Геномная селекция в животноводстве кратко
Обновлено: 05.07.2024
В племенном свиноводстве в Европе и Америке начинают применять геномную селекцию. Ее технологии позволяют расшифровать генотип свиней уже при рождении и отбирать для разведения лучших животных. Эта новейшая технология призвана в дальнейшем увеличивать селекционную точность и надежность племенной ценности свиней.
Родоначальником геномной селекции является маркерная селекция.
Маркерная селекция – это использование маркеров для маркирования генов количественного признака, что дает возможность установить наличие или отсутствие в геноме определенных генов (аллелей генов).
Ген - это участок ДНК, определенная последовательность нуклеотидов, в которой закодирована информация о синтезе одной молекулы белка (или РНК), и как следствие, обеспечивающая формирование какого-либо признака и передачу его по наследству.
Гены, представленные в популяции несколькими формами – аллелями – это полиморфные гены. Аллели генов разделяются на доминантные и рецессивные. Полиморфизм генов обеспечивает разнообразие признаков внутри вида.
Однако лишь некоторые признаки находятся под контролем отдельных генов (например, цвет волос). Показатели продуктивности, как правило, являются количественными признаками, за развитие и проявление которых отвечают многие гены. Некоторые из этих генов могут иметь более выраженный эффект. Такие гены называются основными генами локусов количественных признаков (QTL). Локусы количественных признаков (QTL) - участки ДНК, содержащие гены либо сцепленные с генами, лежащими в основе количественного признака.
Первоначально в качестве генетических маркеров использовались морфологические (фенотипические) признаки. Однако очень часто количественные признаки имеют сложный характер наследования, их проявление детерминируется условиями среды и количество маркеров, в качестве которых используются фенотипические признаки, ограниченно. Затем в качестве маркеров использовались продукты генов (белки). Но наиболее эффективно тестировать генетический полиморфизм не на уровне продуктов генов, а непосредственно на уровне генов, то есть использовать в качестве маркеров полиморфные нуклеотидные последовательности ДНК.
Обычно фрагменты ДНК, которые лежат близко друг к другу на хромосоме, передаются по наследству вместе. Это свойство позволяет использовать маркер для определения точной картины наследования гена, который еще не был точно локализован.
Таким образом, маркеры – это полиморфные участки ДНК с известной позицией на хромосоме, но неизвестными функциями, по которым можно выявлять другие гены. Генетические маркеры должны быть легко идентифицируемы, связаны с конкретным локусом и очень полиморфны, потому что гомозиготы не дают никакой информации.
Широкое применение вариантов полиморфизма ДНК в качестве генетических маркеров началось с 1980 г. Молекулярно-генетические маркеры использовались для программ сохранения генофондов пород сельскохозяйственных животных, с их помощью решались задачи происхождения и распространения пород, установления родства, картирования основных локусов количественных признаков, изучения генетических причин наследственных заболеваний, ускорения селекции по отдельным признакам – устойчивости к определенным факторам, по продуктивным показателям. В Европе генетические маркеры начали применяться в селекции свиней еще с начала 1990 гг. для освобождения популяции от гена галотана, который вызывает синдром стресса у свиней.
Очень удобным видом генетических маркеров является SNP (Single Nucleotide Polymorphisms) — снип или однонуклеотидный полиморфизм — это отличия последовательности ДНК размером в один нуклеотид в геноме представителей одного вида или между гомологичными участками гомологичных хромосом индивида. SNP - это точечные мутации, которые могут происходить в результате спонтанных мутаций и действия мутагенов. Различие даже в одну пару оснований может быть причиной изменения признака. SNP широко распространены в геноме (у человека около 1 SNP на 1000 пар оснований). Геном свиньи имеет миллионы точечных мутаций. Никакой другой тип геномных различий не способен обеспечить такую плотность маркеров. Кроме того, SNP имеют низкий уровень мутаций на поколение (~10-8) в отличие от микросателлит, что делает их удобными маркерами для популяционно-генетического анализа. Основным достоинством SNP является возможность использования автоматических методов их детекции, например, использование ДНК-матриц.
Для увеличения количества SNP-маркеров в последнее время ряд зарубежных компаний объединяют свои усилия, создавая единую базу данных, чтобы иметь возможность, протестировав большое количество животных, проверенных по продуктивности на полиморфизм, выявить наличие связей между известными точечными мутациями и продуктивностью.
