Геномная селекция и эмбриотрансфер: разгоняем генетику и экономим деньги

Геномная селекция и эмбриотрансфер: разгоняем генетику и экономим деньги

Геномная селекция – это не тренд, это точный прогноз и мощный двигатель устойчивого развития молочного и мясного животноводства.

22 января в рамках выставки «Агравия» прошел семинар, организованный компанией «Коджент Рус». Тематика мероприятия оказалась чрезвычайно актуальной для мясомолочной отрасли и развития животноводства в России. Исполнительный директор компании Дмитрий Демченко поделился с участниками эффективными методами достижения генетического прогресса путем применения геномной оценки и селекции.

Для эффективного продвижения вперед и устойчивого роста животноводства важнейшую роль играет внедрение современных технологий геномной оценки и селекции. Существует целый ряд ключевых преимуществ и шагов, которые позволяют достичь существенного прогресса.

Повышение точности прогнозов

Переход от традиционной оценки родословной, точность которой составляет всего лишь 30–40%, к современной геномной оценке способен резко поднять надежность прогнозов до впечатляющих 70%. Эта технология минимизирует влияние случайных факторов и обеспечивает максимальную информативность о будущем потенциале каждого животного.

Корректировка ошибок в родословной

Даже лучшие современные фермы зачастую сталкиваются с серьезными проблемами точности родословных данных. Исследования показывают, что доля недостоверных сведений достигает целых 20%. Именно здесь применение геномных методов позволяет устранить эти систематические ошибки и сделать процесс отбора объективным и надежным.

Сокращение интервала поколений

Одной из ключевых целей является сокращение промежутков между поколениями. Традиционно животные достигали репродуктивного возраста позже, однако использование геномных инструментов позволяет заранее выбирать лучшие экземпляры для дальнейшего воспроизводства. Благодаря этому скорость изменения популяции увеличивается многократно.

Выбор лучшего материала для осеменения

Одним из преимуществ новых технологий является способность быстро выявлять лучших самок для осеменения в более ранние сроки. Раньше этот выбор базировался главным образом на внешних признаках, теперь же оценка основана на глубоких научных данных, позволяющих точно предсказывать будущие показатели продуктивности.

Предупреждение риска инбридинга

Современная практика показывает важность контроля над степенью близости родства. Только геномные методы способны обеспечить точное определение реального коэффициента инбридинга, что позволяет избежать проблем, связанных с ослаблением здоровья и снижением качества продукции.

Эффективное ранжирование поголовья

Сегодня фермерам доступна уникальная возможность ранжировать свое стадо на основе точных расчетов племенной ценности отдельных животных. Такое ранжирование даёт четкое понимание потенциала каждого представителя стада и формирует основу для дальнейших эффективных управленческих решений.

Научно обоснованный подбор пар

Наконец, грамотный подход к формированию племенного ядра невозможен без учета всех имеющихся генетических данных. Современная геномная селекция способна выбрать наилучшие сочетания родителей, учитывая даже мельчайшие особенности генетического профиля, обеспечивая стабильность прироста качества поголовья на протяжении многих поколений.

Владение данными геномной оценки животного означает наличие мощного инструмента, игнорировать который было бы крайне непродуктивно. Часто возникают ситуации, когда традиционные записи о происхождении телят оказываются недостаточно точными или вовсе неполными. Опираясь исключительно на родословную, особенно в случаях, когда подтверждение отцовства отсутствует, производители вынуждены прибегать к устаревшим методам идентификации, таким как микросателлиты, которые лишь подтверждают или опровергают заявленное происхождение без предоставления дополнительной информации.

Однако современная геномная оценка, основанная на обширной базе генотипов, выходит далеко за рамки простого подтверждения или отрицания происхождения. Помимо решения вопросов отцовства и материнства, эта методика позволяет скорректировать родословную, устраняя возможные ошибки и неточности, накопленные годами. Согласно нашим статистическим данным, каждая четвертая запись о происхождении животного, поступающая на лабораторное исследование, оказывается частично неверной, содержащей хотя бы одну ошибку в определении предков.

Это обстоятельство приобретает особую значимость, учитывая низкую степень надежности прогнозов, построенных исключительно на данных родословной — порядка 25–30%. Когда такая родословная сама по себе дефектна, вероятность верного прогноза при подборе партнеров практически сводится к нулю. Таким образом, геномная оценка становится незаменимым инструментом, обеспечивающим надежный фундамент для успешного племенного дела и генетического прогресса.

Ранжирование поголовья представляет собой важный инструмент, широко используемый в животноводстве. Однако не каждый производитель осознаёт, каким образом следует поступать с животными разных категорий, выделенными в результате генотипирования. Решение зависит от конкретных целей хозяйства и поставленных задач.

Часто возникает вопрос: что делать с лучшими и худшими животными? Некоторые хозяйства решают проблему следующим образом: худших особей осеменяют семенем мясных быков или традиционным способом, а затем реализуют нетелей другим хозяйствам, испытывающим дефицит собственного ремонтного поголовья. Лучших животных сохраняют внутри хозяйства для восстановления и прогресса стада, подготовки нового поколения высокоэффективных животных.

