Rýchly genetický pokrok pomocou genomiky

Prvovýrobcovia mlieka sa pohybujú v tvrdom konkurenčnom prostredí. Preto by mali využiť všetky dostupné možnosti, ktoré im umožnia znížiť vstupné náklady, zvýšiť produkciu a zisk na jednotku produkcie. Jednou z takýchto možností je aj využívanie genomiky pri cielenej selekcii ďalších generácií dojníc.

Tieto myšlienky boli leitmotívom prednášky pracovníka firmy ALTA GENETICS Bartele Verbeeka, ktorý navštívil Slovensko v priebehu júna t.r. Jeho prednášku sprostredkovala chovateľom firma Insemas (najprv v Dunajskej Strede a potom v Liptovskej Kokave).

Pohľad do vnútra kravy
Až do roku 2009 sme v podstate nevideli „do vnútra“ dojnice, t.j. nepoznali sme jej kompletný genetický kód. Hodnotu matiek býkov, resp. jednotlivých plemenníkov sme dokázali posúdiť len na základe porovnanie ich potomstva s „výkonom“ populácie. Genetická informácia hovädzieho dobytka je uložená v 30 pároch chromozómov (predstavujú genóm jedinca). Tie obsahujú 3 miliardy párov nukleotidov, ktoré definujú približne 20 000 génov. Ak by sme použili analógiu s knihou, potom genóm je veľká kniha, gény sú vety a páry nukleotidov predstavujú jednotlivé písmená. Podobne ako knihy aj genóm zvierat je rozličný od jedinca k jedincovi. Jeho základ je však v rámci živočíšneho druhu až na 99 % podobný. Rozdiely vznikajú na základe tzv. polymorfizmu jednotlivých nukleotidov na závitnici DNA (SNP – angl. skratka Single Nucleotide Polymorphism) . Hoci sme mali dlhší čas k dispozícii informácie o poradí nukleotidov, nemali sme presne dešifrovaný ich význam.
Mali sme pred sebou knihu, ktorú sme nevedeli čítať, pretože sme nepoznali systém radenia jednotlivých písmen. Gramotnými sme sa stali až po rozlúštení genetického kódu. Na to sme potrebovali adekvátne prístrojové vybavenie. Hoci na zisťovanie rozdielov medzi jednotlivými plemenníkmi stačí poznať spomínané jedno percento genetické kódu zvierat, stále ide o namáhavú mravčiu prácu. Avšak s pomocou výkonnej výpočtovej techniky (hardvéru) a zodpovedajúceho programového vybavenia (softvéru) sa stala reálnou aj táto méta. Identifikovaním rozdielnych bodov SNP je možné presne určiť genetickú hodnotu plemenníkov pre jednotlivé parametre (produkcia mlieka, vemeno, stavba končatín…). V súčasnosti sa pri hovädzom dobytku sleduje 50 000 najdôležitejších bodov SNP. V súčasnosti je zhruba 50 000 zvierat, ktorých plemenná hodnota je stanovená presným rozborom ich genetického kódu –t.j. je k dispozícii ich genomická plemenná hodnota. Samozrejme, tieto zvieratá majú plemennú hodnotu stanovenú aj na základe doterajších postupov. Tvoria tzv. referenčnú populáciu. Jej analýza tiež napomáhala rozlúšteniu genetického kódu hovädzieho dobytka.

Plemenná hodnota skôr o …
Pri klasickom modeli získavania plemennej hodnoty zvierat sme pri narodení teľaťa poznali jeho plemennú hodnotu, ktorú získal od rodičov. Prvé výsledky vlastnej úžitkovosti dojníc sa dostavili najskôr vo veku 24 mesiacov, t.j. po prvom otelení. Tú sme potom mohli porovnávať s ich vrstovníčkami. V prípade plemenných býkoch bolo čakanie dlhšie (minimáilne 60 mesiacov) a údaje boli sprostredkované, pretože išlo o mliekovej úžitkovosť ich dcér. V súčasnosti dokážeme vďaka genomike získať údaje o plemennej hodnote kandidáta na plemenníka už 2-3 mesiace po jeho narodení. Navyše spoľahlivosť odhadu genomickej plemennej hodnoty je v tomto len mierne nižšia
vyššia (75 %) ako pri klasickom postupe pri býkovi vo veku 60 mesiacov (80 %). Pritom pri klasickom modeli bola prakticky až do 3. Roku veku spoľahlivosť odhadu plemennej hodnoty mladého býka len 35 %. Otázka teda stojí: Potrebujeme pri tomto stave čakať s rozhodnutím o ďalšom využívaní plemenníka čakať až do 5 rokov jeho veku? Pri klasickom modeli firma ALTA GENETICS zaraďovala do testovania každoročne približne 200 mladých býkov (od farmárov ich vykúpila až 250). Po 5 rokoch sa do ponuky dostalo 20-25 z nich. Ak si predstavíte, že v maštaliach firmy bolo vlastne súčasne 1 000 testovaných mladých nádejných plemenníkov, musíte uznať, že išlo o značne finančne a časovo náročný spôsob testovania. Spomínané plemenníky totiž zatiaľ len dvíhali náklady, zisk začali prinášať najskôr až 5 rokov od svojho narodenia. V roku 2009, t.j. v čase keď bola genomika ešte v plienkach ohodnotila firma ALTA GENETICS všetky plemenníky, ktorým končila testácia. Prišlo sa na to, že na ich zaradenie do plemenitby nemala takmer žiadny vplyv ich rodokmeňová hodnota. Po zohľadnení genomických informácií sa prišlo na to, do ponuky boli zaradené len zvieratá z hornej časti kvalitatívneho spektra. Preto sa pristúpilo k „ogenotypovaniu“ všetkých býkov chovaných v maštaliach firmy. Negatívna selekcia postihla až 300 z nich. Mnohí z pracovníkov firma si vtedy kládli otázku, či bude mať ALTA GENETICS do budúcnosti dostatok býkov, z ktorých bude možné vyberať do ponukového katalógu. Tieto obavy sa, našťastie, nepotvrdili. Zmenil sa systém výberu mladých býkov, ktoré firma ALTA GENETICS nakupuje od farmárov. Kým v minulosti sa orientovala výlučne na základe ich rodokmeňovej hodnoty, v súčasnosti do procesu rozhodovania vstupuje aj genomická informácia. To umožnilo jednak rozšíriť prvotnú výberovú základňu (na 4 000 ročne) a zvýšiť počet vybraných jedincov aj napriek značnému sprísneniu výberových kritérií (80 ročne). Pomer do ponuky vybratých plemenníkov sa teda sprísnil z hodnoty 1:10 (klasický model) na 1:50 (genomický model). Navyše, inseminačné dávky týchto plemenníkov sú k chovateľom dispozícii okolo jedného roku veku býka.

