Развитие селекционных индексов, или как перестать закупать животных за рубежом и начать экспортировать собственный КРС

Источник: The DairyNews
Сейчас селекционеры используют в племенной работе специальные индексы. Это эффективно: генетический потенциал продуктивности в странах с развитым молочным животноводством повышается из года в год. Значит, для успеха в работе можно просто использовать зарубежные индексы? Не совсем.

Что такое селекционные индексы

Селекционный индекс — это инструмент, который помогает отбирать молочный скот по комплексу признаков. Животных оценивают по нескольким признакам: продуктивность, телосложение, здоровье, фертильность. В качестве точки отсчёта используется генетический базис — выборка животных одного года рождения. Время от времени базис обновляется, примерно раз в 5–10 лет, в некоторых странах даже ежегодно.

Каждый признак в индексе умножается на определённый весовой коэффициент. Соответственно, веса разных признаков в индексе не будут одинаковыми — одни признаки считаются более важными, чем другие. Вес признака зависит от его экономической значимости для молочного производства. Она рассчитывается биоинформатиками и будет разной для разных периодов времени и популяций животных.

у.png

Итоговые оценки признаков перемножаются на коэффициенты, и получается показатель индекса. Он позволяет сравнивать животных между собой и делать прогноз ожидаемой прибыли от конкретного животного. На основе этого прогноза селекционер может принять обоснованное решение, как использовать животное в производстве — или, может быть, его лучше вообще выбраковать.

Кроме того, индекс помогает определить, какое семя лучше использовать для осеменения коровы — дорогое сексированное или среднее по цене традиционное. А ещё с помощью индекса можно выяснить, подходит ли животное в качестве донора или реципиента при использовании эмбриотрансфера.

Как появились селекционные индексы

Индексы племенной ценности

Отбирать животных начали ещё с момента одомашнивания. Сначала ориентировались на внешний вид (например, цвет шерсти) и способность размножаться в неволе, потом начали делать упор на характеристики продуктивности (удой молока или количество мяса). Но по-настоящему эффективной селекция стала с появлением индексов племенной ценности.

Теорию индексов разработал в 1943 г. американский учёный L. N. Hazel. В целом, она выглядит так: чтобы построить индекс, нужно сначала определить селекционную цель (сейчас это обычно пожизненная прибыль от животного). Потом нужно выяснить признаки, которые участвуют в достижении этой цели, и рассчитать экономическую значимость каждого признака. Как оценивать отдельные признаки и определять их вес, зависит от конкретных условий, в которых находится животное.

Расчёт индекса племенной ценности животного — довольно сложное мероприятие, которое требует знания методов биоинформатики. Ведь нужно учитывать не только относительный экономический вес признаков, но и точные оценки наследственности, генотипическую изменчивость, генетическую и фенотипическую корреляцию селекционных признаков. Не получится обойтись без помощи специалистов.

BLUP

В 1950-х годах американский учёный C. R. Henderson разработал BLUP — метод селекционной и генетической оценки животных на основе наилучшего линейного несмещённого прогноза (Best Linear Unbiased Prediction). Чтобы применить этот метод на практике, нужны сложные математические расчёты. Поэтому реализация BLUP пришлась только на 1980-е годы, когда появились достаточно мощные компьютеры.

BLUP позволяет определить племенную ценность животного, то есть сделать вывод о его генетически детерминированных показателях относительно базисной оценки: молоко, жир, продуктивное долголетие, количество соматических клеток. Для этого используются данные о фенотипе животного и об окружающей среде, в которой оно находится (например, особенности содержания или погодные условия). Для каждого признака рассчитывается отдельная BLUP-оценка, которая показывает отклонение признака от средних показателей в оцениваемой популяции.

Оценки, полученные с помощью BLUP, используются в селекционных индексах в качестве базы для расчётов. Появление BLUP стало мощным драйвером для развития селекционных индексов, так как позволило учитывать влияние окружающей среды.

Экономические индексы

Долгое время селекция велась только на повышение продуктивности. Но такая однобокая селекция ведёт к сокращению продуктивного долголетия животных, снижению их фертильности и увеличению ветеринарных расходов, а это в свою очередь приводит к снижению рентабельности хозяйства в целом.

Поэтому постепенно в индексы стали включать показатели здоровья и фертильности. Одновременно с этим селекционеры пришли к выводу, что идеальная племенная корова не всегда может быть самой выгодной в плане производства. Чтобы решить эту проблему, начали создавать индексы нового типа — экономические.

