щью покупки дорогих иностранных племенных животных с геномным индексом ПЦ.
Длительной причиной отсутствия отечественной системы геномной оценки ПЦ молочного скота являлось неимение референтной популяции, на основе исследования генома которой будет разрабатываться математическая система расчета геномного индекса. Требования для включения в референтную популяцию достаточно жесткие: для каждого животного должна быть известна продуктивность не менее 10-20 потомков, собран биологический материал для исследований от каждого быка. Минимальная выборка – не менее 1000 быков, а оптимальная ‒ для получения высокоточного предсказания на уровне 70-80% ‒ 10-15 тыс. Но крупнейшее племенное предприятие России – ОАО «ГЦВ», обеспечивающее 70% российского рынка племенным материалом для воспроизводства и искусственного осеменения крупного рогатого скота, содержит лишь 1010 живых быков-производителей молочного направления продуктивности. Также для исследования требуются высококвалифицированные специалисты и дорогое оборудование [48].
Для решения этой проблемы запущены пилотные проекты по созданию племенной базы молочного скотоводства по генотипированию племенных животных и формированию базы данных по породам КРС в РИСЦ.
Ученые проанализировали информацию о продуктивности более 1 млн животных и разработали систему оптимизации данных о происхождении животных для построения точной матрицы родства. Это позволит управлять процессом генетического совершенствования популяции, т.е. повысить молочную или мясную продуктивность.
Генотипирование показало, что в среднем 20,37% данных по молочной продуктивности было удалено ввиду их недостоверности. Создана наиболее достоверная база данных из 44 регионов Российской Федерации [49], в основе которой находилась БД ФГБНУ ВНИИплем продуктивности дочерей всех племенных быков, живущих в племенных хозяйствах России. Совместно с научным коллективом ЗАО «Геноаналитика» были систематизированы и пересчитаны показатели продуктивности с помощью математических моделей, например методом линейного несмещенного прогноза Best
Liner Unbiased Prediction (BLUP), уточнены идентификации каждого племенного быка. Применяемые приемы для расчета BLUP полностью учитывают важные влияющие на него факторы. При поддержке Мин обр на уки России для формирования первичной российской референтной популяции собрали коллекцию биологического материала племенных быков, включающую в себя образцы от более 1150 особей из 21 племпредприятия. Образцы проанализированы на микроматрицах ДНК – Illumina BovineSNP50 BeadChip, которые в состоянии подвергнуть анализу более 56 тыс. полиморфизмов генома за один раз. В мировой практике такой тип микроматрицы считается стандартом для расчета геномного индекса. После получения генотипов были проведены ассоциативные исследования трех основных признаков, используемых в селекции молочного направления продуктивности: удой, массовая доля жира и белка в молоке. Специалисты в области биоинформатики определили взаимосвязи между тысячами полиморфизмов генома Bostaurus и степенью проявления признака. Впервые в мире получены данные для черно-пестрой голштинизированной породы, преобладающей в молочном животноводстве России. Сейчас создается математическая модель для расчета геномных индексов на выборке животных с известными показателями продуктивности и проверки полученной системы на контрольной выборке. Сравнение реальных значений с теоретически рассчитанными на основе анализа их генома указывают на определенную точность разработанной системы расчета геномного индекса ПЦ, несмотря на ограниченное количество генотипов, имеющихся в распоряжении ученых [48].
Для повышения точности разработанной системы запланировано дополнительное генотипирование образцов для увеличения референсной популяции при последующей калибровке системы [50].
Весь комплекс проделанных мероприятий стал основой разрабатываемой национальной системы геномной оценки ПЦ крупного рогатого скота по признакам молочной продуктивности.
Базисом проделанной работы стали предшествовавшие достижения ученых – геном коровы был прочитан в 2009 г. Последовательности генома у каждого представителя вида идентичны на 99,9%, и лишь 0,1% так называемых полиморфизмов генома обусловливают различия между особями. Получение полной последовательности
генетического кода генома позволило определить в нем места с высокой вероятностью вариации и сконструировать микроматрицы ДНК для генотипирования (метод полного геномного анализа) животных. Его суть в том, что рассматривается не вся последовательность генома, а лишь равномерно распределенные по нему точки, где высока вероятность замены букв относительно референтного генома так называемых снипов – Single Nucleotide Polymorphism (SNP). После определения особенностей генома проводят ассоциативные исследования ‒ ищут взаимосвязь между его особенностями и значимыми признаками, например ПЦ. Полученные корреляции используют для создания математической системы расчета ПЦ для произвольного животного, которая дает возможность определять потенциал быка сразу после рождения.
Это сильно ускоряет генетический прогресс популяции за счет сокращения генерационного интервала – минимального времени смены поколений – с пяти-семи до двух-трех лет, причем точность геномной оценки ПЦ можно довести до 75-80%, что сопоставимо с оценкой по потомкам (70-80%) и значительно превосходит оценку по родителям (30-40%) [2, 48].
Методы геномной селекции и трансплантации эмбрионов как элементы научных исследований лабораторий НИИ находят все более широкое применение в практике не только племенных хозяйств, но и массовом производстве. Эти технологии позволяют сократить интервал между поколениями животных и повысить эффективность отбора с помощью десятков тысяч генетических маркеров. Трансплантация эмбрионов дает возможность получать от одной высокопродуктивной коровы не менее 50 эмбрионов в год и далее вести пересадку коровам-реципиентам. В результате сокращается интервал между поколениями, увеличивается интенсивность селекции, снижаются затраты на содержание животных [50].
Национальный союз производителей молока «Союзмолоко» совместно с представителями бизнеса, научного сообщества, органов государственной власти и международных экспертов создал «Программу повышения эффективности работы племенного молочного скотоводства в России», в которой предложили систему идентификации животных, разработали план мероприятий с расчетом финансовых затрат (рис. 5).
