог, поэтому измерения производятся только для определенной части животных, предназначенных для отбора. Применение геномных индексов племенной ценности (GEBVs), определяемых при использовании большого количества генетических маркеров (например, единичные нуклеотидные полиморфизмы — SNP) в геноме, в перспективе способно повысить уровень генетических улучшений. При стремительном развитии геномных технологий и соответствующей статистической методологии SNP генотипы свиней могут быть получены из чипов SNP различной плотности. Например, такие последние разработки, как Affymetrix 650K, Geneseek-Neogen GPPHD 80K, Illumina 60K и GGP-Porcine 9K, предоставляют племенным хозяйствам широкий выбор программ по разведению, где эффективно используются усовершенствованные геномные индексы племенной ценности — GEBVs.

Успешная программа геномной селекции в значительной степени основывается на точности геномных индексов племенной ценности (GEBVs),которая зависит от количества животных, которые имеют как необходимые фенотипические признаки, так и высокую плотность (HD) SNP (например, 80K и выше) в генотипе. Относительно высокая стоимость определения генотипа у каждой индивидуальной особи в настоящее время ограничивает возможность более широкого коммерческого использования HD генотипов у свиней, поскольку для проведения геномной селекции необходимо определить генотип у очень большого числа потенциально подходящих для отбора животных. При этом метод условной подстановки в настоящее время представляется весьма перспективной технологией для объединения информации панелей маркеров различной плотности. Используются эмпирические или статистические законы, позволяющие спрогнозировать и отличить генотипы с высокой плотностью SNP от генотипов с более низкой плотностью SNP.

Метод условной подстановки позволяет включить в программы племенной работы намного большее количество животных с генотипами HD SNP при более низких затратах. Тем не менее, на точность условной подстановки влияет несколько факторов, включая число маркеров на чипе SNP c низкой плотностью, также число особей, генотипированных чипом SNP с высокой плотностью и количество родственных животных с высокой плотностью генотипа. На практике, лучшей стратегией условной подстановки является увеличение числа близких родственников (например, общих предков) в HD SNP генотипах для максимизации их генетической значимости в совокупности наследственных факторов популяции или генофонда для особей, предназначенных для селекции при применении данного метода.

Недавние исследования (Huang et al., 2014; Cleveland and Hickey 2013) показали, что стоимость генотипирования может быть значительно снижена при генотипировании предназначенных для отбора животных на панелях малой плотности, а затем применении условной подстановки к 60Л, плюс информация о самцах производителях и их прародителях для панели 60К высокой плотности в результате дают очень небольшое снижение точности определения геномного индекса племенной ценности (GEBV). При проведении последнего крупномасштабного проекта по геномной селекции на предмет конверсии корма свиней породы Дюрок компания Genesus установила генотип более чем 170 общих предков (хряки-производители, прародители, двоюродные прародители и другие основные предки) при применении новейшей панели HD SNP (650K) для условной подстановки при селекции их потомства от 80К до HD. Точность условной подстановки в среднем достигла 92% и между SNPs и между животными. Это одно из первых масштабных исследований с применением условной подстановки генотипов к HD для геномной селекции. Результаты, свидетельствующие о предельной точности метода условной подстановки, помогут ускорить широкое применение этой бесценной технологии в программе племенной работы компании Genesus и, в конечном счете, повысить прибыльность производства клиентов Genesus.

Предыдущие полногеномные исследования популяций свиней основывались на генотипах 60K SNP, либо реальных, либо при использовании метода условной подстановки. Основная работа была направлена на определение репродуктивных качеств свиней. Ее результатом стало получение индексов племенной ценности высокой точности, таким образом, использование геномной информации по сравнению с использованием только данных родословной еще раз подтвердило целесообразность инвестиций в проект внедрения геномной селекции (Cleveland et al. 2010). Текущие результаты геномного прогнозирования конверсии корма при использовании комбинации из реальных и подстановочных генотипов 60К показывают точность определения геномного индекса племенной ценности (GEBV), варьирующуюся в пределах от 0.094 до 0.532 для составных признаков эффективного потребления кормов (Badke et al., 2014; Jiao et al., 2014; Do et al., 2015). Полученная в последнее время возможность применения панели HD SNP (650K) у свиней позволит улучшать геномный индекс племенной ценности (GEBV) при включении большего числа маркеров в модель для прогнозирования.

Сейчас Genesus реализует крупномасштабный проект по геномной селекции, нацеленный на улучшение конверсии корма в популяции свиней породы Дюрок. Точность геномного прогноза составных признаков эффективного потребления корма при использовании реальных генотипов 80К SNP варьировалась от 0.14 до 0.71. Когда генотипы SNP были рассчитаны при применении чипа высокой плотности (650К), была повышена точность геномного индекса племенной ценности (GEBVs). Конечная цель этого проекта заключается в повышении геномного индекса племенной ценности по такому признаку как конверсия корма путем включения генотипов SNP 80К и 650К при применении технологии условной подстановки.

Повышение генетического эффекта на уровне племенных ферм нуклеус существенно улучшает крупные коммерческие популяции при их комплектации и может сделать геномную селекцию экономически целесообразной. Эти важные исследования будут и дальше способствовать сокращению себестоимости продукции клиентов Genesus и внесут существенный вклад в достижение основной цели нашей компании – улучшение рентабельности производства клиентов Genesus.

^{Чуньджан Жанг, кандидат наук,}^{Постдокторантура, Университет Альберты, Genesus Inc.}

Ссылки:

Badke Y.M., et al., 2014. Accuracy of Estimation of Genomic Breeding Values in Pigs Using Low-Density Genotypes and Imputation. G3, 4(4):623-31.Cleveland M., et al., 2010. Prediction of Genomic Breeding Values in a Commercial Pig Population. http://www.kongressband.de/wcgalp2010/assets/pdf/0266.pdfCleveland M. A. and Hickey J. M., 2013. Practical implementation of cost-effective genomic selection in commercial pig breeding using imputation. J. Anim. Sci., 91:3583–3592.Do D.N., et al., 2015. SNP annotation-based whole genomic prediction and selection:1 An application to feed efficiency and its component traits in pigs. J. Anim. Sci., 93:2056–2063Huang Y. et al., 2014. Assessment of alternative genotyping strategies to maximize imputation accuracy at minimal cost. Gen. Sel. Evol., 44:25Jiao S. et al., 2014. Feed intake, average daily gain, feed efficiency, and real-time ultrasound traits in Duroc pigs: I. Genetic parameter estimation and accuracy of genomic prediction. J. Anim. Sci., 92:2377–2386

Читайте также: