Genomska selekcija rjave pasme goveda v Sloveniji

Transcript

1 Genomska selekcija rjave pasme goveda v Sloveniji Klemen Potočnik in Gregor Gorjanc Biotehniška fakulteta, Oddelek za zootehniko Katedra za znanosti o reji živali Rodica, 2. april 2012

2 Teme Izvajanje selekcije pri govedu Konvencionalni obračun plemenskih vrednosti Nacionalni nivo Mednarodni nivo - MACE Genomski obračun plemenskih vrednosti Nacionalni nivo Mednarodni nivo GMACE InterGenomics

3 Fenotip = Genotip + Okolje

4 V praksi poznamo le Genotip Okolje Genotipska vrednost Fenotip Odstopanje zaradi okolja Fenotipska vrednost

5 Plemenska vrednost (PV) Skupni učinek genov, ki se prenaša na potomce Ocenjujemo na podlagi podobnosti med sorodniki

6 Preizkus na potomcih C...

7 Točnost (r) Točnost h 2 Število potomcev

8 Poenostavljena shema SP POPULACIJA KRAV Spremljanje lastnosti - kontrola: Poreklo, Prireja, Telesne lastnosti, PV(Prireja,, Agregatni genotip) BIKO. MATI Biki v direktnem testu: Dnevni prirast, Telesne lastnosti, PV Prednikov PROGENI TEST AI OC Izločitev Biološki test: C.E.,Con., Gen. Def. Pitovne in kla. l.: Kom. & Mes. p. Telesne lastnosti: prvesnice Prireja & Repro.: Kom. & Mle. p. Naravni pripust PV Rejski cilji AI biki Elitni biki

9 Tok informacij Napovedovanje PV INTERBULL SLO - Lastnosti mlečnosti Podatkovno SIR, KIS, skladišče Selekcionerji, rejci,

10 Rodovniki Model živali Fenotipi Matrika sorodstva zajamemo informacije od vseh sorodnikov

11 Model živali viri informacij Povprečje PV staršev Lastni preizkus Preizkus na potomcih 6 let

12 InterBull - MACE Fenotipi Nacionalne PV Rodovniki Država A Rodovniki MACE: Mednarodne PV Mednarodni rodovnik Fenotipi Nacionalne PV Rodovniki Država B Interbull

13 Standardizirana PV Dosedanji dosežki Laktacija 305 dni Mleko, kg Beljakovine, kg Maščoba, kg Beljakovine, % Maščoba, % Lisasto govedo, SLO Leto

14 Genetski napredek ΔG = (i r σ a ) / g i intenzivnost selekcije 50 % odbranih i ~ 0,8 5 % odbranih i ~ 2,0 r točnost plemenskih vrednosti povprečje staršev r = 60 % za sklop mlečnosti preizkus na potomcih r = 95 % za sklop mlečnosti σ a standardni odklon plemenskih vrednosti g generacijski interval

15 Genetski napredek - govedo Večja intenzivnost selekcije po moški strani ΔG = (i r + i r ) / (g + g ) Mladi biki povprečje staršev ΔG = (2 0,60 + ~ 0) / (2 + 2) = 0,30 90 kg? (problem pristranosti pri bikovskih materah!!!) Preizkus na potomcih ΔG = (2 0,95 + ~ 0) / (6 + 2) = 0,24 72 kg

16 Genom goveda 30 parov kromosomov (29 + 1) ~ genov (~ skupnih s človekom)

17 Genomski podatki Genom 3 milijarde baznih parov SNP označevalci SNP genotipizacija (LD) = 1: (LD) = 1: (50K) = 1: (HD) = 1:4.000 Sekvenca

18 SNP čipi AB AA BB

19 Kromosom od očeta Kromosom od mame Označevalci (markerji) Gen + Gen -

20 V praksi poznamo le Genotip Okolje Genotipska vr. QTL + ocena učinka SNP + ocena učinka Fenotip Odstopanje zaradi okolja Fenotipska vrednost

21 Odvzem tkiva nosna sluznica

22 Odvzem tkiva - številčenje

23 Odvzem tkiva dlaka

24 Odvzem tkiva AI biki

25 Genotipizacija

26 SELEKCIJA NA OSNOVI GENOMSKIH PODATKOV - REZULTATOV

27 Genomska selekcija PV PV PV PV PV

28 Genomska selekcija Ideja: 1. ocenimo učinke SNP na referenčni populaciji (poznan fenotip ali PV in genotip) SNP enačba 2. SNP enačbo lahko uporabimo tudi na osebkih brez fenotipa, npr. novorojenih teletih

29 Model označevalcev Fenotipi SNP genotipi

30 Model označevalcev (DGV) SNP genotipi Lastni preizkus

31 Ocene SNP učinkov Učinek: 15 % %Var: 9,5 % Učinek: 25 % %Var: 6,0 % SNP praviloma niso v genih, so pa mogoče blizu genov!!! potrebno obdržati kontrolo prireje!!! Hayes in sod. (2010)

32 Ocene SNP učinkov II Odstotek črne barve Vsebnost maščobe v mleku Skupna ocena telesa Hayes in sod. (2010)

33 Lastni preizkus GEBV? Povprečje PV staršev SNP genotipi

34 Rodovniki Model živali Fenotipi SNP genotipi Klasična matrika sorodstva Genomska matrika sorodstva

35 Preizkus na potomcih Model živali viri informacij Povprečje PV staršev SNP genotipi Lastni preizkus

36 Potrebni pogoj Velikost referenčne populacije Preizkus na potomcih Genomika Goddard in sod. (2009)

37 Genetski napredek ΔG = (i r σ a ) / g i intenzivnost selekcije 50 % odbranih i ~ 0,8 5 % odbranih i ~ 2,0 r točnost plemenskih vrednosti povprečje staršev r = 60 % za sklop mlečnosti preizkus na potomcih r = 90 % za sklop mlečnosti σ a standardni odklon plemenskih vrednosti g generacijski interval

38 Točnost (R 2 ) Točnost (R 2 ) Točnost (R 2 ) skozi čas - biki Mlečnost Dolgoživost r ~ 0,8 r ~ 0,6 Starost (leta) Starost (leta) Reents (2010)

39 Točnost (R 2 ) Točnost (R 2 ) Točnost (R 2 ) skozi čas - krave Mlečnost Dolgoživost r ~ 0,8 r ~ 0,6 Starost (leta) Starost (leta) Reents (2010)

40 Genetski napredek - govedo Večji genetski napredek Mladi biki povprečje staršev ΔG = (2 0,60 + ~ 0) / (2 + 2) = 0,30 90 kg? Preizkus na potomcih ΔG = (2 0,95 + ~ 0) / (6 + 2) = 0,24 72 kg GS mladi biki ΔG = (2 0,80 + ~ 0) / (2 + 2) = 0, kg GS mladi biki + bikovske matere ΔG=(2 0,80 + 0,8 0,80) / (2 + 2) = 0, kg

41 Poenostavljena shema SP POPULACIJA KRAV Spremljanje lastnosti - kontrola: Poreklo, Prireja, Telesne lastnosti, PV(Prireja,, Agregatni genotip) BIKO. MATI Biki v direktnem testu: Dnevni prirast, Telesne lastnosti, PV Prednikov PROGENI TEST Biološki test: C.E.,Con., Gen. Def. Pitovne in kla. l.: Kom. & Mes. p. Telesne lastnosti: prvesnice Prireja & Repro.: Kom. & Mle. p. AI OC Naravni pripust Izločitev PV Rejski cilji AI biki Elitni biki

42 Sprememba rejskih programov (primer iz Francije, 2009) Preizkus na potomcih 800 telet 400 lastni preizkus 130 mladih bikov 15 elitnih bikov Genomska selekcija 2400 telet 400 lastni preizkus 80 mladih bikov Genetski napredek: ~1x več Inbriding: ~1/3 manjši porast

43 Slovenija nacionalni nivo Rjava pasma 191 bikov Model živali (fenotipi + rodovniki + SNP genotipi) Točnosti (količina beljakovin) Fenotipi + rodovniki + SNP genotipi Vsi biki 0.96 ( ) 0.96 ( ) Mladi biki 0.66 ( ) 0.68 ( ) Premajhno število za lasten genomski program!!!

44 InterBull - GMACE Fenotipi Nacionalne PV Rodovniki SNP genotipi Nacionalne GPV GMACE: Skupna referenčna populacija Država A Rodovniki MACE: Mednarodne PV Mednarodne PV SNP genotipi Nacionalne GPV Mednarodni rodovnik Fenotipi Nacionalne PV Rodovniki Država B Interbull

45 Konzorciji za Slovenijo Rjava pasma 191 bikov Črno bela pasma 192 bikov -??? konzorcij Lisasta pasma???

46 InterBull - InterGenomics Fenotipi Nacionalne PV Rodovniki SNP genotipi Nacionalne GPV GBLUP Skupna referenčna populacija Država A Rodovniki MACE: Mednarodne PV Mednarodne PV SNP genotipi Nacionalne GPV Mednarodni rodovnik Fenotipi Nacionalne PV Rodovniki Država B Interbull

47 InterGenomics - rezultati

48 InterGenomics - rezultati

49 Korelacije Beljak. N Pov. SD Min Max PV DGV GEBV DGV GEBV PV DGV

50 Točnost - validacija Celotni set podatkov (preizkus na potomcih) Kalibracija Validacija Količina mlečnih beljakovin povprečje staršev (klasično): 0,56 genomika (novo): 0,79 Potrditev teoretičnih pričakovanj

51 Tudi pri drugih vrstah!!! McClure (2011)

52 Pomen nacionalne selekcije v globalizaciji?

53 PRO, +3 SCS, -0.8 DLO, +0.2 CC1, -0.6

54 Pomen nacionalne selekcije v globalizaciji? Evropa v preveliki meri uvaža genetiko iz ZDA izboljšana prireja poslabšana plodnost Izzivi za Slovenijo Implementirati genomske selekcije v praksi Vzpodbuditi promet s tujino Ohraniti slovensko rjavo pasmo