Slide 1

Транскрипт

1 VII SEMINAR ODGAJIVAČKIH ORGANIZACIJA U STOČARSTVU REPUBLIKE SRBIJE April 2018., Kladovo SAVREMENI TRENDOVI U SELEKCIJI SVINJA Dr Dragan Radojković

2 Uvodna razmatranja Selekcija svinja, pored odgajivanja i ishrane, predstavlja jedan od tri osnovna temelja na kojima se zasniva savremeno svinjarstvo. Napredak koji se postiže sprovođenjem selekcije u pogledu proizvodnih i ostalih osobina trajno ostaje u populaciji svinja. Pojedinačni pomaci koji se ostvaruju selekcijom tokom vremena u različitim generacijama se praktično sabiraju i doprinose ukupnoj genetskoj vrednosti životinja. U poslednjih 100 godina debljina leđne slanine kod savremenih rasa svinja je smanjena za 75%, brzina rasta je povećana za 100%, dok je nešto manji napredak učinjen na polju plodnosti svinja. U većini evropskih odgajivačkih programa u svinjarstvu ostvaruje se godišnji genetski progres za dnevni prirast od + 20 g/dnevno, mesnatost od % i veličinu legla od prasadi/leglu.

3 Uvodna razmatranja Većina ovih promena je rezultat poboljšanja u oblasti evidentiranja proizvodnih podataka na farmskom nivou i uvođenja savremenih informacionih sistema na nivou asocijacija proizvođača svinja ili na nacionalnom nivou, kao i usavršavanja metoda za genetsku procenu životinja (procenu priplodne vrednosti). Veliki uticaj na postizanje visokih proizvodnih rezultata u svinjarstvu, posebno kada je reč o osobinama kvaliteta trupa i mesa, imalo je povećanje preciznosti merenja fenotipa ovih osobina kako na liniji klanja tako i na kandidatima za selekciju. Uprkos velikom genetskom napretku ostvarenom u poslednje dve decenije u pogledu proizvodnih osobina svinja biološki limiti još nisu dostignuti. Dostignuća na polju molekularne genetike dovešće do široke primene genomske selekcije koja može da poveća tačnost procene genetske vrednosti životinja, smanji generacijski interval i tako dovede do povećanja efekata selekcije.

4 Principi selekcije P = G + E Izbor (odabiranje) najboljih jedinki (roditeljskih parova) sa ciljem unapređenja populacije Merimo fenotip fenotipska vrednost Parimo najbolje sa najboljim CILJ = Napredak unapređenje populacije!!

5 Principi selekcije INDIVIDUA r PG > r PG < PRECI SRODNICI POTOMCI OTAC MAJKA BRAĆA (POLUBRAĆA) SESTRE (POLUSESTRE) SINOVI KĆERI

6 Principi selekcije Priplodna vrednost životinje (PV) zajednički učinak gena koji se prenosi na potomke Procena PV na osnovu sličnosti između srodnika Efikasnost (uspeh) selekcije ΔG = (i r σ a ) / g <=> h 2 S / g i intenzitet selekcije r tačnost PV σ a standardno odstupanje PV g generacijski interval h 2 heritabilitet osobine S selekcijski diferencijal

7 Principi selekcije Konvencionalne metode procene PV OSOBINE - PORAST - KONVERZIJA HRANE - KVALITET TRUPA - VELIČINA LEGLA - LONGITUDINALNE - NISKONASLEDNE - DUGOVEČNOST METODE FENOTIPSKA (MASOVNA) SELEKCIJA METODA SELEKCIJSKIH INDEKSA METODA MEŠOVITIH MODELA (BLUP) METODA SLUČAJNE REGRESIJE BAJESOV METOD ANALIZA PREŽIVLJAVANJA (Kaplan - Meier, Cox Reg. Mod., Weibull Reg. Mod.)

8 Principi selekcije Molekularno genetske metode procene PV LANČANA REAKCIJA POLIMERAZOM - PCR SEKVENCIONIRANJE DNK MAPIRANJE GENA - GENETSKI MARKERI MIKROSATELITI (STR) POLIMORFIZAM JEDNOG NUKLEOTIDA (SNP) - OTKRIVANJE LOKUSA KVANTITATIVNIH OSOBINA (QTL) ANALIZA GENA KANDIDATA MAPIRANJE QTL-a - GENOMSKI PROCENJENA PRIPLODNA VREDNOST (gpv)

9 Konvencionalne metode Primena uređaja koji omogućavaju merenje debljine slanine i dubine mišića, kako na živim životinjama, tako i na trupovima svinja, sa maksimalnom tačnošću. Prenosivi ultrazvučni aparati (A Mode i Real Time Ultrasound Technology) pogodnih za merenja na živim životinjama na farmama

