Slaucamo govju selekcijas nozīme

Termins “selekcija” tika definēts kā derīgo īpatņu pavairošana, brāķējot tos, kuriem vēlamās īpašības izteiktas nepietiekoši /Č. Darvins/. Šodien, lietojot terminu “selekcija”, jāsaprot, ka  ar to domāta  izlase un vienlaikus arī atlase kā vienots process visās produktīvo lauksaimniecības dzīvnieku populācijās.

Pēc ģenētiskās iedarbības izlase ir vērsta uz vēlamo gēnu biežumu un reizē arī vēlamo genotipu biežumu palielināšanu populācijā.

Ar pārdomātu atlasi vairāk var palielināt vēlamo genotipu biežumu populācijā, jo atlase ir pārdomāta un notiek mērķtiecīga pāru izvēle, cenšoties iegūt arvien labākus pēcnācējus.

Genotipa un vides mijiedarbība

Dzīvnieku populācijā, izdarot novērojumus, tieši varam izmērīt katra īpatņa pētāmās pazīmes attīstības pakāpi jeb fenotipisko vērtību (P), kas veidojusies ģenētisko (G) un vides (E) faktoru mijiedarbībā (P= G+E). Genotipa un vides mijiedarbībā veidojas dzīvnieku īpašības jeb pazīmes.

Vienas pazīmes no vecākiem pēcnācējos pārmantojas pilnīgi (apmatojuma krāsa, asins grupas, piena proteīna gēni). Citas pazīmes pārmantojas daļēji un variē plašās robežās (izslaukums, tauku un olbaltumvielu saturs %, dzīvmasa, krustu augstums u. c.). Vienas populācijas īpatņi no vecākiem ir saņēmuši dažādu gēnu kopumu, tātad tie ir ģenētiski atšķirīgi, līdz ar to arī to produktivitāte būs atšķirīga pat vienādos vides apstākļos. Zinot, ka pazīmes fenotipisko vērtību (piemēram, izslaukums) ietekmē gan genotips, gan lielā mērā vides apstākļi, jāsaprot, cik nozīmīga ir genotipa ietekme uz pazīmes attīstību un izpausmi.

Tādēļ selekcijas darbā svarīgi izprast, cik spēcīgi pazīmes var tikt pārmantotas no vecākiem pēcnācējos. Par pazīmju pārmantojamību jeb iedzimstamību liecina  iedzimstamības koeficienta (h²)  vērtība, kas var būt robežās no 0 līdz 1 vai no 0 līdz 100%. Pazīmju vidējās iedzimstamības koeficienta vērtības zinātnieki ir klasificējuši šādi: h² vērtība ir zema, ja h² = 0,01–0,19, vidēja, ja h² = 0,20–0,40, augsta, ja h² = 0,41 un vairāk. 

Ja iedzimstamības koeficienti ir zemi, tas nozīmē, ka pazīmes pamatā ir atkarīgas no vides apstākļiem.

1. tabula. Iedzimstamības koeficientu vidējās vērtības pazīmēm

Pazīmes selekcijas efektivitāte atkarīga no pazīmju iedzimstamības. Pazīmēs ar augstu iedzimstamības koeficientu ir vieglāk sasniegt selekcijas efektu paaudzē. Pazīmes ar zemu iedzimstamības koeficienta vērtību ir grūtāk selekcionēt, jo tās ievērojami variē dažādu neģenētisku (vides) faktoru ietekmē.

Ģenētiskā progressa iespējamība

Jau pagājušā gadsimta 60.-tajos gados  lopkopības zinātnieki secināja, ka nākamās paaudzes ģenētiskais progress populācijās balstās uz 4 grupu izlasi un atlasi, kur buļļu tēvu ietekme ir apmēram 43%, buļļu mātes – 33 %; govju tēvu – 16% un govju mātes – 6%. Tas norāda, ka ¾ ģenētisko progresu nosaka vaislinieks.

Tādēļ ir svarīgi vispusīgi novērtēt vaislas dzīvniekus, lai precīzi noskaidrotu gan fenotipisko, gan ģenētisko vērtību (aditīvo ģenētisko vērtību) un apvienotu to vienotā rādītājā jeb ciltsvērtībā. To ieguvei izmanto pārraudzības (snieguma pārbaudes) informāciju. Tādēļ katram ganāmpulka īpašniekam, sertificētam vērtētājam un pārraugam būtu jāsaprot pārraudzības datu precīzitātes nozīme. Bez precīziem datiem iegūtie ciltsvērtību aprēķini būs tikai skaitļi, kas nebūs patiesi.