Экономический индекс показывает экономическую эффективность животного в сравнении с базисным животным. Иначе говоря, в этом индексе ценность животного определяется не только характеристиками продуктивности, но и другими факторами, влияющими на прибыль, которую животное приносит на протяжении жизни.

Разницу между индексами племенной ценности и экономическими индексами можно показать на примере американских TPI и NM$:

у.png

Как видно из таблицы, большую роль в обоих индексах играют показатели молочной продуктивности. Но для TPI также важен выставочный экстерьер, а NM$ практически игнорирует его и сосредоточивается на показателях фертильности и здоровья.

Такая разница связана с тем, что TPI был разработан Американской голштинской ассоциацией, чтобы определять степень соответствия животного стандартам породы. Тогда как NM$, созданный Министерством сельского хозяйства США, предназначен для молочных компаний и ориентируется на увеличение пожизненной прибыли от коровы. То же самое, даже в большей степени, касается и других индексов — например, канадских LPI и Pro$.

Как определяют состав индексов в разных странах

На то, какие показатели включают в национальные индексы и какие весовые коэффициенты используют, влияет целый ряд факторов.

Генетические особенности и факторы окружающей среды. Продуктивность животных зависит от взаимодействия между генетическими особенностями голштинской породы, которые в каждой стране свои, и факторами окружающей среды. Это, например:

  • условия содержания;

  • состав и питательность кормов (кормосмеси);

  • общие условия климата в стране или регионе, такие как солнечная активность и уровень атмосферных осадков;

  • основные заболевания у животных и уровень инфекционной нагрузки.

Например, в тропических условиях от животных требуется высокая устойчивость к жаркому и влажному климату, что само по себе очень плохо для коров, и устойчивость к паразитам. Поэтому там продуктивность животных намного ниже, они примерно в 2–2,5 раза дольше растут до полового созревания, но зато способны выживать в условиях высокой температуры, влажности и паразитарной нагрузки.

Все эти факторы могут разниться для разных хозяйств, даже для отдельных животных на одном и том же хозяйстве, и меняться с течением времени. Но для определённой территории, такой как страна или регион, всё же можно определить общие паттерны, что делает возможной оценку животных с помощью индексов.

Экономические факторы и цели молочного бизнеса. В регионах с высокими затратами на корма и ценами на землю, где производство говядины в основном ограничено крупным рогатым скотом двойного назначения, большое экономическое значение приобретают рост и состав тела животного, что отражается в индексах.

В США и Европе молочные заводы платят за количество жира и белка в килограммах, игнорируя жир и белок в процентах, а также валовое количество молока. Соответственно, индексы в этих странах учитывают жир и белок в килограммах, а общее количество молока без учёта жира и белка может иметь отрицательный вес.

Там, где молочные заводы выплачивают премии за низкое количество соматических клеток (КСК), этот показатель тоже включается в индексы. Впрочем, он важен и с точки зрения здоровья животных. КСК позволяет определить потери от субклинического мастита и генетически высоко коррелирует с клиническими маститами: снижая КСК, можно снизить вероятность заболевания клиническим маститом.

Как итог, каждая страна создаёт собственную систему расчёта племенной ценности и собственную референтную популяцию — группу животных, про которых точно известна родословная, собственная продуктивность, продуктивность потомства, фенотип и генотип. Такая группа должна быть достаточно однородной, чтобы её можно было использовать как отправную точку для сравнения. А из-за вышеуказанных условий референтные группы могут быть однородными только в пределах регионов.

Вот некоторые селекционные индексы, которые существуют в разных странах:

у.png

Как индексы менялись со временем

В течение многих лет целью большинства селекционных индексов было увеличение молочного производства и улучшение экстерьера. Постепенно акцент смещался с повышения удоев в сторону увеличения доли жиров и белка в молоке. Скандинавские страны первыми стали делать упор на увеличение здоровья и воспроизводства.

Одновременно в развитых странах всё больше снижается доля экстерьера в индексе. Это связано с тем, что животные в основном достигли желаемого экстерьерного профиля, и благодаря долгому использованию индексов заводчики добились высокой однородности по экстерьеру у животных.

