Zīdītājgovju genoma nozīme gaļas liellopu ganāmpulka izkopšanā

Laikā, ko nu jau var dēvēt par zaļā kursa laikmetu, ekonomiska un efektīva ražošana ar maksimāli samazinātu ietekmi uz vidi ir pamatā modernai, ilgtspējīgai 21. gadsimta lauksaimniecībai. Saimniecības cenšas rast iespēju sasniegt rezultātu ar minimāliem zaudējumiem, izvērtējot dažādu resursu pieejamību. Augstražīga ganāmpulka izveidei un uzturēšanai saimniekiem ikdienā jāspēj precīzi pieņemt lēmumu par vērtīgāko vaislas dzīvnieku nodrošinājumu – nākamās paaudzes izlasi. Precīzākais rīks, kas šobrīd saimniecībām tiek piedāvāts, ir izlase, balstoties uz genoma novērtējumu, ko plaši izmanto gan Eiropā, gan Amerikā, Kanādā un citās valstīs pasaulē (Sharko et al, 2022).

Genoms ir dzīvās radības ģenētiskās informācijas kopums, ko analizējot, ir iespējams iegūt informāciju par dzīvnieka saimnieciski derīgām īpašībām. Zinātnei attīstoties, izmantojot DNS un RNS ķēdes, ar statistiski analītiskām metodēm tiek analizēta gēnu sekvence nukleoīdu līmenī. Šobrīd ir zinātniski pierādītas gēnu variācijas, kas ietekmē konkrētas fenotipiskās pazīmes un tiek izmantotas dzīvnieka ciltsvērtības noteikšanai. Iegūstot informāciju par dzīvnieku genomu, saimniecībā ir iespējams mērķtiecīgi veikt selekciju, kādas vai kādu konkrētu pazīmju uzlabošanai ganāmpulka ģenētiskā potenciāla paaugstināšanai.

Genoma novērtējums tiek noteikts katrai pazīmei atsevišķi attiecīgās pazīmes mērvienībā. Populārākās pazīmes gaļas liellopiem, kam tiek veikts genoma novērtējums, ir atnešanās vieglums, pienīgums, muskultūras attīstība, skeleta attīstība, dzīvmasa, barības sagremojamība un auglība. Genoma precizitāte ir lielā mērā atkarīga no references populācijas, tās apjoma un tajā ietilpstošo priekšteču skaita ar snieguma rādītājiem. Patlaban genoma novērtējums tiek veikts gan vienas šķirnes ietvaros, gan izmantojot vairākas šķirnes – jaukta tipa modeļus, kas nav tik precīzi, bet dod iespēju analizēt mazāk populāras šķirnes, kurām nav pietiekošs īpatņu skaits atsevišķas references populācijas izveidei. Genoma novērtējums, kas veidots uz konkrētas šķirnes populāciju, ir ar augstāku precizitāti, jo katrai šķirnei ir sava ģenētiskā attīstība.

Genoma novērtējumam ganāmpulkā ir plašs pielietojums. Tas tiek veikts gan buļļiem, gan telēm, gan zīdītājgovīm. Genoma novērtējums buļļiem ir īpaši noderīgs rīks pāru atlasei mākslīgajā apsēklošanā un konkrētu īpašību uzlabošanai visā ganāmpulkā dabīgā lecināšanā. Pateicoties iespējai veikt genoma novērtējumu jau īsi pēc teļa piedzimšanas, tiek būtiski samazināts paaudžu maiņas intervāls, kas ļauj pēc dzīvnieka piedzimšanas izlasīt vaislai potenciāli vērtīgākos īpatņus. Īpaši noderīgs genoma novērtējums saimniecībā ir telēm, jo agri ir iespējams veikt telīšu selekciju, lai prognozētu nākamās paaudzes snieguma rādītājus un attiecīgi sagaidāmo ietekmi uz saimniecības izaugsmi un ekonomisko efektivitāti. Nosakot genoma novērtējumu zīdītājgovīm, saimniekam ir iespēja laikus aizstāt nevēlamos īpatņus. Savukārt, ja dzīvnieki tiek iepirkti no citiem ganāmpulkiem, samazinās risks iepirkt zīdītājgovis ar nevēlamām īpašībām, kā, piemēram, apgrūtināta atnešanās, slimību rezistence, tesmeņa problēmas, kāju problēmas un citas īpašības, tai skaitā ģenētiski defekti, kas pārdošanas brīdī ar aci nav novērtējami.

Genoma novērtējuma rezultātu skala ir atkarīga no konkrētās laboratorijas, bet pārsvarā tiek vērtēts no 1 līdz 10, kur 5 ir populācijas vidējais novērtējums attiecīgajai pazīmei. 1 ir novērtējums īpatņiem, kam snieguma rādītājs ir atbilstošs populācijā īpatņiem ar zemāko novērtējumu. 10 ir novērtējums, kas atbilst īpatņiem ar augstāko novērtējumu pazīmei populācijā. Novērtējums zem 5 var likt uzskatīt, ka īpatņi ar šādu novērtējumu ir pazīmes pasliktinātāji, bet īpatņi ar novērtējumu virs 5 ir šīs pazīmes uzlabotāji attiecīgi pret konkrēto populāciju. Atbilstoši normālam sadalījumam populācijā visvairāk ir īpatņi ar novērtējumu tuvu vidējam, bet tikai neliela daļa – ap 1-2% īpatņi ir ar novērtējumu tuvu 10 vai 1.

