Еще в 40-50 годы животноводы поняли, что у них существуют проблемы с селекцией КРС и что они не могут предсказывать какая будет дочь по ее матери. У дочерей были разные признаки и эти признаки постоянно менялись и дочери рождались разные.
Тогда уже появились идеи, что можно по-разному учитывать и оценивать признаки, вести по-разному селекцию этих признаков. И уже в 50-ые годы был придуман алгоритм BLUP, который это реализовал математически. Но математика в те годы не означала внедрение и реализацию алгоритма, потому что тогда ещё не было мощностей для расчета таких алгоритмов и BLUP первое время, а точнее 15 лет был только теорией. То есть, было понимание, что можно так рассчитывать оценки признаков животных, но фермеры не умели это делать технически. И только в 70-ые годы, с развитием компьютеров, появилась возможность реально посчитать алгоритм. Именно тогда это стало постепенно внедряться на западе, как какое-то реальное применение для селекции животных и тогда же появились первые индексы. Одним из первых индексов был TPI, ассоциации голштинской породы США, но вскоре стало понятно, что он подходит не для всех хозяйств и не везде оправдан экономически. Поэтому был построен индекс NM$ - это американский национальный индекс от Минсельхоза США. Далее быстро стали создаваться и другие индексы.
В начале 2000-х был разработан подход к геномной селекции. То есть было показано, что можно предсказывать ценность животного на основе генома, но опять-таки, из-за того, что не были развиты технологии и из-за своей дорогивизны подход не был внедрен. И только когда появились дешёвые микрочипы это стало возможным в индустрии. Вот уже последние десять лет, на западе животноводы вступили в эру геномного отбора, когда используется метод геномной оценки и индексы из этих геномных оценок.
В чём смысл BLUP?
Когда в стаде есть корова, которая дает за лактацию 8 тонн, то просто по этой цифре нельзя вести селекцию даже этой коровы. Невозможно это сделать по причине, что это цифра складывается из её племенной ценности (красная цифра) и из разных факторов среды (зеленые цифры).
Это только часть факторов, их на самом деле значительно больше и часто даже неизвестно какие они на самом деле и сколько их. Возможно только предугадывать эти факторы и зная их, их можно вычесть из удоя получить племенную ценность и собственно весь BLUP — о том, как эти факторы посчитать.
Как это работает? Предсказывается влияние условий содержания на надои молока коровой. Кроме того, учитывается, что в хозяйстве есть разные животные: по годам рождения, разных геномов и они дают в среднем - 1000 кг или + 1000 килограмм и тогда считается, что фактор хозяйства для всех животных, независимо от их принадлежности это плюс тонна.
Посчитав все эти факторы, с помощью BLUP получается оценка, которую вычитаем из фактического удоя и получаем племенную ценность. И уже по вкладу генома можно вести селекцию. В итоге мы получаем племенную ценность - потенциал генетический этого животного, который очищен от факторов окружающей среды.
Все эти оценки необходимо по отдельности считать для разных признаков. Для удоя, для жира, для белка, для здоровья, для эффективности, для копыт и т.д. Далее все эти числа сводятся в одно число, потому что нельзя отбирать животное по 10 разных числам.
Второй этап — это индекс. Все факторы озвученные ранее необходимо учесть в животном. Каждому фактору соответствует число — это вклад в общий индекс, чем больше число, тем больше вклад в общее значение. Например, экстерьер даёт 10%, это означает что одну десятую вклада дает этот признак.
Важно понимать, что значимость признаков разная в разных популяциях, в разных странах, в разные периоды и в разных экономических реалиях. То есть невозможно дать какой-то универсальный вклад каждого признака, потому что для разных времён, хозяйств и стран - это будут разные вклады из-за разных нужд этого хозяйства и этого времени.
Как пример, можно привести канадский индекс, который долго формировался исторически.
