doi: 10.15389/agrobiology.2022.6.1055rus
УДК 636.2.033:577.21:57.087
Исследования проведены при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. регистрационный номер темы Государственного задания № FGGN-2022-0011.
CИСТЕМА ОЦЕНКИ МЯСНОГО СКОТА ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОРМА И ЭНЕРГИИ РОСТА НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ЦИФРОВЫХ И ГЕНОМНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ (обзор)
А.А. БЕЛОУС✉, А.А. СЕРМЯГИН, Н.А. ЗИНОВЬЕВА
Мясное скотоводство характеризуется существенно более высокими затратами корма на получение единицы продукции по сравнению с другими отраслями животноводства. Для большинства видов сельскохозяйственных животных селекция на повышение эффективности использования корма до недавнего времени была затруднена из-за сложности индивидуальной оценки этого показателя. В основном улучшение признака происходило косвенно, посредством селекции на повышение интенсивности роста и уменьшение содержания жира в тушах. В 1960-1980 годах компания «Förster-Technik GmbH» (Германия) разработала автоматические кормовые станции индивидуального откорма для учета данных о затратах энергии на рост и развитие животных, что позволило вывести показатель конверсии корма (feed conversion rate, FCR), который остается одним из основных параметров эффективности использования корма (K.R. Koots с соавт., 1994). FCR как признак генетического отбора не имеет важного значения из-за умеренной наследуемости (А.А. Сермягин с соавт., 2020; Crews D.N. с соавт., 2005). В связи с этим и благодаря данным с фидлотов в 1963 году была разработана новая альтернативная концепция показателя FCR — прогнозируемое остаточное потребление корма (residual feed intake, RFI). RFI — это индивидуальная характеристика животного, которая определяется по результатам тестового откорма (продолжительность от 70 до 84 сут) с ежесуточным учетом потребленного корма и прироста живой массы (R.M. Koch с соавт., 1963). Преимущество RFI в качестве характеристики эффективности использования корма совместно с FCR заключается в том, что отбор по отрицательному значению RFI даст возможность сократить потребление корма без ущерба для роста. Прогнозируемое остаточное потребление корма не зависит от продуктивности, роста и размера тела, что делает этот признак важным для включения в селекционный отбор (G. Acetoze с соавт., 2015; J.A. Archer с соавт., 2000; G.E. Carstens с соавт., 2002). Установлено, что RFI коррелирует с FCR (коэффициенты генетической корреляции варьируют от 0,45 до 0,85), но RFI не зависит от среднесуточного прироста (ADG) и метаболической массы тела (MWT) (B.W. Kennedy с соавт., 1993; P.F. Artur с соавт., 2001). Утверждение, что особи с одной и той же массой тела требуют разное количество корма для достижения одной и той же продуктивности, составляет научную основу для оценки RFI у мясного скота. Благодаря тому, что показатель RFI наследственно обусловлен (коэффициенты наследуемости варьируют от 0,08 до 0,49), ведется направленный поиск локусов количественных признаков (quantitative trait loci, QTL) при помощи методологии GWAS (genome-wide association studies). С 2000-х годов были разработаны и внедрены способы оценки племенной ценности сельскохозяйственных животных с использованием информации по большому числу SNP (single nucleotide polymorphism), основанные на принципе линейного моделирования. Линейные модели в зависимости от подхода к структурированию данных подразделяются на rrBLUP (оценка эффекта каждого маркера), GBLUP (оценка племенной ценности на основании геномного родства) и один из наиболее распространенных методов одношаговой оценки — ssGBLUP (модель оценки геномной племенной ценности, учитывающая геномное родство наряду с родословной); нелинейные байесовские методы включают BayesA и BayesB. Научные исследования с использованием полногеномного анализа ассоциаций позволили разработать программы геномной селекции и идентифицировать ряд SNP, ассоциированных с показателями эффективности использования корма. Так, обнаружены семь позиционных генов-кандидатов, которые ранее ассоциировались с эффективностью использования корма и энергией роста у разных видов сельскохозяйственных животных, а недавно были выявлены у крупного рогатого скота породы ангус. Проведенный анализ зарубежных исследований позволяет нам рекомендовать применение описанных методов как в научно-исследовательской работе, так и в производственных целях с перспективой включения указанных параметров в критерии геномной оценки мясного скота разных пород, разводимых на территории России.