В настоящее время определено большое количество полиморфных вариантов генов и их взаимовлияние на продуктивные признаки свиней. Некоторые генетические тесты с использованием маркеров, определяющих продуктивные качества, публично доступны и используются в программах разведения. Используя такие маркеры, можно улучшить некоторые продуктивные показатели.
Примеры маркеров продуктивности:
- маркеры плодовитости: ESR – ген эстрогенного рецептора, EPOR – ген рецептора эритропоэтина;
- маркеры устойчивости к заболеваниям – ген рецептора ECR F18;
- маркеры эффективности роста, мясной продуктивности - MC4R, HMGA1, CCKAR, POU1F1.
MC4R - ген рецептора меланокортина 4 у свиней локализован на хромосоме 1 (SSC1) q22-q27. Замена одного нуклеотида А на G приводит к изменению аминокислотного состава МС4-рецептора. В результате происходит нарушение регуляции секреции клеток жировой ткани, что приводит к нарушению липидного обмена и непосредственно влияет на процесс формирования признаков, характеризующих откормочные и мясные качества свиней. Аллель А определяет быстрый рост и большую толщину шпика, а аллель G отвечает за эффективность роста и большой процент постного мяса. Гомозиготные свиньи с генотипом AA достигают рыночного веса на три дня быстрее, чем свиньи гомозиготные по аллелю G (GG), зато у свиней с генотипом GG на 8% меньше сала и отличаются они более высокой конверсией корма.
Также на мясную и откормочную продуктивность влияют и другие гены, контролирующие комплекс сопряженных физиологических процессов. Ген POU1F1 - гипофизарный фактор транскрипции, является регулирующим транскрипционным фактором, детерминирующим экспрессию гормона роста и пролактина. У свиней локус POU1F1 картирован на хромосоме 13. Его полиморфизм обусловлен точечной мутацией, приводящей к образованию двух аллелей – С и D. Наличие в генотипе свиней аллеля С связывают с повышенными среднесуточными привесами и большей скороспелостью.
Также маркеры позволяют тестировать генотип хряков на признаки, ограниченные полом, проявляющиеся только у свиноматок. Это, к примеру, плодовитость (количество поросят на опорос), которые хряк передает потомству. Например, тестирование генотипа хряка по маркерам эстрогенового рецептора (ESR) позволит отбирать тех хряков для разведения, которые передадут дочерям более высокие воспроизводительные качества.
С помощью результатов маркерной селекции можно оценить частоту встречаемости желательных и нежелательных аллелей для породы или линии, проводить в дальнейшем селекцию, чтобы все животные в породе имели только предпочтительные аллели генов.
Перечень маркеров, рекомендованных к использованию, постоянно расширяется.
Рис. 1. Принцип действия олигонуклеотидного биочипа
ДНК-чип представляет собой подложку с нанеcенными на нее ячейками с веществом-реагентом. Исследуемый материал помечают различными метками (чаще флуоресцентными красителями) и наносят на биочип. Как показано на картинке, вещество-реагент - олигонуклеотид - связывает в исследуемом материале - флуоресцентно меченых фрагментах ДНК - только комплементарный фрагмент. В результате наблюдается свечение на этом элементе биочипа.
В 2009 году был расшифрован геном свиньи. Разработан SNP чип ( вариант ДНК-микрочипа ), содержащий 60 000 генетических маркеров генома. Для ускорения исследований были даже созданы специальные роботы для считывания снипов. Образец ДНК свиньи можно тестировать на наличие или отсутствие практически всех важных точечных мутаций, определяющих продуктивные признаки. Таким образом, отбор лучших животных может быть основан на генетических маркерах без измерения фенотипических показателей.
Эти достижения привели к внедрению новой технологии - геномной селекции. Геномная селекция - это тестирование генома сразу по большому количеству маркеров, покрывающих весь геном, так что локусы количественных признаков (QTL) находятся в неравновесном сцеплении хотя бы с одним маркером. В геномной селекции сканирование генома происходит с использованием чипов (матриц) с 50-60 тысячами SNP (которые маркируют основные гены количественных признаков) для выявления однонуклеотидных полиморфизмов вдоль генома животного, определения генотипов с желательным проявлением совокупности продуктивных признаков и оценки племенной ценности животного.
Впервые термин "геномная селекция" был введен Хейли и Вишером в 1998 году. Meuwissen с соавторами в 2001 году разработал и представил методологию аналитической оценки племенной ценности с помощью карты маркеров, охватывающих весь геном.