Lopkopībā ticams šķirnes izkopšanas darbs jābalsta uz izlasi, kas izdarīta pēc dzīvnieka cilstsvērtības. Tā (Estimated Breeding Values (EBVs) ir atsevišķa dzīvnieka un attiecīgās populācijas izkopjamās pazīmes vidējo rādītāju ģenētiski noteiktā starpība. Tātad, apskatot vaislinieku ciltsvērtību, iespējams uzzināt, par cik kg konkrētā vaislikieka meitu izslaukums vai tauku un olbaltumvielu saturs %, vai tauku un olbaltumvielu daudzums kg ir lielāks vai mazāks par šķirnes vidējo produktivitātes pazīmi.

Selekcijas darbā ir nepieciešams atsevišķās ciltsvērtības ar dažādām mērvienībām apvienot vienā rādītājā – selekcijas indeksā, ko uzskata par pilnīgāko rādītāju, pēc kura veikt izlasi, jo selekcijas indeksā ir iekļauta gan katras pazīmes ciltsvērtība, gan arī pazīmes ekonomiskā nozīmība.

Selekcijas indekss (Selection Indices) ir skaitlis, kas izteikts procentos un kas norāda dzīvnieka konkrētās selekcionējamās pazīmes koriģētā lieluma novirzi uz vienu vai otru pusi no populācijas vidējā rādītāja.

Selekcijas indekss = EBVs+ekonomiskie rādītāji

Latvijā ciltsvērtību un selekcijas indeksu aprēķināšanu vaislas buļļiem un slaucamām govīm centralizēti veic Lauksaimniecības datu centrs (LDC).

Genoma selekcija liellopiem

Liellopa genoms tika atklāts 2004. g. (izmantoja Herefordas šķirnes dzīvniekus). Liellopiem ir 30 hromosomas un apmēram 22 000 gēnu. Izmantojot mūsdienu tehnoloģijas, ASV 2009. gadā zinātnieki veica genoma izpēti, nosakot apmēram 58 000 (54 000) ģenētiskās informācijas nesējus – SNP (atsevišķu nukleotīdu polimorfismu), kurus var izmantot kā marķierus produktivitātes pazīmju prognozēšanā.

Genoma selekcijā izmanto katra dzīvnieka gēnu individuālo informāciju, lai noteiktu tā ciltsvērtību. Piena lopkopības ģenētiķu forumā, kas notika 2019. gadā Kanādā, zinātnieki norādīja, ka genoma selekcija ir devusi strauju progresu piena lopkopībā. Jo sākumā genoma noteikšana tika veikta tikai vaisliniekiem, lai prognozētu to pēcnācēju produktivitāti, tagad to plaši izmanto, lai prognozētu govju un embriju turpmāko sniegumu.

Genoma selekcija ievērojami atvieglo vaislinieku izvēli un dod iespēju objektīvāk noteikt vaislinieka meitu sagaidāmo ģenētisko vērtību kopumā. Tas ļauj izvairīties no situācijām, kad, cenšoties uzlabot kādu atsevišķu pazīmi, tiek upurētas kādas citas ne mazāk svarīgas vai pat svarīgākas pazīmes.

ASV Holšteinas asociācija, vērtējot vaisliniekus pēc kopējās vērtības (kopvērtējuma indekss – TPI), iekļauj paredzamo pārmantojamību (iedzimstamību) olbaltumvielām (PPolbv), paredzamo pārmantojamību taukiem (PPtaukiem), paredzamo pārmantojamību tipam (PPtipam), piena tipu (PTS), tesmeņa salikuma vērtējumu (TS), kāju un nagu vērtējumu (K un N), produktīvo dzīvi (PDz), somatisko šūnu skaitu (SŠS), vaislinieka meitu apaugļošanās koeficientu (MAK), vaislinieka meitu atnešanās vieglumu (MAV) un nedzīvi dzimušos teļus vaisliniekam (VNT) un tā meitām (MNT).

ASV Lauksaimniecības departaments (USDA) aprēķina peļņas indeksus, un šis indekss norāda paredzamo iegūstamo peļņu no govs tās dzīves laikā salīdzinājumā ar šķirnes vidējiem rādītājiem. Piena daudzuma peļņas indekss izveidots tiem piensaimniekiem, kuru piena pircējam nav būtiskas piena komponentes – olbaltumvielas un piena tauki. Siera peļņas indekss izveidots tiem piensaimniekiem, kuru piena pircējam ir būtiskas piena komponentes, tas ir,  olbaltumvielas un piena tauki.