Ключевые слова: эффективность использования корма, конверсия корма, прогнозируемое остаточное потребление корма, геномные технологии, полногеномное ассоциативное исследование, GWAS, мясной скот, свиноводство.
A.A. Belous✉, A.A. Sermyagin, N.A. Zinovieva
Beef cattle breeding is characterized by significantly higher feed costs per unit of output compared to other livestock industries. For most species of farm animals, breeding to improve the efficiency of feed use has been difficult until recently due to the complexity of the individual assessment of this indicator. The improvement of the trait occurred indirectly, through selection for an increase in the intensity of growth and a decrease in the fat content in carcasses. In 1960-1980, Förster-Technik GmbH (Germany) developed automatic feeding stations for individual fattening to account for data on energy costs for the growth and development of animals, which made it possible to derive the feed conversion rate (FCR), which remains one of the main parameters of feed efficiency (K.R. Koots et al., 1994). FCR as a trait is not important for genetic selection due to moderate heritability (A.A. Sermyagin et al., 2020; D.N. Crews et al., 2005). In this regard, and thanks to data from feedlots, in 1963 a new alternative concept for the FCR indicator, the predicted residual feed intake (RFI), was developed. RFI is an individual characteristic of an animal, which is determined by the results of test fattening (duration from 70 to 84 days), taking into account daily feed intake and live weight gain (R.M. Koch et al., 1963). The advantage of using RFI as a measure of feed efficiency in conjunction with FCR is that selection for a negative RFI will allow for reduced feed intake without compromising growth. In addition, the predicted residual feed intake does not depend on productivity, growth and body size, making it a trait that has a clear breeding value (G. Acetoze et al., 2015; J.A. Archer et al., 2000; G.E. Carstens et al., 2002). It has been established that RFI correlates with FCR (genetic correlation coefficients vary from 0.45 to 0.85), but RFI does not depend on average daily gain (ADG) and metabolic body weight (MWT) (B.W. Kennedy et al., 1993; P.F. Artur et al., 2001). The assertion that individuals of the same body weight require different amounts of feed to achieve the same performance provides the scientific basis for assessing RFI in beef cattle. Due to the fact that RFI is hereditarily determined (heritability coefficients vary from 0.08 to 0.49), a directed search for quantitative trait loci (QTL) is conducted using the GWAS (genome-wide association study) methodology. Since the 2000s, methods have been developed and implemented for assessing the breeding value of farm animals using information on a large number of SNPs (single nucleotide polymorphism), based on the principle of linear modeling. Linear models, depending on the approach to data structuring, are divided into rrBLUP (estimation of the effect of each marker), GBLUP (estimation of breeding value based on genomic relationship), and one of the most common modern one-step estimation method ssGBLUP (genomic breeding value estimation model that takes into account genomic relationship along with pedigree). BayesA and BayesB are applicable non-linear Bayesian models. Scientific studies using genome-wide association analysis have allowed the development of genomic selection programs and the identification of a number of SNPs associated with indicators of feed efficiency. Thus, seven positional candidate genes were found which were previously associated with the efficiency of feed use and growth energy in different types of farm animals, and were recently identified in Angus cattle. The analysis of foreign studies allows us to recommend the use of the described methods both in research work and for production purposes with the prospect of including these parameters in the criteria for genomic evaluation of beef cattle of different breeds bred in Russia.
Keywords: feeding efficiency, feed conversion, predicted residual feed intake, genomic technologies, genome-wide association search, GWAS, beef cattle, pig breeding.
ФГБНУ Федеральный исследовательский центр |
Поступила в редакцию |