Практическое применение геномной селекции началось с 2009 года.
С 2009 года крупнейшие компании США (Cooperative Resources International), Нидерландов, Германии, Австралии начали внедрять геномную селекцию в программы разведения КРС. Быки разных пород были генотипированы по более 50 000 SNP.
Генетическая компания Hypor начала использовать геномную селекцию с 2010 года, действуя в тесном сотрудничестве с Центром научных исследований и новых технологий группы Hendrix Genetics (Хендрикс Дженетикс). Hendrix Genetics тестирует более 60 000 SNP маркеров и использует эту информацию для исследования ДНК. Геномный индекс генетического потенциала свиней рассчитывается после анализа 60 000 маркеров генов (снипов) по животному. В теории, если достаточно генетических маркеров, чтобы охватить все ДНК свиньи (ее генома), возможно описать все генетические вариации для всех измеряемых признаков. Готовится современное математико-генетическое программное обеспечение для обработки данных.
Геномная селекция – это мощный инструмент для использования в будущем. В настоящее время эффективность геномной селекции ограниченна различным характером взаимодействия между локусами количественных признаков, изменчивостью количественных признаков у разных пород, влиянием на проявление признака факторов внешней среды. Но результаты исследований во многих странах подтвердили, что использование статистических методов совместно с геномным сканированием увеличивает надежность прогноза племенной ценности.
Селекция свиней с помощью статистических методов по некоторым показателям (например сопротивляемости заболеваниям, качеству мяса, плодовитости) характеризуется низкой эффективностью. Это происходит вследствие следующих факторов:
- низкой наследуемости признаков,
- большого влияния на этот признак факторов внешней среды,
- из-за проявления, ограниченного полом,
- проявления признака только под действием определенных факторов,
- когда проявление признака происходит относительно поздно,
- вследствие того, что характеристики трудно измерить (например, особенности здоровья),
- наличие скрытых носителей-признаков.
Например, такой порок свиней как стресс-чувствительность трудно поддается диагностике и проявляется в повышенной смертности поросят под воздействием стресса (перевозки и др.) и ухудшении качества мяса. ДНК-тестирование с использованием маркеров генов дает возможность выявить всех носителей этого порока, в том числе скрытых, и с учетом этого проводить селекцию.
Для оценки показателей продуктивности трудно поддающихся прогнозу статистическими методами для более достоверной их оценки нужен анализ потомства, то есть необходимо дождаться приплода и проанализировать его племенною ценность. А использование ДНК-маркеров дает возможность проанализировать генотип сразу при рождении, не дожидаясь проявления признака или появления потомства, что значительно ускоряет селекцию.
Индексная оценка животных осуществляется по экстерьеру и по продуктивным качествам (скороспелость поросят и т.д.). В обоих случаях пользуются фенотипическими показателями, поэтому для использования этих признаков в расчётах необходимо знать их коэффициент наследуемости. Однако даже в таком случае мы будем иметь дело с вероятностью генетического обоснования любого признака, усредненными показателями его предков и потомков (нет возможности определить, какие гены унаследовало молодое животное: лучшие или худшие этого среднего). С помощью анализа генотипа можно точно установить факт наследования определенных генов уже при рождении, оценивать генотипы напрямую, а не через фенотипические проявления.
Однако если отбор свиней идет по показателям, характеризующимся высокой наследуемостью, как например, легко исчисляемое количество сосков, геномная селекция не принесет существенной выгоды.
Маркерная селекция не отрицает традиционных подходов к определению племенной ценности. Статистический анализ и технологии геномной селекции взаимно дополняют друг друга. Использование генетических маркеров позволяет ускорить процесс отбора животных, а индексные методы - точнее оценить эффективность этого отбора.
Геномная селекция – это возможность сделать свиноводство точным производством. Использование технологий геномной селекции позволит производить разнообразные мясные продукты, соответствующие запросу потребителей.
Перепубликация материалов данного сайта разрешена только при указании гиперсcылки на источник информации!
Одним из самых сложных этапов разведения животных, в том числе, молочного скота, является оценка их племенной ценности. Сложность заключается в том, что для ее определения необходимо сравнение и анализ селекционных характеристик у предков, боковых родственников, потомков, а также самих оцениваемых животных.