 ASV Piena liellopu audzēšanas padome (CDCB) publiskoja informāciju par pakāpeniskām ģenētiskās bāzes izmaiņām, kas notiek ar piecu gadu intervālu. Buļļu un govju ģenētiskie novērtējumi 2020. gada aprīlī atspoguļos jaunākās ģenētiskās bāzes izmaiņas.  ASV Lauksaimniecības departaments secina, ka kopš iepriekšējās ģenētiskās bāzes maiņas pirms pieciem gadiem vairumam šķirnei raksturīgo pazīmju ir panākta ģenētiskā uzlabošanās. Holšteinas šķirnei ģenētiskās bāzes izmaiņas 2020. gadā nodrošinās aptuveni USD 231 peļņas indeksu (Net Merit index – apvieno piena liellopu ekonomiski svarīgās pazīmes vienā vērtībā). Iepriekšējā laika periodā (2015. gadā) peļņas indekss bija 184 ASV dolāri. Panākts populācijas ģenētiskās uzlabošanās ātrums, kas sasniegts ar paaudžu maiņas intervāla saīsināšanos (paaudžu maiņas intervāls ir vecāku vidējais vecums, kad piedzimst viņu pēcnācējs). Genoma selekcijas priekšrocība ir tā, ka nākamās paaudzes vecāku izvēle var notikt agrākā vecumā.

Lai gan genoma selekcija ļauj strauji paātrināt ģenētisko progresu, tas arī ir izraisījis strauju homozigotātes pieaugumu, kas nebūt nav tik vienprātīgi vērtējams Holšteinas govju populācijā. Samazinoties paaudžu maiņas intervālam, populācijās strauji pieaug dzīvnieku skaits, kuri tiek iegūti no vecākiem ar augstu ģenētisko novērtējumu. Tā kā vienas šķirnes indivīdi kļūst arvien radniecīgāki, šķirnē pieaug vidējais inbrīdinga (iekšaudzēšanas) koeficients, kas liecina par populācijas dzīvnieku radniecību. Laikā no 2000. līdz 2012. gadam ASV Holšteinas šķirnē vidējais inbrīdinga pieaugums gadā bija +0,12%, ko uzskatīja par saprātīgu ikgadēju pieaugumu, jo neliels vidējais inbrīdinga pieaugums ierobežotā populācijā ir neizbēgams.

Tomēr vidējais inbrīdinga pieaugums kopš genoma selekcijas uzsākšanas 2008./2009. gadā pieaug, un no 2013. līdz 2016. gadam pieauga līdz +0,25% (ikgadējā pieauguma divkāršošanās).

Pēdējos trīs gados inbrīdinga pieaugums bija līdz +0,40%. Šādi inbrīdinga pieauguma tempi nav mazi.

2. tabula. Holšteinas šķirnes jaunbuļļu inbrīdinga palielināšanās no 2012. līdz 2019. gadam

Avots: ASV Piena liellopu audzēšanas padome

Buļļiem, kas dzimuši 2019. gadā, vidējais inbrīdinga koeficients ir 13,7%. Līdz ar to šis jaunbuļļu inbrīdings iezīmē Holšteinas šķirnes gēnu kopas sašaurināšanos. Tādēļ zinātnieki iesaka, ka reizi paaudzē katrā populācijā (īpaši mazajās populācijās) būtu nepieciešams noskaidrot vidējo inbrīdingu.

Nākotnē pēc genoma novērtēto piena liellopu izmantotais vaislas bioprodukts (sperma, embriji) ir pilnībā globāli. Ne bez pamata ir bažas, ka tuvā nākotnē neizbēgama ir ekonomiski nozīmīgu īpašību, tādu kā dzīvnieku veselība un auglība, pasliktināšanās. Pētījumos noskaidrots, ka minimālu ģenētiskā progresa samazinājumu var panākt, palēninot apritē ienākošo jaunbuļļu skaitu, kas ir izcilu vaislinieku dēli un kas nākuši no konkrētām govju ģimenēm.

Materiālu sagatavoja
Daina Jonkus, profesore, Dr. agr., Dzīvnieku zinātņu institūts, LLU Lauksaimniecības fakultāte,
Dainis Arbidāns, konsultants-eksperts veterinārmedicīnā, Lopkopības nodaļa, Latvijas Lauku konsultāciju un izglītības centrs