Impactul markerilor genetici asupra productiei de lapte

Schimbările majore în evaluarea genetică a vacilor de lapte nu se produc zilnic, specialiștii observând modificări ale bazei genetice la fiecare cinci ani. Un foarte nou tip de informații cu privire la valoarea genetică a vacilor de lapte a devenit disponibil, fiind integrate în evaluările genetice periodice. Informațiile provin prin utilizarea tehnologiei „Matrice SNP Dense” (SNP = nucleotid polimorf unic). Cu această tehnologie se dezvăluie modificarea genetică în aproximativ 50.000 de locații a ADN-ului animalelor individuale, dintr-un total de aproximativ 3 milioane, posibile. Noua metodă de predicție este descrisă în studiul ”Genetic marker technology and its impact on the dairy industry”, realizat de Bennet Cassell Extension-Dairy Scientist, Genetics and Management Virginia Polytechnic and State University, din care vă prezentăm principalele idei.

Tehnologia Matrice SNP Dense

Tehnologia Matrice SNP Dense folosește ca mostre, pentru determinarea corectă a datelor, sânge, țesut, păr, sau material seminal. Pentru măsurători este nevoie doar de o singură probă în viața unui animal. Tehnologia a fost perfecționată prin utilizarea grupurilor de tauri AI-exemplare istorice, masculi activi AI și viței aflați în programe de eșantionare AI. După cum se cunoaște, masculii pentru fermele de lapte au fost declarați ca ”genotip” numai dacă erau desemnați de o organizație importantă. Acest exclusivitate a fost în vigoare până în anul 2013. În cadrul studiului pentru determinarea valorii genetice, testele au fost efectuate și pe un număr mare de femele cu potențial de elită, din rasele Holstein, Jersey, și Brown elvețiană. Multe dintre aceste animale, desigur, au fost Holstein, iar cel mai mare număr de animale a reprezentat genotipuri din perioada 2005-2008.

Este greu de a discuta despre date genomice, fără o înțelegere a structurii moleculei de ADN. Forma moleculei de ADN este asemănătoare unei scări răsucite, fiind alcătuită din două secvențe de patru acizi nucleici: adenină (A), timină (T), citozină (C), și guanină (G). La bovine există aproximativ trei miliarde de site-uri repartizate pe 30 de cromozomi, legate în perechi pentru a forma „treptele” scării. Bovinele sunt „diploide”, ceea ce înseamnă că doi cromozomi de ADN transportă codul genetic necesar. Cele 50.000 de SNP-uri (site-uri de acid nucleic) apar într-o secvență liniară, pe fiecare dintre cei 30 de cromozomi. Astfel, există de fapt patru axe de acizi nucleici care fac pereche cu treptele descrise mai sus. Procesul de asociere înseamnă că două catene există într-o relație unică.

Ca urmare, Testul de Matrice SNP măsoară un mic segment al secvenței de nucleotide, folosind o construcție chimică ADN numită „Primer”. Astfel, o secvență este utilă pentru cartografierea genomică doar dacă o singură nucleotidă din secvență este variabilă sau „polimorfă.” Astfel, o secvență care va fi recunoscută drept ”Primer” ar putea, de exemplu, să fie o secvență GGGAGGG. Dacă o astfel de secvență a existat pe componenta ADN-ului, iar testul va înregistra un rezultat pozitiv, componenta paralelă a ADN-ului ar citi întotdeauna CCCTCCC, dar Primer-ul nu ar recunoaște secvența ca atare.

Cum ajută SNP-ul predicția valorii genetice?

Site-urile care sunt măsurate sunt distribuite mai mult sau mai puțin uniform în ADN-ul vacilor de lapte, aceasta fiind o caracteristică importantă a cipului SNP50. Deoarece numai 50.000 sunt măsurate, aproximativ 60.000 de site-uri de acid nucleic sunt omise pentru fiecare dintre cele înregistrate. Astfel, aproape toate unitățile funcționale ale ADN-ului unui animal nu sunt măsurate. Cu toate acestea, site-urile de SNP care sunt înregistrate sunt încorporate în fragmente de ADN funcționale. Secvența de acizi nucleici măsurată permite oamenilor de știință mișcarea fragmentelor semnificative ale ADN-ului, din generație în generație.