Начиная с середины прошлого столетия, в странах Северной Америки – пионера в области генетической селекции – активно велись научные исследования, позволявшие анализировать наследование количественных и качественных признаков, прогнозировать генетические качества животных и оценивать эффективность их разведения.
Прорывом в области генетической селекции стало внедрение в селекционные программы данных о геноме животных. С 2009 г. в США, Канаде и ряде других стран геномная селекция стала официальной системой оценки племенных качеств крупного рогатого скота.
Сегодня в мировой практике активно ведется селекция молочного скота с помощью SNP – полиморфизма единичного нуклеотидного сайта, представленного двухаллельной системой однонуклеотидного сайта ДНК-последовательности. От последовательности расположения четырех нуклеотидов зависят различия генетических признаков животных — как количественных, так и качественных. Отбор животных по генетическим маркерам SNP получил название геномной селекции.
Благодаря разработке технологии определения последовательности нуклеотидов ДНК всего генома, стало возможным выявление ее корреляции с показателями продуктивности и племенными качествами молочного скота.
Для геномной оценки племенной ценности животных проводится исследование взятого от них биологического материала (крови, спермы, волос, выщипов) путем выделения ДНК, генотипирования на чипах и последующего статистического анализа полученных данных.
Геномная селекция молочного скота предполагает отбор животных путем прогнозирования племенной ценности быков-производителей с использованием единичных полиморфизмов (SNP), коррелирующих с хозяйственно полезными признаками.
Для оценки корреляции SNP с показателями продуктивности молочного скота используются математические модели, создаваемые путем оценки референтных групп животных. Определение геномных профилей проводится с помощью специально разработанных панелей, отображающих перечень распределенных по геному полиморфизмов.
Заказать геномную оценку стада можно в нашей компании. Подробно про эту услугу рассказано здесь>>>
Главными преимуществами геномной селекции перед традиционной является возможность оценки животных уже при рождении, а также возможность проводить их отбор по признакам, измерение которых проблематично. По данным Канадской ассоциации молокопроизводителей, точность геномной оценки превосходит традиционную на 35%. Геномная селекция обеспечивает высокую экономию финансовых затрат на оценку быков по качеству потомства, позволяя выбраковывать часть выборки еще до постановки животных на проверку.
Благодаря внедрению в мировую практику геномной селекции, увеличилось количество проверяемых ежегодно племенных быков — это способствует ускорению темпов развития продуктивного потенциала молочных стад. На 2016 год в Канаде 69,2% всех осеменений делается с применением семени молодых, только генетически оцененных быков.
Новая система отбора животных существенно расширяет предложение быков-производителей для фермеров за счет увеличения количества отцов молодых быков, ежегодно поступающих на станции по искусственному осеменению.
Сегодня с целью усовершенствования геномной селекции разработана программа EuroGenomics, в которой участвуют пять ведущих племенных организаций Европы. Ее деятельность направлена, главным образом, на увеличение референтной популяции животных и повышение точности их геномной оценки.
На сегодняшний день наибольших успехов в геномной селекции животных достигли США и Канада. Быстрые темпы генетического прогресса обеспечивают два главных фактора: максимальная достоверность геномного прогнозирования и высокая интенсивность использования молодых быков.
С 2010 г. в Канаде, благодаря применению панелей с низкой плотностью SNP, геномная оценка животных стала доступной и для обычных животноводов, так как стоимость ее снизилась более чем в 5 раз. Использование для селекции молодых, генетически оцененных бычков значительно сокращает интервал между поколениями и обеспечивает неуклонный ежегодный рост генетической ценности животных. Однако не стоит забывать, что на уровень продуктивности скота огромное влияние оказывают качество его кормления и условия содержания.
На сегодняшний день в России остро назрела необходимость внедрения национального индекса комплексной племенной ценности. Интенсификация отечественного молочного скотоводства должна предполагать эффективное сочетание геномной селекции, импортирования в хозяйства высокоценных племенных животных с непрерывным совершенствованием качества кормовой базы и условий содержания скота. А кооперация на национальном уровне, создание собственной национальной референсной популяции значительно ускорит и сделает более масштабным внедрение геномной селекции в практику российских животноводческих хозяйств. Это позволит отечественным с/х производителям на равных конкурировать с зарубежными племенными организациями и успешно экспортировать племенных животных на мировые рынки.
