Наследуемость в племенном животноводстве – основные понятия
- Создано: 02.04.2018, 12:43
Любая популяция животных или растений проявляет изменчивость в некоторых своих признаках. Эти различия не остались незамеченными человеком. На протяжении столетий селекционеры учились тому, как поставить себе на службу эту изменчивость, как делать выбор, и как посредством продуманной селекции накапливать желаемые характеристики.
Дочери быка 1НО11889 Авенджер
Сегодня животноводы имеют мощные селекционные инструменты. В век геномики производители молока должны разрабатывать и применять новые технологии, чтобы генетическое улучшение оставалось на службе их экономических целей.
При разведении молочного скота крайне важно правильно толковать такие понятия, как, например, наследуемость. Неверное понимание или неверная интерпретация может заблокировать диалог между производителями и консультантами в области генетики (теми, кто старается помочь Вам разводить животных, отвечающих Вашим экономическим целям). Настоящая статья разъясняет в простых терминах понятие наследуемости, важность этого понятия и его применение в процессе селекции лучших животных.
Что представляет собой улучшение генетических качеств?
Генетическое улучшение – это процесс. Он задействует биологические, математические и организационные инструменты, чтобы извлечь выгоду из изменчивости признаков внутри популяции. Цель состоит в том, чтобы максимизировать экономическую ценность особей, подлежащих селекции.
В последнее время прогресс в геномике позволил производителям молока сократить интервалы между поколениями. Теперь они могут определить, каких телок имеет смысл осеменять для получения ремонтного молодняка, и теперь их можно осеменять молодыми быками с геномной оценкой. Это, наряду с генотипированием тысяч женских и мужских особей, открыло селекционерам и производителям молока невиданные ранее возможности.
Фенотипическая изменчивость
Прежде чем начать исследовать наследуемость, обратим внимание на изменчивость. Изменчивость чрезвычайно важна для селекции. Изменчивость, наблюдаемая в том или ином признаке, называется фенотипической изменчивостью. Если бы изменчивость не существовала, то отобрать лучшие особи было бы невозможно, все выглядели бы одинаково (под термином «лучшие» мы понимаем те, которые наилучшим образом отвечают потребностям молочной отрасли).
Давайте представим популяцию, в которой определенный признак управляется многими генами, например, признак «молочная продуктивность». Рассмотрим этот признак на графике 1. График представляет собой типичную колоколообразную кривую, на которой самые высокопродуктивные коровы представлены в правом хвосте распределения, а низкопродуктивные коровы – в левом хвосте. Большинство коров находятся в диапазоне средних показателей по популяции, в центральной части кривой.
С помощью селекции животноводы могут менять генетический арсенал своего стада и отдельных особей, которые будут выражать желаемые показатели. Селекция также меняет фенотипическую изменчивость в популяции – это то, о чем следует помнить, когда мы будем говорить о наследуемости.
График 1. Распределение коров по молочной продуктивности в год. Модель популяции коров молочного направления с нормальным распределением погрешностей и стандартными значениями по удою.
Изучая изменчивость признака внутри популяции, возможно определить степень изменчивости вследствие влияния генетики или окружающей среды. В данном контексте окружающая среда, оказывающая влияние на признак, о котором идет речь, включает в себя любые факторы, отличные от генетических, например, кормление, тепловой стресс, год рождения, сезон отела, сезон рождения. И это еще не полный список.
Оценка генетической/наследственной изменчивости обычно является первым шагом, когда исследователи решают, может ли тот или иной фенотип оказаться полезным для генетической программы: если генетическая изменчивость имеет место, тогда фенотип может пригодиться для отбора животных по генетическим основаниям, так как генетические различия могут передаваться следующему поколению, а модификационные (фенотипические, обусловленные окружающей средой) – нет.
Наследуемость – определение и важность
Наследуемость – это сложное понятие, но анализ нескольких определений может помочь в прояснении его сути:
- процент фенотипической изменчивости, обусловленной генетическими факторами, или
- процент отличий в характеристиках признака, который может быть соотнесен с отличиями в племенной ценности по этому признаку, или
- взаимосвязь между характеристиками признака, т.е. производственными показателями по какому-либо признаку (фенотипом) и племенной ценностью по этому признаку (генотипом) в популяции, или
- в более узком смысле, наследуемость относится к той части фенотипической (модификационной) изменчивости, которая объясняется генами, влияющими на этот признак.