Latvijā patlaban netiek veiktas genoma analīzes un netiek veikts genoma novērtējums, balstoties uz Latvijas populāciju. Saimniecības Latvijā, kas vēlas pievērsties  dzīvnieku ģenētiskai selekcijai, veic genoma analīzes kādā no laboratorijām ārzemēs. Rezultātā iegūst genoma interesējošo pazīmju SNP (atsevišķu nukleotīdu daudzveidība) novietojumu DNS paraugā un novērtējumu vairākām pazīmēm attiecīgās valsts laboratorijas skalā uz analizētās populācijas fona. Lai aprēķinātu genoma novērtējumu konkrētai pazīmei, tiek izmantots modelis, kas veic aprēķinu, balstoties uz datu masīvu, kur ir informācija par dzīvnieka izcelsmi, radniecību, snieguma rādītājiem, ietekmējošiem vides faktoriem, korelāciju starp pazīmēm un iedzimstības koeficientu. Precīzam genoma novērtējumam dažādu valstu dzīvniekiem nepieciešams izmantot starpvalstu ģenētisko novērtējuma modeli, kas ietver tehniski sarežģītāku ietekmējošo faktoru risinājumu nekā klasiskajā modelī vienas populācijas ietvaros (Venot et al, 2006). Šādu modeli, piemēram, izmanto starptautiskā organizācija ICAR, kas veic starpvalstu ģenētisko novērtējumu. Lai aprēķinātu ģenētisko novērtējumu ar augstu precizitāti un noteiktu specifisku rangu dzīvniekiem, kas atrodas citā populācijā, pirmais solis ir noteikt starpvalstu dzīvnieku radniecības līmeni un ģenētiskos parametrus. Jo vairāk ir radniecīgu dzīvnieku starp vērtējamajām valstīm, jo augstāka ir vērtējuma precizitāte dzīvniekiem starpvalstu novērtējumā (Venot et al, 2008). Turpretī klasiskie modeļi, kas tiek izmantoti pazīmju genoma novērtējuma aprēķinam nacionālajai populācijai, neiekļauj valsts–genotipa mijiedarbību. Tas nozīmē, ka,  analizējot Latvijas liellopus, modelis paredz, ka dzīvnieki Latvijā tiek audzēti vienlīdzīgos apstākļos, vidē, un dzīvnieki tiek klasificēti rangā identiski, kā tai populācijā uz kuras fona tika izveidots attiecīgās laboratorijas modeļa algoritms. Šādu modeli izmanto lielākoties privātās laboratorijas pasaulē, kas piedāvā veikt genoma novērtējumu, izmantojot savas valsts populāciju kā references populāciju. Ņemot vērā, ka nacionālā genoma modeļa izveidei ir nepieciešams pietiekošs dzīvnieku skaits references populācijā ar veiktu genoma SNP analīzi, tuvākajā nākotnē nav paredzams, ka Latvija varēs pievienoties starptautiskam genoma novērtējumam interesējošām pazīmēm. Rezultātā tuvākajā nākotnē arvien vairāk saimnieki izmantos ārzemēs iegūtu novērtējumu kā selekcijas rīku savā saimniecībā dzīvnieku izlasei. Pateicoties privāto laboratoriju piedāvātajam plašajam analizējamo pazīmju klāstam, saimniecībām ir iespēja veikt izlasi atbilstoši katras saimniecības individuālajām prasībām. Tomēr pastāv risks un iespēja kļūdīties, ja starp abu populāciju rādītājiem nav korelācijas, tad ārzemēs iegūtais novērtējums nav precīzs attiecīgajā populācijā. Korelāciju ietekmēs ģenētiskie un maternālie (mātes) faktori, kā arī radniecības līmenis, vides faktori un pazīmes iedzimstamība.

Latvijas Lauku konsultāciju un izglītības centrs īsteno pasākumu Zemkopības ministrijas demonstrējumu programmas lopkopībā LAP 2014.-2020. apakšpasākumā “Atbalsts demonstrējumu pasākumiem un informācijas pasākumiem”, tēma: “Pēcnācēju attīstības rādītāju nozīme atkarībā no mātes genoma novērtējuma pētāmajām pazīmēm vienādā ēdināšanas sistēmā”, LAD līguma Nr. 10.2.1-2.36/23/P10, 10. lote. Demonstrējuma mērķis: nodemonstrēt un salīdzināt dažādu genoma novērtējuma ietekmi uz zīdītājgovju produktivitātes rādītājiem Šarolē šķirnes dzīvnieku audzēšanas veicināšanai Latvijā. Lai šis demonstrējums pildītu savu mērķi – noteiktu ārvalstīs aprēķinātā genoma novērtējuma izmantošanas efektivitāti Latvijas saimniecībās un Latvijas gaļas liellopu populācijas ģenētiskās izaugsmes iespēju, demonstrējumā tiek analizēti teļu snieguma rādītāji atkarībā no zīdītājgovju genoma novērtējuma konkrētajai pazīmei.  Korelācija starp genoma novērtējumu zīdītājgovij un to teļu snieguma rādītāju, dos iespēju analizēt genoma novērtējuma izmantošanas efektivitāti. Lai mazinātu tēva un vides ietekmi, pētījumā tiek izmantoti viena tēva pēcnācēji vienādā barošanas sistēmā.

Kristīne Ādama,
demonstrējuma zinātniskā vadītāja,
Biedrības “Gaļas liellopu audzētāju biedrība” valdes locekle,
LDC Ciltsdarba nodaļas speciāliste liellopu ģenētiskā novērtējumā

Ziedīte Bimšteine,
demonstrējuma vadītāja,LLKC Jēkabpils KB lopkopības konsultante

Atbalsta Zemkopības ministrija un Lauku atbalsta dienests.