10 Konvencionalne metode Različiti tipovi ubadajućih sondi koje se koriste za ocenu mesnatosti trupova na liniji klanja (Fat-O-Meter, Ulster Probe, Hennessy Grading Probe itd.). Koriste se i složeniji sofisticirani sistemi za ocenu mesnatosti na liniji klanja kao što su Auto FOM ili Danski Klasifikacioni Centar. Fat-O-Meter Hennessy Grading Probe

11 Konvencionalne metode Auto FOM

12 Konvencionalne metode Najveći progres koji je do danas učinjen u ovom pravcu je uvođenje kompjuterske tomografije (CT) kao rutinske metode za ocenu udela tkiva u trupovima nerastova kandidata za selekciju od godine u okviru kompanije NORSVIN. Procena da će zahvaljujući ovoj novini godišnji genetski progres biti između 17 i 30 %.

13 Konvencionalne metode U okviru aktivnosti za izradu Pravilnika o kvalitetu svinjskih trupova i polutki konstruisane su dve jednačine za ocenu mesnatosti svinjskih trupova na liniji klanja. METODA DVE TAČKE PM = 65, S + 0,00579 M 52,54737 S/M R 2 > 0.64 RMSEP < 2.5 %

14 Konvencionalne metode METODA JEDNE TAČKE PM = 55, F1 + 0,04283 F2 + 0,77916 F2/F1 R 2 > 0.64 RMSEP < 2.5 %

15 Tačnost (r) Konvencionalne metode FENOTIPSKA (MASOVNA) SELEKCIJA - PERFORMANS TEST - SIB TEST - PROGENI TEST h 2 Broj potomaka

16 Konvencionalne metode Kontinuirano poboljšanje proizvodnih osobina svinja omogućila je primena linearnih metoda za procenu priplodne vrednosti: - METODA SELEKCIJSKIH INDEKSA - METODA MEŠOVITIH MODELA (BLUP)

17 Konvencionalne metode Prednosti: - istovremena selekcija na više osobina - uvažava ekonomsku vrednost - jednostavnost praktične primene METODA SELEKCIJSKIH INDEKSA Nedostaci: - procenjena priplodna vrednost se ne menja tokom proizvodnog života - pretpostavka da životinje proizvode u približno jednakim uslovima I b ( 1 x 1 x 1 ) b 2 ( x 2 x 2 )... b n ( x n x n ) n i 1 b ( i x i x i ) Pb Gv b P 1 Gv r IH ˆ ˆ I H, b Pb, v Gv

18 Konvencionalne metode Primer 1. X 1 Broj živorođene prasadi; X 2 Broj odgajene prasadi SELEKCIJSKI INDEKS SI 1 = 0,0986 (x 1 -x 1) + 0,0655 (x 2 -x 2) SI 2 = 0,0625 (x 1 -x 1) + 0,0430 (x 2 -x 2) SI 3 = 0,0729 (x 1 -x 1) + 0,0328 (x 2 -x 2) Primer 2. X 1 - % mesa; X 2 Životni dnevni prirast SELEKCIJSKI INDEKS SI = 1,3942 (x 1 X 1 ) + 0,2970 (x 2 X 2 )

19 Konvencionalne metode METODA MEŠOVITIH MODELA (BLUP) Prednosti: - sistematski i slučajni uticaji se rešavaju istovremeno - uzimaju se u obzir rezultati srodnika - procena priplodne vrednosti i za životinje koje nemaju rezultate - omogućena je selekcija na više nivoa jer se priplodna vrednost menja tokom proizvodnog života Nedostaci: - potreba za relativno čestim izračunavanjima priplodne vrednosti - korišćenje efikasnog informacionog sistema - korišćenje računara velikih mogućnosti i savremenih softvera - smanjenje genetske varijabilnosti i povećanje koeficijenta srodstva Y = Xb + Za + e

20 Konvencionalne metode Konvencionalne selekcijske metode koje se baziraju na korišćenju proizvodnih podataka i podataka o poreklu životinja u poslednje dve dekade dale su veoma dobre rezultate. Primeri: U periodu od godine godišnji genetski napredak u 25 % najbolje rangiranih farmi australijske populaciji svinja iznosio je + 9,52 g/dan za prosečan dnevni prirast, mm za debljinu leđne slanine, kg/kg za konverziju hrane, mm za dubinu mišića i + 0,28 prasadi po leglu. Od 2007 do 2011 DanBred je postigla prosečan godišnji genetski progres od g/dan za prosečan dnevni prirast, % mesa u polutkama i žive prasadi 5-tog dana posle prašenja po leglu (LP5). TOPIGS u 2011., beleži povećanje dnevnog prirasta od 5 g/dan, mesnatosti od 0.5% i broja živorođene prasadi po leglu od 0.7 u poređenju sa godinom.

