Доктор Кент Вайгел, Адъюнкт-профессор и консультант по генетике, Университет шт. Висконсин, г. Мэдисон
С декабря 2007 был изучен генотип около 15000 североамериканских быков молочных пород с использованием технологии, разработанной совместно компанией «Иллюмина Инкорпорейтед», Службой сельскохозяйственных исследований МСХ США, Национальной ассоциацией животноводов США, компанией «Мериал», а также исследователями в нескольких университетах и институтах.
Грандиозный прорыв
Революционность новой технологии заключается в том, что теперь ценой вполне умеренных затрат возможно проводить анализ 54000 маркеров ДНК одновременно. Эти маркеры однонуклеотидного полиморфизма (SNP), представляющие точечные мутации (A, T, C или G) в последовательности ДНК, могут быть изучены гораздо более эффективно и менее трудоемко, чем микросателлитные маркеры, используемые ранее последовательно (по одному).
Еще один прорыв, сделавший отбор по геному реальностью: это недавнее открытие того факта, что при наличии у одного животного как минимум, 30000 более или менее равномерно распределенных генетических маркеров, возможно оценить его племенную ценность на основе взаимосвязей между генотипами этих маркеров и такими признаками как надой, содержание соматических клеток, продолжительность продуктивной жизни, оплодотворяемость дочерей и другими ключевыми характеристиками.
Эти взаимосвязи оцениваются с использованием данных о предках животного, в частности, о быках, оцененных по качеству потомства, имеющихся в родословной этого животного. Ключевыми из них являются быки молочных пород, представленные в Объединенном банке ДНК молочного скота. Он был создан около 15 лет назад, и компании по искусственному осеменению вносили туда образцы семени всех молодых быков, поступавших к ним на оценку, с тем, чтобы в будущем использовать их в научных исследованиях.
Простое объяснение
Несмотря на таинственное название, геномная селекция – достаточно простая вещь. В прошлом, все, что мы знали о генетическом потенциале молодого животного, происходило из усредненных показателей его родителей. Эти показатели представляли собой просто среднее значение прогнозируемой передающей способности (PTA) родителей животного и у нас не было возможности определить, какие гены унаследовало молодое животное: лучше или хуже этого среднего. У нас не было иного выбора, кроме как ждать два года до того, как корова покажет себя в работе или – в случае с быками – пять лет, пока начнут лактацию их дочери. Теперь, поскольку связи между маркерами SNP и функционально важными генами, наблюдаемыми у предков животного, остаются на протяжении нескольких поколений (пока не будут разорваны рекомбинацией), мы, наконец, можем заглянуть в будущее молодого животного.
Недавние исследования показали, что, сочетая данные о средних показателях родителей молодых голштинских животных и информацию об их геноме, можно получить «геномную прогнозируемую передающую способность (PTA)» с 60-70% достоверности. Это намного лучше, чем использование просто средних показателей родителей, при котором достоверность оценки не превышает 30-40%. Достоверность геномной оценки PTA телочек эквивалентна результату анализа нескольких будущих лактаций, как их собственных, так и их потенциальных дочерей. Что касается молодых коров, геномная информация может быть объединена с данными их молочной продуктивности, что обеспечит значительно бόльшую точность оценки их генетической ценности; В случае с бычками, достоверность их геномной оценки соответствует оценке по лактациям более десятка его дочерей. Однако, как только бык получает оценку по потомству, ценность его геномной оценки несколько падает.
Значение геномной оценки для молочного производства
Что означают вышеупомянутые открытия для молочного скотоводства? Сегодня практически все молодые бычки, поступающие на североамериканские центры искусственного осеменения, а также многие потенциальные матери быков тестируются по геному. Если мы будем знать до того, как бык поступит на предприятие, что он получил от родителей качественные гены, его дальнейшая оценка по потомству будет гораздо более эффективной.
Со временем, центры искусственного осеменения начнут продавать семя молодых бычков, еще не имеющих дочерей, а получивших лишь геномную оценку. Такие бычки заменят полновозрастных быков, оцененных по потомству, в нижней части ассортимента, а некоторые из них – с особенно выдающимися геномными оценками – будут использоваться для заказных скрещиваний.
В долгосрочной перспективе, по мере того, как центры искусственного осеменения и фермеры привыкнут к использованию новой технологии, оценка по потомству, возможно, будет использоваться все меньше, так как основное ее назначение то же: узнать, какие из молодых бычков унаследовали от своих родителей наилучшие гены. Исследования ДНК женской стороны родословной быков (потенциальных матерей племенных быков) уже становятся нормой. Исследования ценных телят и телок при комиссионных продажах также скоро могут стать общепринятыми. При пересадке эмбрионов – с целью получить бычка для центра искусственного осеменения или телки на продажу – выбор наилучшего донора стал еще более важен.
Применение геномной оценки на практике
Как и следовало ожидать, последние открытия привели к бурному всплеску активности в исследованиях генома. На их основе в течение ближайшего десятилетия будет разработано еще немало новых полезных технологий. Живейший интерес вызывает создание недорогих систем анализа генома животных (например, ремонтных телок) в условиях товарного хозяйства. Подобная система также могла бы использоваться для отбора животных при ауткроссе для нахождения элитных особей обоих полов, способных внести наибольший вклад в генотип породы.
Еще одна интересная возможность – разработка программ закрепления, основанных на результатах анализов ДНК, а не на родословной или оценке телосложения. Кроме того, необходимо подчеркнуть, что эффект использования геномной оценки проявляется, в основном, в голштинской породе, тогда как для остальных пород он не столь значителен. У джерсеев выигрыш в достоверности оценки при использовании геномного анализа в два раза меньше, чем у голштинов, а у браун-швицов им можно вообще пренебречь. Скромные результаты вызваны в основном гораздо меньшим размером поголовья этих пород (и, соответственно, меньшим количеством быков, оцененных по качеству потомства для соотнесения маркеров SNP с важными характеристиками). В настоящее время предпринимаются действия по объединению информации о североамериканских быках с международными данными по тем же породам.
© "CRI International Horizons", 2008