Так как наследуемость — это лишь часть целого, она может быть выражена либо процентным соотношением, либо фракцией (долей). Таким образом, ее диапазон может измеряться от 0% до 100% или от 0.0 до 1.0. В том случае, когда вся изменчивость, наблюдаемая в популяции, обусловлена генетикой, тогда наследуемость будет 100% (или 1.0). В том случае, когда вся наблюдаемая изменчивость обусловлена факторами, отличными от генетических (т.е. факторами окружающей среды), тогда наследуемость будет 0% или просто 0.
Что означает высокая (или низкая) наследуемость?
Простой способ понять суть наследуемости – это представить, что любой признак в популяции имеет высокую степень наследуемости. Например, допустим, что рост (или любой другой признак, имеющий отношение к росту) показывает 90%-ную наследуемость в популяции. Это означает, что большинство различий в росте, наблюдаемых среди отдельных особей, будет обусловлено генами, в то время как малая доля этих различий будет обусловлена окружающей средой. С другой стороны, если о признаке, относящемся к здоровью, говорят, что он имеет очень низкую наследуемость (например, 10%), это означает, что различия между отдельными особями обусловлены в большей степени факторами, отличными от факторов генетической предрасположенности.
Таблица 1. Наследуемость признаков.
Наименование признака |
Степень наследуемости |
УДОЙ | 0,20 |
СОДЕРЖАНИЕ ЖИРА | 0,20 |
СОДЕРЖАНИЕ БЕЛКА | 0,20 |
ПРОДУКТИВНОЕ ДОЛГОЛЕТИЕ | 0,08 |
СОДЕРЖАНИЕ СОМАТИЧЕСКИХ КЛЕТОК | 0,12 |
СВОДНАЯ ОЦЕНКА ВЫМЕНИ | 0,27 |
СВОДНАЯ ОЦЕНКА КОНЕЧНОСТЕЙ | 0,15 |
ИНДЕКС СТЕЛЬНОСТИ ДОЧЕРЕЙ | 0,04 |
ОПЛОДОТВОРЯЕМОСТЬ ТЕЛОК | 0,01 |
ОПЛОДОТВОРЯЕМОСТЬ КОРОВ | 0,02 |
СУБКЛИНИЧЕСКИЙ КЕТОЗ (GENEX) | 0,119 |
МЕТРИТ (GENEX) | 0,068 |
ЗДОРОВЬЕ КОПЫТ (GENEX) | 0,165 |
Источник: https://aipl.arsusda.gov./reference/nmc
Иногда люди считают, что признаки с низкой наследуемостью не достойны того, чтобы рассматривать их в рамках программы по улучшению генетики. Однако, невысокая наследуемость не означает, что гены не влияют на признак, и что генетическое улучшение будет медленным или невозможным. Если признак с низкой наследуемостью имеет соответствующую экономическую ценность (признак является хозяйственно-важным), то его следует включать в селекционные программы. Примером такого признака может быть признак, характеризующий здоровье (метрит, субклинический кетоз, мастит).
Является ли наследуемость постоянным и не меняющимся параметром, присущим отдельной особи?
Наследуемость – это свойство, присущее популяции, а не отдельной особи, и она не является постоянной величиной.
Причина, по который наследуемость не является постоянной, проста. Генетическая селекция состоит в том, чтобы выбраковывать животных по определенным критериям (например, низкая производительность) и сохранять животных, которые отвечают нашим потребностям (например, высокая производительность). Когда животновод применяет селекцию, частота гена в популяции меняется, так как с помощью селекции животновод увеличил частоту животных с «благоприятными» генами. Следовательно, после применения селекции возникает новая субпопуляция (потомство) с другой частотой гена, отличной от той, из которой они произошли. Селекция на протяжении нескольких поколений принесет более серьезные изменения в генетической структуре популяции. Так как оценка степени наследуемости зависит от частоты гена, с годами наследуемость может меняться.
Значение наследуемости имеет двойственных характер и состоит в том, чтобы спрогнозировать племенную ценность и спрогнозировать ответную реакцию на применение селекционной программы. В настоящее время программы разведения скота включают все новые и новые признаки. Количество, тип и качество информации, получаемой от прогрессивных молочных фермерских хозяйств позволяет создавать не существовавшие ранее фенотипы, и это должно служить развитию новейших селекционных методик. Понимание того, как наследуемость, селекция, изменчивость и цели племенной работы выстраиваются в планы генетического улучшения, позволяет животноводам и молочным производителям выводить животных, превосходящих своих предков и по генетике, и по экономической эффективности.
Опубликовано в журнале «Молочные горизонты» (периодическое издание компании GENEX) за август 2017 г.