21 Konvencionalne metode Ovako dobri rezultati su ostvareni zahvaljujući primeni savremenog pristupa selekciji svinja koji podrazumeva stvaranje najšire moguće baze za prikupljanje proizvodnih podataka i podataka o poreklu životinja. To je omogućeno: Uvođenjem modernih informacionih sistema na farmama svinja i u okviru odgajivačkih organizacija. Većom razmenom genetskog materijala između farmi (VO). Korišćenjem rezultata performans testa organizovanog u farmskim uslovima za procenu PV nerasta i nazimica. U zemljama sa razvijenim svinjarstvom danas se rutinski primenjuje višeosobinski BLUP-AM koji u potpunosti koristi raspoložive podatke i obezbeđuje maksimalnu korelaciju između procenjene priplodne vrednosti i agregatnog genotipa životinja.

22 Konvencionalne metode U cilju povećanja tačnosti procene priplodne vrednosti, od koje direktno zavisi i ostvareni genetski progres, danas se intenzivno radi i na uvođenju savremenijih metoda za procenu genetskih parametara i priplodne vrednosti. Primeri: Za longitudinalne podatke kao što je na primer veličina legla u uzastopnim prašenjima ili dnevni prirast pri različitim uzrastima primenjuje se model slučajne regresije (Random Regresion Model). Kod osobina koje delimično odstupaju od normalne raspodele kao i kod niskonaslednih osobina sve više se za ocenu genetskih parametara koristi Bajesov pristup (Bayesian approach). Za procenu PV dugovečnosti krmača koristi se analiza preživljavanja (Survival Analysis: Kaplan - Meier, Cox Reg. Mod., Weibull Reg. Mod.).

23 Konvencionalne metode Genetske kompanije i/ili nacionalne asocijacije proizvođača svinja u zemljama sa razvijenom svinjarskom proizvodnjom su već izvršile ozbiljne rekonstrukcije svojih odgajivačkih ciljeva. Table 1. Selection traits used by Nordic breeding organizations (Rydhmer, 2005) Type of trait Organisation Selection trait Reproduction Norsvin Age at 1st service; Litter size, born alive; Number of teats; Litter weight at 3 wk; Weaning to service interval Danbred Litter size, alive at 5 days FABA Age at 1st farrowing; Litter size, total born; Stillborn; Mortality of liveborn; Farrowing interval Quality Genetics Litter size, born alive; Farrowing interval Production Norsvin Growth rate (age at 100 kg); Carcass leanness; Feed efficiency ( kg); Dressing percentage; Bacon side quality Danbred Growth rate (0-30 kg); Growth rate ( kg ); Carcass leanness; Feed efficiency ( kg); FABA Dressing percentage Growth rate ( kg); Carcass leanness; Feed efficiency ( kg) Quality Genetics Growth rate (birth-100 kg); Carcass leanness; Feed efficiency ( kg) Health Norsvin Conformation score; Osteochondrosis Danbred Conformation scores; E.coli (MAS) Quality Genetics Conformation scores; Osteochondrosis Meat quality Norsvin Ultimate ph; Reflection; Intramuscular fat (Duroc) FABA Ultimate ph; Reflection Quality Genetics RN- allele (Hampshire)

24 Molekularno genetske metode Kraj 20. i početak 21. veka obeleženi su veoma intenzivnim istraživanjima i saznanjima koja su donela veliki napredak u oblasti molekularne genetike. Molekularne informacije mogu da povećaju tačnost selekcije, omoguće selekciju na polom ograničene osobine i da omoguće selekciju za osobine koje je teško meriti kao što je kvalitet mesa. Table 2. Molecular Genetic Tests Used by the Swine Industries (Rothschild, 2010) Gene or test Industry Use Parentage tests exclusive use within some companies, commercially available HAL meat quality, commercially available ESR, EPOR litter size, commercially available KIT white color - exclusive use MC1R red/black color, use unknown MC4R growth and fatness, commercially available FUT1 edema E. coli F18, exclusive use RN meat quality, commercially available AFABP, HFABP intramuscular fat, use unknown PRKAG3 meat quality, commercially available CAST tenderness, commercially available IGF2 carcass composition, commercially available Trade secret tests several traits many companies

25 Molekularno genetske metode Poslednjih godina je učinjen značajan progres na polju istraživanja genetike i genomike svinja zahvaljujući integraciji unapređenih tehnika molekularne biologije, bioinformatike i računarske biologije i zajedničkim naporima istraživača uključenih u proučavanje genomike svinja. Broj mapiranih QTL se i dalje povećava. Učinjen je veliki napredak u proučavanju ekspresije gena. Broj identifikovanih nekodiranih RNA je rapidno povećan i njihova egzaktna regulatorna funkcija se istražuje. Na projektu sekvencioniranja genoma svinje radi međunarodni konzorcijum SGSC (Swine Genome Sequencing Consortium) i brojni drugi istraživački instituti i učinjen je ogroman napredak. Najnovija dostignuća na sekvencioniranju genoma svinje i naredna generacija sekvencionih tehnologija je dovela do proizvodnje 60K SNP čipa visoke gustine za svinje. Ovaj SNP čip je dizajniran izborom SNP odabranih od ukupno preko poznatih SNP.

