Новый метод селекции молочного скота повышает эффективность генетического отбора
Бразильские ученые из Университета штата Сан-Паулу (UNESP) совместно с коллегами из Университета Мэриленда и Министерства сельского хозяйства США (USDA) разработали метод селекции молочного скота, который добавляет новый параметр к генетическому отбору и сохраняет или даже улучшает генетическое разнообразие популяции.
Исследование, опубликованное в Journal of Dairy Science, было поддержано Исследовательским фондом Сан-Паулу (FAPESP) и USDA.
Помимо генетической ценности, связанной с удоем молока, выходом жира и белка, новый метод также учитывает дисперсию гаметного разнообразия и то, что авторы называют «относительной прогнозируемой способностью к передаче признаков» — способностью особи передавать свои генетические черты следующему поколению на основе этой дисперсии.
«Не все потомки высокопродуктивных животных наследуют это качество. Новый метод отбирает животных, которые дадут чрезвычайно продуктивное потомство», — заявил Даниэль Джордан де Абреу Сантос, проводивший исследование.
Основа метода
Дисперсия гаметного разнообразия возникает в результате разделения гомологичных хромосом и частоты рекомбинации между сцепленными генами. Традиционный метод отбора этого не учитывает.
Новый метод оценивает вероятность передачи признаков следующему поколению на основе генетических данных родителя или возможных комбинаций при конкретном спаривании. Хотя метод разработан для отбора любых видов, в данном исследовании он был применен к молочному скоту голштинской и джерсейской пород из-за объема и качества доступных данных.
В компьютерном моделировании метод обеспечил генетический выигрыш до 16% за десять поколений голштинского скота по сравнению с контрольной группой, где дисперсия гаметного разнообразия не учитывалась.
Применение геномики
Исследование стало возможным благодаря симуляции спариваний с использованием обширных геномных баз данных, содержащих генетические детали животных, включая гены, связанные с целевыми признаками в селекционных программах.
На основе этих данных можно оценить возможные комбинации генетического материала родителей и предсказать признаки потомства. Однако признаки распределяются среди потомков неравномерно. Новый метод позволяет оценить существенную вариацию вокруг среднего ожидаемого значения.
«Теперь можно предсказать, какие животные дадут высокопродуктивное потомство, превышающее ожидаемое среднее значение, до их спаривания. Гаметное разнообразие — это фактор, который генерирует эту оценку, определяя способность животного передавать целевые признаки своему потомству», — пояснил Сантос.
Для применения теории в реальной селекционной программе использовались данные по более чем 160 000 голов джерсейского скота и примерно 1,4 миллиона голов голштинского скота из базы данных Службы сельскохозяйственных исследований USDA.
Разработанное исследователями программное обеспечение позволило рассчитать вариацию всех возможных комбинаций хромосом и отделить особей с большей или меньшей дисперсией гаметного разнообразия.
«Эти вариации можно использовать для отбора животных под конкретные задачи. Можно отбирать животных для получения более однородного потомства (например, по весу при рождении) или более разнородного, а значит, и части потомков, которые будут продуктивнее ожидаемого среднего», — отметил Сантос.
Практическая значимость и сохранение разнообразия
Новый параметр не только гарантирует, что последующие поколения будут так же продуктивны, как их родители, но и обещает значительный генетический выигрыш у потомства от одних и тех же исходных животных.
Совпадение между дисперсией, основанной на геномных данных, и фактической дисперсией, наблюдаемой у взрослого потомства женского пола, достигло 90% в случае 400 потомков от одного быка.
«Это передовая наука, и ее внедрение в Бразилии займет время, но ее текущая значимость для нас в том, что мы импортируем много генетического материала голштинской породы из США для селекции, и большая часть генетической базы голштинов в Бразилии происходит от семени, произведенного в США», — сказал Умберто Тонати, главный исследователь проекта в Бразилии.
Новый метод также помогает смягчить редуктивное влияние отбора на генетическое разнообразие популяции. У домашнего скота генетическая изменчивость, как правило, низка из-за инбридинга.
«Новый метод предлагает способ поддержания генетической изменчивости. Особи, считающиеся лучшими по традиционному методу, часто являются инбредными, но когда учитывается новый параметр, они могут больше не классифицироваться среди лучших», — заключил Сантос.