Traja bratia, rovnakí a predsa iní
Genomika pomáha odhaliť aj pravdu o genetickej hodnote zdanlivo rovnakých plemenných býkov. Vezmime si príklad troch úplných súrodencov. Pri klasickej schéme mali v podstate všetci traja rovnakú plemennú hodnotuod rodičov. Akákoľvek ďalšia dodatková informácia chýbala až do zavedenia genomiky do praxe. Pri zohľadnení genomickej plemennej hodnoty sa dá vyriešiť aj zdanlivo patová situácia. Na schéme 1 je možné vidieť, že po zohľadnení pätice bodov SNP sa rozhodovania naklonilo v prospech býka č.1.

Zrýchlenie genetického pokroku
Pri hodnotení genetického pokroku sú dôležité 4 veci: Intenzita selekcie, spoľahlivosť, variabilita generačný interval. Genomika má podstatný vplyv na tri z nich (okrem variability). V predchádzajúcich odsekoch sme konštatovali jednoznačne vyššiu selekčnú intenzitu (1:50 namiesto 1:10), spoľahlivosť (v ranom veku zhruba 2-násobnú) i výrazne kratší generačný interval (13-16 mesiacov oproti 5 rokom pri klasickom systéme). Podľa týchto predpokladov by sme mali dosahovať vyšší genetický pokrok. Je to skutočne tak? Pri hodnotení genetického pokroku pre využívaní poznatkov genomiky a po jeho zavedení v roku 2009 dospela firma Alta Genetics k jednoznačnému záveru. Net Met (t.j. čistá ekonomická hodnota) stúpala predtým ročne v priemere o 24 USD, po roku 2009 to bolo 125 USD ročne. To je hodnota genetického zisku, ktorá bola predtým dosahovaná za viac ako 5 rokov. Čo to znamená pre chovateľa? Nikto mu nezakazuje naďalej kupovať inseminačné dávky plemenných býkov preverených na dcérach. Ak však má možnosť použiť vo svojom stáde mladé býky s genomickou plemennou hodnotou, mal by po nich siahnuť. Spoľahlivosť plemennej hodnoty plemenníka prevereného na dcérach je nad 85 % . Genomické plemenníky majú hodnotu tohto parametra nad 70 %. V súčasnosti má firma v prvej desiatke svojej ponuky priemernú hodnotu TPI 2 134 bodov. Pri genomických plemenníkoch je priemerné TPI vyššie o 254 bodov. Hoci majú nižšiu spoľahlivosť odhadu plemennej hodnoty, doterajšie skúsenosti s využívaním genomických plemenných hodnôt potvrdili, že aj po preverení genomických plemenných býkov na dcérach bola ich priemerná plemenná hodnota vyššia ako pri býkoch preverených len na dcérach (výkyv pri TPI predstavoval pri 95 % plemenníkov interval ±215 bodov, t.j. ±10 % oproti genomickej predpovedi). Takže vyššia dôvera v spoľahlivosť genomickej plemennej hodnoty je namieste. Pritom ešte pre 3 rokmi bol rozdiel v TPI medzi genomickými a konvenčnými býkmi len 134 bodov. Zrejme aj preto v zahraničí stúpa dôvera farmárov v genomické plemenníky a predaj ich dávok kontinuálne rastie. Konvenčné inseminačné dávky však majú naďalej pevné miesto v ponuke inseminačných spoločností. Prvoradým argumentom v prospech používania inseminačných dávok genomických býkov je ich prínos v stáde. Ten sa prejavuje nielen nárastom mliekovej úžitkovosti či zlepšovaním reprodukčných parametrov, ale aj rastom dlhovekosti v stáde. To umožňuje znižovať mieru brakovania v stáde a dáva farmárom možnosť predať teľné jalovice, ktoré môžu byť ďalším zdrojom ich príjmov.

Selekčné indexy na mieru
Farmári spolupracujúci so spoločnosťou Alta Genettics využívajú rozličné selekčné indexy. Podľa dôrazu na jednotlivé skupiny znakov sa dajú začleniť do 7 skupín (tab.1). v skupine chovov, ktoré majú nulovú hodnotu dôrazu na úžitkový typ však neabsentuje dôraz na túto vlastnosť. Farmári sa totiž vedome či nevedome môžu spoľahnúť na prácu, ktorú za nich vykonáva Alta Genetics, keďže vo svojich selekčných programoch neprestala klásť dôraz na úžitkový typ.