Геном коровы расшифрован
В Голландии уже давно разработана система раннего прогнозирования генетических возможностей быков. И хоть в России о ней стало известно пять лет назад, сегодня еще мало кто действительно владеет этим вопросом в полной мере.
Быки, которых завозит Россия из Канады, Голландии и других стран Европы уже имеют геномную оценку, но грамотно воспользоваться этой информацией могут в нашей стране лишь единицы.
Ромейн Дассонневиль (Romain Dassonneville) – кандидат с/х наук, специалист по геномной селекции, генетическому моделированию, оценке и статистике выступил на семинаре с докладом об основных принципах геномной оценки бычков. Приводим здесь наиболее интересные фрагменты его выступления:
Методы оценки селекционного материала
Если говорить о геномной оценке, стоит сначала упомянуть о других методах, используемых в селекции КРС.
Сначала нам необходимо было решить, как выбрать тех животных, которые нам интересны. Ведь для выбора необходимо сравнить их.
Например, у нас два быка, дочери одного с продуктивностью 7,5 тысяч кг, другого – с продуктивностью 2 тысячи. На первый взгляд кажется, что тут все очевидно – следует выбрать быка, чьи дочери более продуктивны.
Но если мы будем ориентироваться только на производство молока, мы можем ошибиться. Поскольку как ни смотри на быков, не найти таких, все потомство которых дает молоко одинаково.
Немаловажно также учитывать влияние коровы. Мы используем быков, дочери которых дают 9 тысяч кг, но один был использован на корове, дающей в среднем 8 тысяч, а другой – 11 тысяч.
Так что, если смотреть только на продуктивность дочерей – сделать действительно правильный выбор очень сложно.
Поэтому, для комплексной достоверной оценки нам необходима статистическая модель, объясняющая влияние окружающей среды и всех индивидуальных родственных связей. Сейчас во всем мире для этого используется метод BLUP.
Геномная оценка
Американская компания разработала чип, доступный для генотипирования у животных. Это позволяет определять генотип животного при исследовании его крови В чипе – 54 тыс маркеров, охватывающих все хозяйственно-полезные признаки животных, необходимые для селекционной работы. Метод позволяет прогнозировать необходимые признаки у животных даже при отсутствии информации о их предках.
Традиционная схема селекционного отбора по потомству выглядит следующим образом: Мы выбирали быков по хорошим родителям, когда они рождались, выращивали их до двухлетнего возраста, после чего брали у них спермодозы для получения потомства в хозяйствах. И только после того, как их дочери начинали производить молоко, быку-производителю можно было дать оценку. Продолжительность цикла составляла пять лет. Разумеется, в эффективности этого метода никто не сомневается, но он слишком длительный и очень затратный.
Геномный отбор все значительно упрощает. Уже после рождения у бычков можно взять кровь и сделать полную геномную оценку. И использовать такого быка можно сразу, как только он начнет производить семя. Геномный отбор намного дешевле, не нужно ждать 5 лет, а значит можно сэкономить на содержании быка все это время.
Чтобы делать генетическое улучшение популяции, необходима надежная оценка, высокая степень наследования и небольшой интервал между поколениями. Если сравнить геномный отбор и традиционную селекцию, по уровню качества потомства он практически такой же надежный, но более быстрый – здесь меньше интервал между поколениями. Геномный отбор может ускорить генетический прогресс.
У быков, которые оценивались по потомству, достоверность характеристик 80% и более, если смотреть достоверность индексов молодого бычка, у которого оценка только геномная, здесь достоверность 65-70% в зависимости от характеристик.
При оценке только по селекции и родословной достоверность не более 30%.
Чтобы создать геномную оценку необходимо:
Прежде всего – стандартная популяция животных – это популяция, у которой уже есть хорошая оценка по потомству. Быки, имеющие поколение дочерей, генотип которых также уже изучен. Такая популяция служит для создания таблицы сравнительных характеристик по маркерам. Когда есть и таблица и популяция, можно произвести генотипирование или геномную оценку у кандидатов и искать гены, которые приносит узкая геномная селекция.
Кандидаты – это бычки или телки, у которых нет еще оценки по потомству. Есть лишь проба крови и геномный анализ. Можно подсчитать индексы или показатели улучшения для данных характеристик.