Видно, что сначала была важна только продуктивность, потом стал важен вклад экстерьера и совсем недавно стали добавляться признаки, которые сейчас кажутся нам привычными: здоровье, фертильность, отёл, долголетие. Это происходило за счет того, что еще в начале 2000-х было мало данных. Не велись записи, мало считали, не могли предсказывать как генотип влияет на фенотип, и по этой причине не могли нормально оценивать и не включали эти факторы в индекс. Это главная причина, другая причина – это то, что тогда это было менее важно. То есть, вначале селекции, когда популяция только начинает формироваться и идет системный отбор по ней важны только главные признаки – молоко, например, а точнее, то что приносит больше денег. А вот когда надои молока растут, фермеры сталкиваются с проблемой уменьшения фертильности, значит и по ней тоже нужно вести индекс.
На рисунке показано, как разные страны по-разному оценивают животных.
На фото один и тот же бык, оценённый по разным национальным базам (Канада и Великобритания). Согласно их показателям, быки разные, то есть у них разные оценки, у них разная точность и даже количество потомков разное. В Канаде у быка потомки есть, а в Германии нет. Так происходит потому, что базы разные, они не обмениваются потомками и получается, что один и тот же бык совершенно по-разному оценивается в разных странах. И если ориентироваться в Канаде на оценки этого быка, то по другой базе результаты другие и невозможно корректно оценить селекцию животного.
Диаграммы подтверждают правильность предыдущих слов.
Сначала очень сильно рос удой, продуктивность росла, но при этом падала фертильность. И до какого-то этапа это не было проблемой и этот показатель не вводили в индекс. Но одновременно с внедрением геномной оценки его ввели в индекс и фертильность стала расти, а рост удоя замедлился. На диаграмме показано ускорение селекции из-за внедрения отбора, индекса и геномных оценок.
Исторически так сложилось, что эти показатели внедрялись почти одновременно. В начале 2000-х внедрялись показатели по быкам (красный цвет), а в 2010-х стали внедряться и по коровам (зеленый цвет). Заметно ускорилась селекция и если сравнивать самое начало 2000 год и сейчас, то примерно в 5 раз ускорилась селекция по ключевым признакам, потому что был введен отбор и по быкам, и по коровам с помощью генома и с помощью индекса.
Как же это все применить для нашего российского предприятия? Для начала необходимо понять какие цели селекции в хозяйстве. От чего предприятие получает больше всего прибыли. Для разных хозяйств это разные цели. Для кого-то это надои молока, для других это качество молока. Поэтому есть какие-то ключевые признаки, которые влияют на экономическую эффективность вашего животного и есть дополнительные признаки, которые косвенно влияют на эффективность, например это здоровье. То есть чем здоровее животное, тем оно больше дает молока, и это не удой, это другой признак. Еще один признак – это фертильность, чем больше фертильность, тем больше молодняка. Следующий признак – долголетие. Все признаки очень сильно влияют друг на друга и не только экономически, но ещё генетически.
Пример генетики: есть определенный удой, и он отрицательно коррелируется с фертильностью, поэтому нельзя максимально поднимать удой, ведь тогда будет понижаться фертильность, то есть необходимо учитывать генетику, чтобы эти признаки были сбалансированы.
Второй вариант – признаки влияют на уровне экономики. Долголетие влияет на прибыль от молока, как и удой, при этом долголетие коррелирует со здоровьем. То есть, чем больше здоровья, тем больше долголетие. Но это разные числа и их нужно учесть в одном индексе.
Если цели хозяйства эмбриотрансфер и увеличение удоя - также важны здоровье, продуктивное долголетие и главное понять какой индекс брать для этих целей.
В таблице показаны разные страны, с разными индексами и показан вклад каждого признака в разные индексы. Для условного хозяйства логично брать канадский индекс, немецкий, израильский и голландский. Такой выбор объясняется тем, что у них хороший вклад в необходимые оценки. Но в реальности хозяйства редко пользуются индексами из таблиц.
В чем смысл хозяйству от индекса геномных оценок? Смысл в том, что с самого рождения животного с помощью подобных оценок возможно понять его ценность для вас в будущем.
То есть появится возможность понять окупаются ли затраты на выращивания животного или его стоит сразу продать или забить, потому что оно принесет меньше денег.