Aceasta este o explicație simplistă, dar este baza relației dintre datele matricei SNP și valoarea genetică. Procedurile statistice asociază date de la fiecare site cu fenotipuri ale animalului de reproducție, cu fenotipurile descendenților. Astfel, vacile de lapte cu fenotipuri sunt extrem de importante, în descoperirea a ce înseamnă secvențele SNP la taurii AI, sau la vacile de elită. Când secvențele SNP ale animalelor fără înregistrări, cumulate cu acelea ale descendenților similari strămoșilor, dar care au date ale descendenței, previziunile genetice presupun că relațiile dintre SNP și fenotip sunt menținute. Astfel, previziunile genomice pe un exemplar masculin tânăr AI, se bazează pe relația dintre informațiile genomice și fenotipice ale rudelor. Deoarece secvențele SNP ale  unui animal tânăr reflectă, de fapt, genele de fapt moștenite de la părinți, previziunile genomice reflectă mai degrabă un eșantion mediu de la fiecare parinte.

Evaluări combinate

Predictiile genomice combină metoda tradițională, PA, cu rezultatul măsurătorilor și evaluării datelor genomice. Cele două evaluări sunt combinate, folosind teoria indicelui de selecție. Cercetările arată că această combinație este mai utilă decât oricare alt tip de informații. Cu toate acestea, una dintre problemele estimărilor tradiționale PA este aceea că multe dintre rezultatele programelor de eșantionare AI au arătat că sunt exagerate, în special pentru taurii de reproducție. Însă, nu există niciun răspuns simplu, la modul în care se poate dovedi că datele mamei taurului au fost estimate excesiv, în timp ce fiicele tinerilor masculi nu prezintă aceleași caracteristici de care a beneficiat bunica lor paternă.

Studii de eficacitate a predicțiilor genomice au fost efectuate de Laboratorul de Programe pentru Îmbunătățirea animală ARS- Beltsville, Maryland. Oamenii de știință au conceput metode pentru a prezice meritele genetice din datele SNP și au testat previziunile genomice împotriva evaluărilor genetice care au fost în mod curent la dispoziția fermierilor. Testul cel mai recent a stabilit validitatea evaluărilor genomice utilizate, scanând SNP-ul, relațiile genealogice și înregistrările descendenților dintr-un grup „predictor” de 4422 tauri Holstein- AI,  născuți înainte de anul 2000. Un alt grup, de 2035 de tauri tineri, cu înregistrări disponibile și născuți după anul 2000, a servit ca grup de testare a animalelor care urmează să le fie prezisă descendența. Finalmente, niciunul dintre grupurile de testare nu a contribuit la realizarea predicțiilor pentru descendenți.

Două alte rase au fost implicate în aceste studii. În rasa Jersey, ecuațiile de predicție au venit de la 1149 tauri născuți înainte de anul 2000, împreună cu date de la un efectiv de 212 de vaci cu lapte. Grupul de testare a constat din 388 de tauri născuți după anul 2000. La rasa Brown elvețiană, previziunile au fost efectuate colectând date de la 472 tauri născuți înainte de anul 2000, iar grupul de testare a fost de 150 de tauri născuți după anul 2000. Rezultatele arată că datele genomului trebuie să fie disponibile pe un număr mare de animale, pentru a anticipa corect meritul genetic al generației următoare. Prin urmare, impactul evaluărilor genomice la rasa Holstein a depășit în corectitudine predicțiile pentru rasele Jersey și Brown elvețiană. Precizia previziunilor a fost afectată de modul în care funcționează genele, mecanismele nefiind aceleași, la toate rasele.

Citește și

Cmentariile sunt închise