Итак, оценка состоит из следующих этапов:
1. Хороший контроль продуктивности коров;
2. Оценка быков по потомству методом BLUP;
3. Информация о геномной оценке стандартной популяции – самый важный этап, позволяющий посмотреть влияние маркеров на хозяйственно-полезные признаки популяции;
4. Геномная оценка кандидатов в популяции;
5. Считывание индексов и отбор лучших быков для селекции.
Необходима информация о родословной, о фенотипе (по дочерям) и информацию по маркерам (из анализа крови), после этого идет отбор и тестирование различных моделей, существующих в мире.
Стандартные популяции мира
Стандартная популяция необходима для создания сравнительной таблицы. Чем она больше, тем информация по геномной оценке достовернее. К примеру, если мы рассматриваем только 4 тысячи животных, достоверность будет 40-50%, если 5 тысяч – достоверность приближается к 70%. Это самая важная задача – создать большую стандартную популяцию.
В Европе мы это сделали совместно с другими странами – у нас есть информация о животных совместной европейской популяции. В нее входят Германия, Франция, Скандинавия, Дания, Швеция, Испания, Польша и многие другие. В популяцию входят 25 тысяч быков с оценкой по потомству и геномной оценкой. А все новые геномные быки, которые есть в Европе, оцениваются и сравниваются с этой популяцией.
Северо-Американская популяция животных объединяет всех быков из США и Канады. Сегодня их стандартная популяция – 18,5 тысяч быков.
Romain Dassonneville – кандидат с/х наук, специалист по геномной селекции, генетическому моделированию, оценке и статистике
Главная / Технологии животноводства / Технологии будущего: маркерная и геномная селекция в животноводстве
В 1983 году американский ученый Кэри Муллисон изобрел технологию полимеразной цепной реакции. Она позволяла из небольших участков ДНК клонировать заданное число их копий. С помощью этой технологии ученые смогли изучать непосредственно ДНК живых организмов. Это дало толчок развитию маркерной и геномной селекции, которые с недавних пор внедряются в сельское хозяйство.
В России эту технологию изучают в научно-исследовательском центре геномной селекции, созданном на базе Белгородского государственного национально-исследовательского университета в 2017 году.
Руководитель центра Эдуард Снегин рассказал, какое практическое применение нашли маркерная и геномная селекция в сельском хозяйстве, и как построено сотрудничество центра с сельхозпроизводителями.
Эдуард Анатольевич, что такое маркерная технология и геномная селекция? В чем их различие?
- Маркерная селекция подразумевает отбор животных по отдельно взятым генам-маркерам, контролирующим различные значимые признаки: рост, вес, скорость роста, плодовитость и устойчивость к заболеваниям. Но геном — очень сложная скоординированная система, где все гены связаны между собой. Поэтому отбор по отдельно взятым генам-маркерам всегда сопровождался сложностью оценки их взаимодействия. Из-за этого маркерная селекция перестала удовлетворять запросы современных аграриев и науки в целом, что дало толчок развитию геномной селекции.
Она по своей сути похожа на маркерную, но если маркерная технология позволяет вести селекционный отбор только по отдельным генам, то геномная – по их комплексам, включающим сотни, тысячи и даже десятки тысяч генов.
Давно ли эти технологии пришли в Россию и как они развиваются сейчас?
- В мире развитие маркерной и геномной технологии началось в 90-е годы, после изобретения полимеразной цепной реакции Кэри
Муллисоном. Тогда же технология появилась и в России. На первых порах реактивы и оборудование нужно было завозить исключительно из-за рубежа, и в силу финансовых трудностей многие отечественные генетические лаборатории не могли позволить себе заниматься ДНК-технологиями в полной мере, как это происходило в США и странах Европы.
Тем не менее постепенно в России стали открываться собственные предприятия по производству реактивов и других расходных материалов, были налажены поставки относительно недорогих и качественных приборов и комплектующих из других стран и система грантовой поддержки научных лабораторий и институтов. Поэтому технология ПЦР стала вполне доступной даже для малобюджетных лабораторий.
Еще одним препятствием к интенсивному внедрению геномных технологий в России стало интенсивное освоение нашего сельхозрынка западными компаниями. Многие предприятия закупают скот за рубежом. При этом контракты составляются таким образом, что российский сельхозпроизводитель не имеет право проводить собственные селекционные мероприятия с закупленным поголовьем. Если он и проводит селекционную работу, то только по прямым указаниям зарубежных специалистов, которые крайне не заинтересованы в развитии этих технологий у нас в стране и всячески этому противодействуют.
