Автор: Dr. Kent Weigel,
Associate Professor and Extension Genetics Specialist, University of Wisconsin-Madison
От декември 2007 г. около 15 000 млечни бика в Северна Америка са подложени на генотипни изследвания с помощта на технология, разработена в партньорство между Illumina Inc., USDA Agricultural Research Service, Националната асоциация на животновъдите, Merial и изследователи от различни университети и институти.
Основният напредък
Основното постижение, благодарение на тази технология, е възможността за извършване на 54 000 ДНК маркер тестове едновременно. Тези единични нуклеотидни полиморфизми (SNP) маркери, които представляват единични базови изменения (A, T, C, или G) в рамките на ДНК последователност, могат да бъдат изследвани генотипно много по-ефективно, отколкото трудоемките (един по един) микросателитни маркери, използвани в миналото.
Второто постижение, което прави възможна геномната селекция е наскоро направеното откритие, че след като голям брой повече или по-малко равномерно разпределени генетични маркери (например, най-малко 30 000) са подходящи за отделно животно, е възможно да се оцени развъдната стойност на даденото животно въз основа на връзките между тези маркерни генотипове, добива на мляко, оценката на соматичните клетки, продуктивния живот, заплодяемостта на потомството, както и други ключови признаци.
Тези асоциации се оценяват въз основа на данните от предците на животното, по-специално на тествани бикове за потомство, представени в родословието на животното. Основните животни в този процес са били млечните бикове, представени в Cooperative Dairy DNA Repository (CDDR), който е основан преди около 15 години, когато компаниите за изкуствено осеменяване (A.I.) започнаха съхраняване на семенни проби от всеки млад бик, въвеждайки програми с тестове за потомство за целите на бъдещи изследвания.
Обяснението
Въпреки, че може да прозвучи странно, геномната селекция всъщност е доста опростена процедура. В миналото, всичко, което знаехме за генетичния потенциал на младо животно беше parent average (PA), което е просто средната стойност на възможното прогнозно предаване на даден признак (PTA) от родителите и ние нямаше как да определим дали това младо животно има по-добра от средната стойност или по-лоша от средната проба гени от родителите. Също така вариантът беше да чакаме две години, докато успеем да измерим производителността при крави или да чакаме пет години, докато успеем да измерим производителността на потомството на бика.
Сега, благодарение на запазването на връзките между маркерите SNP и важните функционални гени, които се намират в предците на животното, в продължение на няколко поколения (преди рекомбинацията да разгради тези генетични връзки), може да предвидим какво крие бъдещето за индивидуално младо животно.
Последните изследвания показват, че за млад Holstein бик и юница можем да комбинираме PA на животното с геномна информация, за да получим „геномна РТА“ с рентабилност от 60% до 70%. Това е значително по-добре от рентабилността на PA на самото животно, която обикновено е само от 30% до 40%. За телна крава, рентабилността на нейната геномна PTA е еквивалентна на измерената такава от няколко лактационни периода на животното и нейните дъщери. За млада крава, информацията може да се комбинира със сведенията за кърмене, за да се получи значително по-точна оценка за нейния генетичен принос. За биче, рентабилността на неговата геномна PTA е еквивалентна на тази, получена от измерване на ефективността на около дузина дъщери. Въпреки това, след като този бик завърши теста за потомство и данните покажат производителност 80-100 дъщери, геномната информация губи донякъде своята стойност.
Очакванията
Какво означава това за млечната промишленост? Почти всеки млад бик, регистриран в северноамериканския A.I. център, вече е тестван, а също така на тест са подложени и много потенциални мъжки майки. Това ще доведе до много по-висока успеваемост при тестването на потомството в бъдеще, след като е известно, че преди регистрирането в A.I. център, всеки млад бик е носител на качествени гени от родителите си.
С течение на времето, A.I. центровете ще започнат да търгуват със сперма от отделни млади бикове или „екипи“ от млади бикове, които имат геномни PTAs, но не и техни собствени дъщери. Ще се появи тенденцията „геномно тествани“ бикове да заменят по-стари доказани бикове, които са заемали последните места в списъка с разплодници и някои млади бикове с наистина изключителни геномни PTAs ще бъдат използвани в търсене на партньорка за създаване на потомство.
В дългосрочен план, поради все по-честото използване на тази технология от A.I. центровете и производителите, интересът към тестване на потомството ще намалява, защото целта на теста е почти същата като тази на BeadChip – да се установи кои млади бикове имат най-добрите образци на гени от родителите си. ДНК-тестовете на потенциалните мъжки майки вече се превръщат в правило и тестването на потенциално ценни телета или юници за продажба на консигнация скоро ще бъде нещо обичайно. В случай на трансфер на ембриони, независимо дали е използван за производство на биче за A.I. или телна крава за продажба на консигнация, изборът ще е добър.
Приложения в отрасъла
Както можеше да се очаква, тези открития се превръщат в неотменна част в млечните геномни изследвания. Много нови и полезни инструменти, някои от които все още не може да си представим, ще бъдат разработени през следващото десетилетие, основани на геномно-свързаните технологии. Голям интерес представлява развитието на системи с ниски разходи, които могат да бъдат използвани за множество генотипни изследвания на животните (например за replacement юници) на пазарните стопанства. Такъв продукт може да се използва за проверка на „outcross“ семействата, за да се открият елитни мъжки и женски животни, които могат да допринесат много за породата чрез уникалните си гени.
Интерес представлява и развитието на програми за съешаване, които са базирани на резултатите от ДНК-тестовете, а не на родословие или структура от данни. Накрая следва да се подчертае, че до този момент, резултатите за породи, различни от Holstein, не са били толкова обещаващи. Надеждността при Jerseys е около два пъти по-ниска от тази при Holsteins, а надеждността при Brown Swiss е незначителна. Въпреки това, тези лоши резултати се дължат главно на по-ниската популация (т.е. не са на разположение достатъчно тествани бикове за потомство за оценка на връзките между маркери SNP и важни признаци) и съответно се полагат усилия за комбиниране на информация за разплодници в Северна Америка с тази за известни популации в международен аспект.