Начиная с 2000-х годов, в селекционные индексы разных стран всё чаще включаются показатели воспроизводства и здоровья. Основная причина — квоты на производство молока, ценовые ограничения и затраты на рабочую силу, которые выросли больше, чем цена на молоко. Кроме того, появились исследования, которые доказывают, что отбор только на продуктивность вызывает негативные последствия для здоровья и репродуктивной функции молочных коров.

Сейчас все мировые индексы так или иначе следуют этой тенденции. Например, в скандинавском индексе NTM вес этих показателей составляет 52%, тогда как на показатели телосложения отводится только 9%. Другие важные признаки, которые в последнее время включаются в систему отбора молочного скота, — хромота и сопротивляемость маститу. Согласно расчётам британского Центра благополучия животных, отбор по индексам увеличивает эффект на 80% по сравнению с традиционной селекцией.

Как обстоят дела в России

Племенная ценность — относительное понятие, в каждой стране мира в него вкладывают своё содержание. На него оказывают влияние локальные условия, особенности рынка, разные стратегии и цели селекции. В принципе, российский заводчик может зарегистрировать своих животных в одной из иностранных ассоциаций и получить оценку. Но нужно иметь в виду, что зарубежные индексы не принимают в расчёт популяцию российских племенных животных, не учитывают реальные фенотипические данные и не корректируют оценку с добавлением фенотипов, как это делают для своих животных. В итоге получается просто абстрактная оценка без привязки к конкретным факторам: как бы это животное могло себя проявить, если бы родилось в стране, где его оценили.

Такая оценка отражает эффективность животного лишь относительно базовых значений внутри региона оценки. Кроме того, она не учитывает российские реалии: особенности содержания и кормления животных, организации ветеринарного дела, природно-климатические условия. К тому же оценивают только генотипированных животных, а все прочие остаются без какой-либо релевантной оценки. Поэтому непонятно, как её применять на практике, если у вас в стаде 10% животных с разными оценками (и высокие, и низкие), а 90% стада неизвестны.

Таким образом, для корректной и эффективной оценки племенного поголовья в России нельзя использовать зарубежные системы оценки животных — это ведёт к большой погрешности в результатах и порождает ситуации, когда показатель продуктивности колеблется от года к году. Для корректной работы российским селекционерам нужны собственные оценки, рассчитанные на местной референтной базе, которые сложатся в местный индекс, соответствующий местным экономическим условиям.

Попытки собрать собственную референтную базу в России уже проводились. Например, в рамках пилотного проекта в 2019 году в Татарстане собрали генотипы 2 тысяч животных. Были и другие инициативы, но отдельные и несистемные — на их базе нельзя обеспечить эффективную работу национального индекса. Системность в этой работе очень важна, ведь если собрать референтную базу из достаточного количества генотипов, российский индекс можно будет включить в международные справочники.

Развитие собственного племенного животноводства на базе национального селекционного индекса позволит снизить закупки зарубежного семени и животных и, наоборот, начать экспортировать российский КРС в страны ЕС и США. Такой системный подход в России 2021 году начали применять в Удмуртии, где ввели региональный экономический селекционный индекс.В перспективе 3-5 лет Удмуртская республика сможет вывести своих животных на экспорт в другие страны благодаря накопленному генетическому прогрессу животных и грамотному отбору по локальной референтной базе и с учётом локальных экономических условий.

Сейчас самая большая референтная база генотипов в России — у компании KSITEST. Помимо самой большой референтной базы генотипов, KSITEST - единственная компания, предлагающая оценку животных по российскому экономическому селекционному индексу, и единственная компания на территории России и СНГ с необходимой международной аккредитацией — ICAR Accredited DNA Data Interpretation Centre.

Недавно команда KSITEST провела анализ данных по российской референтной базе молочного КРС и сравнила российские оценки племенной ценности с оценками CDCB. В ходе анализа были обнаружены интересные находки. Например, зарубежные оценки по долголетию отрицательно коррелируют с долголетием животных в России.  Больше интересных находок и информацию о самой крупной российской референтной базе вы можете посмотреть на YouTube.


Мнение редакции может не совпадать с мнением автора
28.06.2024
Новые санкции США запрещают поставлять в Россию ПО для управления предприятиями и бизнес-аналитики без специальной лицензии от американских властей. Участники рынка рассказали The DairyNews, насколько критична данная ситуация для производителей и переработчиков молока и есть ли в России доступные аналоги ПО, на которые можно перейти.
Читать полностью