Критерии разделения животных на группы устанавливаются индивидуально каждым хозяйством согласно собственной стратегии развития. Одни предпочитают иметь 20% ремонтных животных высокого генетического качества, другие стремятся увеличить долю элитных особей до 40%. Стоит отметить, что важнейшей технологией, поддерживающей реализацию планов по улучшению генетики, выступает эмбриотрансфер.

Что касается сокращения интервала поколений, то эволюционный путь последних десятилетий наглядно демонстрирует значительные успехи, достигнутые благодаря внедрению геномной селекции начиная с 2010-х годов. Тогда массовое распространение генотипирования позволило кардинально изменить динамику изменений генетического фонда. Особенно ярко это проявляется в работе с быками-производителями.

До появления современных технологий продолжительность цикла передачи ценных признаков составляла примерно пять лет и три месяца — именно столько требовалось для накопления достаточного объема фенотипических данных, подтверждающих высокие характеристики животного. Например, ежегодно выращивая сотни голов бычков, заводчики ожидали пятилетнего срока, чтобы удостовериться, что лишь небольшая часть (около 10%) обладает действительно ценными качествами, необходимыми для продолжения линии.

Здесь уместно обратиться к известной шутливой аналогии. Вспомним знаменитую реплику Мэрилин Монро, обращённую к Альберту Эйнштейну: «Представляете, какой замечательный ребёнок у нас получился бы: он был бы таким же красивым, как я, и таким же умным, как вы!» Учёный мгновенно отреагировал: «Но, боюсь, выйдет ровно наоборот».

Так и в животноводстве: сохранение ценной генетики иногда превращается в сложную задачу, ведь важно не просто красивое животное, а гармоничное сочетание целого ряда важнейших признаков и характеристик.

Природа накладывает свои ограничения на передачу генетической информации. Существуют признаки, которые легко и быстро передаются по наследству, например, рост. Другие показатели, относящиеся к категории количественных, требуют большего внимания: молочная продуктивность, содержание жира и белка, длительность продуктивной жизни, фертильность. Такие свойства обусловлены работой множества генов одновременно, разбросанных по разным участкам цепи ДНК. Например, продукция молока определяется совокупностью сразу 26 генов.

Именно здесь вступает в игру геномная оценка: она собирает воедино всю необходимую информацию и позволяет оценить потенциальные способности животного. Геномная селекция ускоряет процесс отбора, дополняя традиционные фенотипические данные базой породных характеристик. Важно отметить, что даже отсутствие полной родословной не снижает эффективность метода: достаточно наличия данных только по одному родителю, к примеру по отцу, и точность прогноза может достигать внушительного показателя в 76%.

Программа амниогеномики

Без применения геномной селекции невозможно выявить наиболее перспективных особей. Запуск программы эмбриотрансфера оправдан лишь тогда, когда выявлены наилучшие животные в стаде — иначе эффективность метода окажется минимальной. Подобно подбору пар исключительно по родословной, отсутствие точной геномной оценки приведет к незначительным результатам.

Первым этапом является проведение геномной оценки, позволяющей определить прогнозируемую передающую способность каждого животного и провести их ранжирование. После отбора лучших особей именно они становятся донорами.

Амниогеномика включает процесс генотипирования ДНК, полученной из амниоцитов на сроке стельности около 68-го дня путем забора образцов околоплодной жидкости эмбрионов. Геномная оценка ДНК позволяет установить характеристики эмбриона уже к 90-дневному сроку развития. Параллельно осуществляется создание банка клеток, ожидающих определения племенной ценности конкретного эмбриона. Если показатели животного оказываются высокими, начинается процедура его клонирования.

Например, проверенный бык CAPTAIN, 8 раз подряд признававшийся лидером генетических рейтингов, имеет четыре клона. Эти особи обладают абсолютно идентичными характеристиками, включая даже внешний вид («рубашку»). Такой подход обеспечивает передачу элитной генетической информации максимальному числу животных.

Инбридинг: стоит ли бояться

Расчет инбридинга по родословной значительно отличается от расчета инбридинга по хромосомному закреплению. Инбридинг, определяемый по ДНК, всегда оказывается выше. В голштинской породе уровень геномного инбридинга не опускается ниже отметки 9%, причем, чем выше племенная ценность животных в стаде, тем сильнее проявляется степень инбридинга.

Контролируемый инбридинг сам по себе ни хорош, ни плох. Однако неконтролируемое увеличение уровня инбридинга однозначно негативно сказывается на поголовье. Отсутствие мониторинга возможных мутаций и нежелательных гаплотипов ведет к накоплению вредных признаков, особенно при случайном спаривании животных с похожими генетическими отклонениями.