Впрочем, сейчас эти технологии активно развиваются. Мы, например, сотрудничаем с более чем 50 хозяйствами со всей страны: от Бурятии до Калининграда.
Одинаковыми ли темпами развиваются маркерная и геномная селекция в животноводстве и растениеводстве?
- На сколько мне известно, геномные технологии активно развиваются в обоих направлениях. Однако в связи с довольно сложным геномом растений работа там идет чуть медленнее. Например, размер генома пшеницы - 17 миллиардов пар нуклеотидов, а коровы - около 3 миллиардов. Но в связи с интенсивным развитием приборной базы и компьютерных технологий эти различия постепенно нивелируются.
Как эти технологии применяются на практике? Какую пользу от них могут получить аграрии в животноводстве.
- Наша работа заключается в расшифровке генов животных. Ген, как мы знаем, это участок ДНК, определенная последовательность нуклеотидов, в которой закодирована информация о синтезе одной молекулы белка (или РНК), и которая обеспечивает формирование какого-либо признака и передачу его по наследству.
Гены в популяции, если говорить простым языком, имеют несколько форм – аллелей, от которых зависит, какой именно признак передается. Такие гены называются полиморфными, и именно они обеспечивают разнообразие внутри вида. Однако лишь некоторые признаки находятся под контролем отдельных генов (например, окрас). Показатели продуктивности, как правило, являются количественными признаками, за развитие и проявление которых отвечают сразу несколько генов.
Для работы мы используем специальное устройство – секвенатор, с помощью которого автоматически определяется последовательность нуклеотидов в цепи ДНК. То есть, мы можем расшифровать ДНК конкретного животного, определить те самые аллели, которые отвечают за разные признаки.
Затем проводим отбор животных, у которых проявляются положительные признаки, например, высокая продуктивность, и отбраковываем тех, кто не удовлетворяет нас по характеристикам. На основе этих исследований мы рассчитываем индекс генетической племенной ценности – крайне важный показатель для хозяйств.
Соответственно, животные с хорошим индексом оставляются на фермах, с низким – отбраковываются.
Это очень важно, поскольку имеет экономический эффект. Представьте, что целый год в хозяйстве кормят и поят корову, а она потом рождает теленка с плохой мутацией. Это – деньги на ветер.
Мы также советуем хозяйствам, как проводить скрещивание так, чтобы мутация, даже если она есть у животного, не проявилась в потомстве. То есть, подбирается, например, бык, у которого нет точно такой же мутации, как и у коровы. Получается, что племенные хозяйства с нашей помощью могут проводить мониторинг и отбирать костяк для создания здорового, высокопродуктивного стада.
Я считаю, что традиционные методы селекции экономически неэффективны и требуют существенных временных и денежных затрат для получения нужного результата. Опыт десятков отечественных агрохолдингов показал, что сохранение высокой продуктивности животных даже импортной селекции в последующих поколениях невозможно из-за несовершенных методов оценки генотипа и ошибок при выборе из общего массива стада особей для чистопородного разведения.
С помощью геномных технологий сроки выведения новых пород, да и просто создания высокопродуктивных стад сокращается в разы, а затраты уменьшаются на 90 %. Именно поэтому в западных странах геномные технологии развиваются очень интенсивно.
Не встретят ли эти технологии сопротивления со стороны общественности, как, например, в случае с генно-модифицированными продуктами?
- Хочу подчеркнуть, что геномная селекция никоим образом не связана с какими-то искусственными манипуляциями с генами. В ходе геномной
селекции не происходят вставки чужеродных генов в организмы (создание ГМО), а также не осуществляется процедура редактирования генома (технологии CRISPR). В методах геномной селекции генетик-селекционер работает с тем материалом, который дала природа. На основе современных технологий анализа ДНК и методов биоинформационной обработки полученных данных ведется более грамотный подбор производителей для скрещивания и эффективный отбор наиболее ценных животных. Поэтому людям опасаться за свое здоровье в данном случае не стоит.
Кроме того, сейчас для многих стало очевидным, что для сохранения продовольственной безопасности страны технологии геномной селекции необходимо активно продвигать не только в научном сообществе, но и на законодательном уровне. Например, в поощрении государством тех предприятий, которые решаться на использование этих технологий.
За консультацией по вопросам генетической селекции в сфере животноводства можно обращаться к специалистам НИЦ геномной селекции НИУ "БелГУ":
Читайте также: