Zastosowanie technologii genetyki molekularnej w badaniach buhajów hodowlanych

Po wielu latach badań podstawowych zapoczątkowanych odkryciem struktury DNA i poznaniem głównych mechanizmów ekspresji genów coraz wyraźniej w praktyce hodowlanej stają się widoczne efekty stosowania tej wiedzy.

W hodowli zwierząt pierwszym głośnym obiektem badań genetyki molekularnej były geny białek mleka, dla których dzięki nowym technikom badania DNA opracowano testy diagnostyczne – umożliwiające oznaczenie genotypu zwierząt bez względu na płeć, wiek czy stan fizjologiczny. Znalazło to swój wyraz w programach testowania buhajów na genotyp kappa-kazeiny (CASK), realizowanych przez globalne firmy inseminacyjne. W Polsce na zlecenie SHiUZ Bydgoszcz u wszystkich buhajów dopuszczonych do rozpłodu określane są genotypy trzech genów białek mleka: kappa-kazeiny, beta-kazeiny i beta-laktoglobuliny. Informacja ta jest zamieszczana w katalogach nasienia buhajów SHiUZ Bydgoszcz. Czynione są starania, aby wyniki tych badań zostały wdrożone we współpracy z przemysłem mleczarskim poprzez selektywną dystrybucję nasienia buhajów o pożądanych genotypach, a także projektowanie nowych produktów mleczarskich o prozdrowotnych właściwościach.

Międzynarodowy handel nasieniem, dominacja rasy holsztyńsko-fryzyjskiej i systematyczny wzrost spokrewnienia wywołały rozprzestrzenienie się nowych defektów genetycznych bydła takich jak DUMPS (niedobór syntazy urydynomonofosforanowej, efekt letalny) BLAD (niedobór adhezji leukocytów, efekt semiletalny) i CVM (złożone zniekształcenia kręgosłupa, efekt letalny). Dla wszystkich tych chorób genetycznych opracowano testy molekularne umożliwiające wykrycie i eliminację nosicieli – nie wykazujących żadnych objawów klinicznych. Mimo niekiedy wysokiej wartości buhajów nosicieli ich eliminacja z hodowli jest powszechnie zalecana zarówno ze względów racjonalnych jak i marketingowych.

W Polsce nie funkcjonuje krajowy system rejestracji wad wodzonych i zintegrowany   z nim system wczesnego wykrywania nosicieli defektów, zwłaszcza wśród buhajów. UWM  w Olsztynie w porozumieniu ze SHiUZ w Bydgoszczy pracuje nad stworzeniem zrębów takiego systemu, wzorem innych krajów (Dania, Francja).

Mimo to w kraju są prowadzone od wielu lat badania nad wykrywaniem nosicieli już znanych defektów genetycznych jako następstwo importu ojców buhajów i jałowic cielnych rasy holsztyńsko-fryzyjskiej. Badania prowadzone przez Instytut Genetyki i Hodowli Zwierząt PAN w Jastrzębcu oraz UWM w Olsztynie doprowadziły do 1/ stwierdzenia braku nosicieli DUMPS w Polsce i w konsekwencji zaniechania testowania młodych buhajków ras mlecznych, 2/ szybkiego spadku częstości nosicieli BLAD, 3/ wprowadzenia testowania młodych buhajków na CVM, co pozwoli zahamować występowanie nosicieli w grupie buhajów wycenionych. Testowanie buhajów jest zlecane przez hodowców, lekarzy weterynarii i spółki inseminacyjne, a wyniki tych badań są zamieszczane w rodowodach i katalogach nasienia buhajów.

W niektórych krajach rozpoczęto realizację programów selekcji bydła mlecznego wspomaganej markerami, tzw. MAS – Marker Assisted Selection (Francja, Niemcy).Ta stosunkowo nowa koncepcja doskonalenia metod selekcji zakłada szacowanie wartości hodowlanej na podstawie genotypów markerów badanych u zwierząt we wczesnym wieku bez konieczności badania potomstwa. Osiągnięcie tego celu staje się coraz bardziej realne ze względu na wprowadzenie na rynek laboratoryjny komercyjnych mikromacierzy DNA (DNA chips), pozwalających oznaczyć u jednego osobnika 25-50.000 markerów, umożliwiających kontrolę dziedziczenia cech ilościowych.

UWM w Olsztynie oraz Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu w ramach współpracy ze SHiUZ w Bydgoszczy, opracowały założenia programu wykorzystania markerów genetycznych nowej generacji w celu wyceny genomowej wartości hodowlanej, szacowania inbredu oraz wykrywania nosicieli nowych defektów genetycznych. Od trzech lat istnieje Bank DNA Buhajów, w którym gromadzone są próbki DNA pozyskane od wielopokoleniowych rodzin buhajów, które umożliwią w przyszłości wykonanie głównych celów projektu.

Technologie badania DNA znalazły także wykorzystanie w kontroli pochodzenia. Opracowano i komercyjnie udostępniono standardowe zestawy markerów DNA (mikrosatelit), które na świecie powszechnie wykorzystuje się do urzędowej kontroli spokrewnienia, szczególnie u bydła. W Polsce kontrola pochodzenia na podstawie DNA jest rozszerzana i ma uwzględniać badania ojców buhajów, buhajków testowych, matek buhajów i krów testowych.

UWM w Olsztynie we współpracy z firmą biotechnologiczną Asper Biotech (Estonia) prowadzi prace nad opracowaniem multigenowych testów pozwalających na jednoczesną kontrolę pochodzenia, detekcję niepożądanych alleli oraz alleli wartościowych w selekcji bydła mlecznego.

Intensywnie rozwija się także genomika funkcjonalna bydła. Panuje przekonanie, że znana już budowa (sekwencja nukleotydów) genomu bydła umożliwi w najbliższej przyszłości poznanie grup genów głównych decydujących o poziomie cech produkcyjnych i funkcjonalnych.

Nieodłącznym elementem opisanych badań jest ich komercjalizacja prowadzona przez międzynarodowe konsorcja badawcze powiązane z przemysłem (firmami hodowlanymi, związkami hodowców). Bardziej skuteczne metody selekcji buhajów obniżą koszty produkcji nasienia i mogą spowodować spadek konkurencyjności krajowego nasienia na rynku inseminacji, którego głównym atutem jest obecnie stosunkowo niska cena porcji nasienia.

W Polsce konieczna jest integracja badań naukowych wobec najnowszych wyzwań z zakresu genetyki molekularnej i genomiki ukierunkowana na podnoszenie poziomu rodzimej hodowli bydła mlecznego w warunkach coraz bardziej otwartego rynku europejskiego.

*Prace badawcze wykonywane częściowo w ramach współpracy ze Stacją Hodowli i Unasieniania Zwierząt Sp. z o. o. w Bydgoszczy

Stanisław Kamiński, Urszula Czarnik, Anna Ruść
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Ferma Bydła 2007

Stanisław Kamiński, Urszula Czarnik, Anna Ruść

Dodaj komentarz