Свинарський хайтек – Тваринництво, м’ясо, переробка, інфраструктура

Геноміка в свинарстві: минуле, сьогодення і майбутнє

Геноміка часто стає предметом дискусій, коли виробники свиней заводять мову про генетику. І це зрозуміло, оскільки саме геномика обіцяє значні поліпшення в свинарстві

Виробники хочуть бути впевнені, що компанії, що займаються розведенням свиней і працюють над поліпшенням породи, використовують самі передові технології заради збільшення прибутку клієнтів. Більшість (якщо не всі) великих генетичних компаній в своїх розробках використовують геноміку тим чи іншим способом.

У їх числі і Genesus. Багато з публікованих нами технічних доповідей присвячені темі геноміки або проектам, де геномика є одним з компонентів. Так наскільки ж дослідження цієї галузі генетики здатні вплинути на свиней? Чи не занадто роздута ця тема? Яку вигоду може отримати з геноміки галузь свинарства?

Геном свині (загальна генетична складова свині) був офіційно представлений в 2009 і опублікований в 2012 році (Groenen et al., 2012). Геном свині складається з 19 пар хромосом, одна з яких є хромосомної парою статі і в довжину приблизно становить 2.

7 мільярдів пар основ (нуклеотидів), що походить на протяжність пар основ генома людини – 3 мільярди (Bates, 2010). На малюнку праворуч зображено пари підстав в хромосомі. Більшість з цих пар підстав неінформативні, оскільки у всіх свиней вони абсолютно однакові, але, на щастя, не всі.

Що відрізняються пари основ нуклеотидів свиней називаються SNPs, або точкові нуклеотидні поліморфізм. Перший комерційно доступний чіп SNP складався з ~ 60,000 SNPs. Протягом останніх шести або семи років ці 60,000 SNP використовуються для ідентифікації локусів кількісних ознак (QTL), які представляють собою області в геномі, пов’язані зі зміною фенотипу, але не обов’язково викликають його мінливість.

До виходу даних про геном свиней і чіпа SNP для комерційного доступу, в середньому в рік публікувалося до 370 QTL (локусів кількісних ознак). Потім, після надання інформації про геном, в середньому в рік публікується до 1,350 QTL, тобто, в 3.6 рази в рік більше, ніж до виділення генома (animalgenome.org).

Ці результати привели до значного прориву в тих областях знань про генах або QTL, які є важливими не тільки з наукової, а й економічної точки зору. Нижче наводиться графік, де, починаючи з 2000 року, відображено кількість описуваних в рік QTL.

Дослідження показують, що геномика може збільшити рівень генетичного прогресу від 10 до 43% для різних рис (Dekkers, 2007). Проте, в цілому включення геномної інформації в роботу всієї галузі свинарства йде повільніше, ніж, наприклад, у молочній промисловості.

Одна з основних причин цього криється в тому, що при виробництві комерційних тварин використовується перехресне схрещування, а свині на племінних фермах нуклеус зазвичай є чистокровними. Таким чином, існує розрив між продуктивністю чистопородних і гібридних тварин.

Вище наведено короткий опис того, на якому етапі розвитку знаходиться геномика на сьогоднішній день і яке місце займає геноміка в галузі свинарства в поточний момент. Але в якому напрямку щодо геноміки рухатиметься галузь в майбутньому?

Першою ключовою областю є збільшення кількості SNP – точкових нуклеотидних поліморфізмів в чіпі SNP. Менші панелі щільності, наприклад, чіп 60,000 SNP, що не захоплюють всю генетичну мінливість, присутню всередині популяції, отже, може бути упущена або в повному обсязі відображена важлива інформація всередині генома.

Трохи більше року тому була випущена нова панель, яка містить приблизно 80,000 SNP. Ведуться розробки з застосуванням цієї панелі і вже на перших етапах дослідження, проведеного Genesus, намічаються багатообіцяючі результати, ймовірно, краще, ніж при застосуванні початкового чіпа 60,000 SNP.

Новітньої панеллю є розробка чіпа з 600,000 SNP. Компанія Genesus є однією з перших, якщо не першою свинарській генетичної компанією, яка використовує цей новий чіп. З впевненістю можна говорити про те, що результати досліджень будуть доступні вже в найближчі місяці.

Найбільша кількість SNP розшифровує, або секвеніруют генетичну послідовність, це все 2.7 мільярдів пар основ нуклеотидів, в даний час в Genesus вже секвенували деяких тварин в межах їхньої популяції.

Важко оцінити, охопити і проаналізувати всі величезна кількість отриманих даних по розшифровці генетичної послідовності, можу тільки зауважити, що для роботи з цим масивом інформації потрібно дійсно дуже потужний комп’ютер.

Іншими країнами, що розвиваються областями досліджень, чия важливість зросла з моменту надання інформації про геном свині стали нутрігеноміка (харчова геноміка), епігенетика (динаміка розвитку) і “пресоніфіцірованние” лікарські засоби для свиней.

Так що до геноміки звертаються не тільки генетики, свої дослідження також проводять і фахівці з харчування і розробці раціонів годування. Вони хочуть зрозуміти, який ефект робить харчування на експресію гена, яка потім призводить до відмінностей в продуктивності.

“Чи змінює експресію гена в позитивну, сприятливу сторону застосування певних поживних складових в кормі?” – нутрігенетіка шукає відповідь на це питання. Прикладом епігенетики є вплив матері на своє потомство в період внутрішньоутробного розвитку.

“Чи впливає мікроклімат, в якому перебуває свиноматка в період поросності на продуктивність потомства?” – це одне з питань, на які може відповісти епігенетика. І, нарешті, компанії з розробки вакцин застосовують геноміку для визначення найбільш вигідних і дієвих вакцин, якщо популяція тварин має певні генетичні характеристики.

Вже зараз з усією очевидністю можна говорити про значний внесок геноміки в розвиток галузі свинарства в цілому, але при цьому необхідно розуміти – ми тільки злегка торкнулися саму “вершину айсберга”.

Інформація про геномі свині дозволила відкрити двері для багатьох областей досліджень, які раніше були просто неможливі. Це захоплююче і цікаве час для свинарства і, як вчений і генетик, я радий можливості працювати в цьому бізнесі, проводячи найпередовіші дослідження при використанні новітніх технологій для того, щоб максимізувати прибуток наших виробників і клієнтів.

Нік Боддікер, доктор наук

посилання:

  1. Animal Genomics website and database. Animalgenome.org.
  2. Bates, Ronald. 2010. Release of the Pig Genome! 2010 National Pork Board Swine Extenstion In-Service Conference.
  3. Dekkers, JCM. 2007. Marker-assisted selection for commercial crossbred performance. Journal of Animal Science. 85: 2104-2114.
  4. Groenen, M.A, Archibals, A.L, et al. 2012. Analyses of pig genomes provide insight into porcine demography and evolution. Nature 491: 393-398.
Ссылка на основную публикацию