Сегодня известно 36 различных гаплотипов, однако детально исследованы лишь семь из них. Среди известных гаплотипов имеются и позитивные варианты, такие как гаплотип гладкой шерсти, подходящий для содержания скота в жарком климате, и гаплотип комолости, обладающий положительными свойствами.

Эмбриотрансфер как средство ускорения генетического прогресса стада

Для естественного получения пяти телят от высокопродуктивной коровы потребуется минимум пять лет, при этом нет гарантии, что сама корова сохранит продуктивность на протяжении всего периода. Применение технологии эмбриотрансфера позволяет получать до пятидесяти телят от одной высокоэффективной коровы ежегодно.

Таким образом, вы существенно увеличиваете численность животных с заранее известной и востребованной генетикой внутри своего стада за один календарный год. За счет сокращения интервала между поколениями достигается значительное ускорение генетического прогресса.

Отбор лучших представителей стада (примерно 2–5%) гарантирует возможность точного расчета количества высококачественного потомства и его влияния на общее состояние стада.

«Селекция в тарелке»: современные биотехнологии животноводства

Данная методика основана на применении эмбриональных стволовых клеток. Начинается процесс с этапа геномной селекции, в ходе которого выделяются самые перспективные особи, формируется прогноз, а затем создаются эмбрионы.

Работа с эмбрионами и эмбриональными стволовыми клетками требует их предварительного получения методом in vitro. Получаемые естественным путем эмбрионы (in vivo), являются результатом единственного акта оплодотворения определенной пары животных. Технология in vitro же открывает возможности использования ооцитов одной коровы с участием семени нескольких быков одновременно, позволяя создать разнообразные комбинации эмбрионов от одного донора с различными отцовскими линиями в кратчайшие сроки.

Процедура in vitro характеризуется меньшей степенью инвазивности и минимально влияет на организм донора. Из полученных эмбриональных стволовых клеток производится геномный анализ, на основании которого возможно получение клонов. Таким образом, повышается генетическое разнообразие будущего потомства.

Создание клонов служит источником яйцеклеток для дальнейшего воспроизводства быков нового поколения. Компания STgenetics® применяет подобную методику на практике, регулярно обновляя свое маточное стадо молодых коров, используемых для донорства яйцеклеток, каждые восемь месяцев заменяя треть поголовья новыми животными. Постоянное число таких доноров поддерживается на уровне четырех тысяч голов. Эта практика представляет собой настоящую фабрику по производству новых поколений быков, основанную на принципах современной генетики.

Ювенальный эмбриотрансфер

Применение ювенального эмбриотрансфера позволяет сократить временной интервал между рождением телёнка и возможностью его использования для воспроизведения потомства примерно на один год. Взятие яйцеклеток начинается уже с четырёхмесячного возраста телочки.

Расчёт сроков выглядит следующим образом:

o   Ювенальный эмбриотрансфер: 4 месяца + 9 месяцев стельности = рождение телёнка спустя 13 месяцев.

o   Традиционное искусственное осеменение: 14 месяцев телочка + 9 месяцев стельности = рождение телёнка спустя 23 месяца.

Разница составляет десять месяцев, что ускоряет цикл воспроизводства и повышает эффективность разведения крупного рогатого скота.

Генотипирование – это первый шаг

Генотипирование предоставляет основу для последующего анализа данных. Без наличия соответствующих сведений проводить качественный анализ становится невозможным.

Рассмотрим наглядный пример, представленный на графике. Стрелкой отмечено стадо, в котором началась программа генотипирования животных, родившихся в 2020 году. Участок, обозначенный красным цветом, соответствует наименее ценным животным ("генетическому хвосту"). Геномная оценка была запущена в 2022 году. Фиолетовая область графика выделяет группу лучших животных, пригодных для формирования основы ремонта стада.

Следующим важным шагом хозяйства стало исключение всех особей, находящихся выше условной красной пунктирной линии. Данная линия символизирует высокий порог мировых стандартов генетической ценности. Только верхние 5% животных были отобраны в качестве доноров для получения качественного ремонтного молодняка. Остальные животные подверглись традиционному осеменению или реализации в виде нетелей либо осеменялись мясным семенным материалом для производства кросс-породных телят.

За трехлетний период хозяйством введена новая причина выбраковки животных – "низкая продуктивность и низкая генетическая ценность". Экономически неэффективные коровы исключаются из основного производственного процесса, поскольку они не обеспечивают необходимой рентабельности предприятия.

График выполнен в рамках нашей специализированной программы Strategy™, позволяющей детализировать информацию обо всех показателях отдельных животных простым кликом мыши. Грамотно организованная геномная селекция, рациональное формирование родительских пар и правильный выбор быков позволяют эффективно повысить генетические качества стада и достичь заданных показателей продуктивности.

Хозяйства, которые занимаются сейчас продажей нетелей и используют геномную селекцию для их отбора, получают возможность эффективно управлять своим стадом и стабильно увеличивать доход.

Демченко Дмитрий Александрович

+7 910 227-70-02

mail@cogentrus.ru