26 Molekularno genetske metode Ovaj tip čipova je neophodan za primenu genomske selekcije koja predstavlja budućnost selekcije svih vrsta domaćih životinja. Ovaj metod integriše genotipske, fenotipske i podatke o poreklu za procenu priplodne vrednosti i selekciju asistiranu markerima zasnovanu na širokoj pokrivenosti celokupnog genoma. Genomska selekcija može da omogući selekciju životinja na osobine kod kojih je genetsko unapređenje ranije bile veoma komplikovano (otpornost na bolesti, kvalitet mesa, polom limitirane osobine). Različite metode za genomsku selekciju su razvijene tokom protekle dekade (GBLUP, Bayes A, Bayes B, Bayes C, PLSR) i simulacije pokazuju da one mogu da povećaju tačnost procene gpv i dovedu do smanjivanja generacijskog intervala. Neke genetske kompanije u svinjarstvu su već objavile da su počele sa primenom genomske selekcije (DanBred, TOPIGS, Hypor, IFIP, PIC, GENESUS).

27 Molekularno genetske metode Šematski prikaz genomske selekcije (procena genomske priplodne vrednosti - gpv)

28 Očekivani pravci selekcije svinja u budućnosti Da li treba očekivati, u skladu sa aktuelnim genetskim trendovima, da se do godine postigne prosečan dnevni prirast od oko 1.5 kg/dan, plodnost od oko 20 prasadi po leglu i debljina slanine manja od 8 mm ili će trendovi biti sporiji? Koliko brzo će se povećavati proizvodni kapaciteti svinja u budućnosti i koji su krajnji nivoi koji će biti dostignuti zavisiće od razvoja odnosa u proizvodnom lancu u svinjarstvu i od raspoložive tehnologije koja treba da omogući realizaciju postavljenih odgajivačkih ciljeva i genetskog progresa.

29 Očekivani pravci selekcije svinja u budućnosti Odgajivači neće moći da gaje svinje kao nekada. Potrebni su novi odgajivački ciljevi koji neće samo smanjivati troškove već će ići i u pravcu bolje dobrobiti životinja, smanjenja korišćenja antibiotika, smanjenju emisije ugljenika i odgovarajuće organske proizvodnje pored konvencionalne proizvodnje svinja. Za ostvarivanje ovih ciljeva biće potrebni novi fenotipovi za: (a) vitalnost, (b) ujednačenost, (c) robustnost, (d) dobrobit i zdravlje i (e) smanjenje emisije ugljenika, a da pri tome zadrže efikasnost proizvodnje. Videli smo da su genetska selekcija i bolja kontrola okruženja dovele do značajnog povećanja nivoa produktivnosti svinja. Tako visoke performanse za posledicu imaju visoke fiziološke zahteve koji mogu da pogoršaju zdravlje i dobrobit. Pri selekciji na određenu osobinu treba da budu sagledane moguće posledice po druge osobine kako bi se izbeglo pogoršanje bilo koje druge osobine, posebno onih koje su povezane sa zdravljem i dobrobiti. Takođe je važno oceniti efekte selekcije tokom celog života životinja, a ne samo tokom pojedine faze njihovog života.

30 Očekivani pravci selekcije svinja u budućnosti Poslednjih godina svedoci smo narastajuće pažnje stanovništva i potrošača prema uslovima i opštem uticaju stočarske proizvodnje na okruženje. Razvoj društva i društvenih odnosa doveo je do povećane svesti o etičkim i sociološkim aspektima stočarstva. Ovo je dovelo do potrebe da se u okviru odgajivačkih programa veći značaj daje socijalno značajnim osobinama kao što su dobrobit i zdravlje svinja, uticaj proizvodnje svinja na ekologiju i zdravstvena ispravnost i senzorski kvalitet svinjetine. Većina ovih osobina ima ekonomski i neekonomski značaj i većinom su dovoljno nasledne za uspešnu genetsku selekciju. Odgajivačke organizacije često ne znaju kako da se nose sa neekonomskom vrednošću tih osobina i na koji način da ih uključe u odgajivačke programe. Neke od ovih osobina još nisu dovoljno tačno definisane i naslednost ovih osobina nije dovoljno poznata da bi bile uključene u odgajivačke programe.

31 GDE JE NAŠE MESTO??? HVALA NA PAŽNJI!!!