CC BY
61
УДК 636.2.082
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИХ КАЧЕСТВ КОРОВ НА ОСНОВЕ МЕТОДА BLUP
Е.Е. МЕЛЬНИКОВА1, соискатель (e-mail: mee_1982@ inbox.ru),
И.Н. ЯНЧУКОВ1, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник (e-mail: [email protected])
Н.А. ЗИНОВЬЕВА1, доктор биологических наук, академик РАН, директор (e-mail: [email protected])
С.Н. ХАРИТОНОВ12, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник (e-mail: [email protected]) всероссийский научно-исследовательский институт животноводства имени академика Л.К. Эрнста, п. Дубровицы, 60, Подольский р-н, Московская обл., 142132, Российская Федерация
2Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева, ул. Тимирязевская, 49, Москва, 127550, Российская Федерация
Резюме. Исследования проводили с целью разработки и апробации метода повышения точности оценки генетических качеств коров по признакам молочной продуктивности на основе методологии BLUP. Для подмосковной популяции чёрно-пёстрого молочного скота были определены оценки продуктивной способности (оценки «с») и генетической ценности коров (оценки «G») по отдельным признакам молочной продуктивности на основе решения уравнений смешанных моделей (BLUP). Изучены взаимосвязи между различными оценками и абсолютными фенотипическими показателями исследуемых признаков за отдельные лактации, а также уровни стабильности этих оценок. Фенотипические показатели признаков молочной продуктивности коров за отдельные лактации характеризовались низким уровнем повторяемости (по удою r = от-0,13 до +0,49, по содержанию жира и белка в молоке r=от -0,07 до +0,41, выходу молочного жира и белка r=от-0,13 до +0,44, при Р от <0,95 до >0,999), а потому не могут считаться достаточно объективными параметрами племенной и продуктивной ценности особей. Результаты оценки продуктивной способности животных более стабильны (по удою r = от+0,45 до +0,95, по содержаниюжира и белка в молоке r=от+0,71 до +0,97, по выходу молочного жира и белка r=от + 0,43 до +0,96, при P>0,999) и могут служить надёжным показателем продуктивной ценности коров по анализируемым признакам по результатам 2-х лактаций. Оценка генетических качеств маточного поголовья - самая точная и стабильная (по удою r=от+0,70 до +0,95, по содержанию жира и белка в молоке r=от +0,80 до +0,98, по выходу молочного жира и белка r=от + 0,67 до +0,97, при P>0,999) из сравниваемых показателей и может быть использована в качестве основы комплексной оценки животных по основным признакам молочной продуктивности уже по результатам 1-йлактации. Уровень достоверности коэффициентов повторяемости анализируемых показателей в исследованиях считали значимым (при P>0,999) для модуля значений коэффициентов: по результатам 2-х лактаций -более 0,04; 3-х лактаций - более 0,07; 4-х лактаций - более 0,11; 5-ти лактациям - более 0,26.
Ключевые слова: оценка племенной ценности, генетическая оценка коров, оценка продуктивной способности, метод BLUP. Для цитирования: Эффективность определения генетических качеств коров на основе метода BLUP/Е.Е. Мельникова, И.Н. Януч-ков, Н.А. Зиновьева, С.Н. Харитонов//Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. №11. С. 94-96.
Эффективность производства животноводческой продукции зависит от большого числа разнообразных факторов, один из которых - уровень генетического потенциала разводимых животных. По ряду объективных причин наиболее трудоёмкий и сложный процесс в общем комплексе селекционных мероприятий -определение племенной ценности молочного скота, в частности - маточного поголовья. Как показывает мировая практика, определение генетической ценности особей с достаточно высокой степенью надёжности обеспечивает применение метода BLUP [1].
Сейчас в России официальная оценка племенных качеств маточного поголовья сводится к измерению феноти-пических показателей их молочной продуктивности. Выбор лучших коров базируется на определении фенотипических значений по основному селекционному признаку (удой), с учётом их превосходства по качественным показателям молока (содержанию жира и белка) над заданными параметрами стандарта породы [2]. По свидетельству ряда учёных[1-6], сложившаяся система оценки и отбора животных осложняет проведение селекционных мероприятий с имеющимся поголовьем на популяционном уровне, а также препятствует развитию и освоению современных методов прогнозирования генетического потенциала животных, например, использованию геномной оценки.
Цель наших исследований - разработка и апробация метода повышения точности оценки генетических качеств коров по показателям молочной продуктивности на основе методологии BLUP за разное число лактаций.
Условия, материалы и методы. В мировой практике животноводства применяют различные генетико-статистические методы определения племенной ценности коров. Одной из наиболее эффективных считается оценка продуктивной способности коровы на основе BLUP-процедуры с последующим расчётом генетической ценности особи [1, 5, 7, 8]. Расчёт оценок продуктивной способности коров базируется на исключении из общей изменчивости каждого признака влияния временно действующих эффектов среды (эффектов «стадо-год-сезон»), маскирующих истинную генетическую ценность животного. Однако продуктивная способность коровы, помимо генетической составляющей общей изменчивости признака, включает в себя такие постоянно действующие эффекты среды (Ер), как влияние технологии выращивания телят,
Таблица 1. Повторяемость фенотипических значений признаков молочной продуктивности коров за отдельные лактации
Фенотипиче-ское значение признака в i-ю лактацию
Фенотипическое значение ка в i-ю лактацию
призна-
i = 2 (n=2261) P.
Удой за 305 дней, кг
Содержание жира в молоке, %
Выход молочного жира, кг
Содержание белка в молоке, %
Выход молочного белка, кг
+0,34*
+0,51*
+0,35*
+0,37*
+0,32*
i = 3 (n=917) P
4
(n=322) P
+0,18* +0,38*
+0,45* +0,54*
+0,17* +0,37*
+0,27* +0,33*
+0,17* +0,38*
+0,048 +0,19** +0,34**
+0,38** +0,36** +0,49**
+0,08 +0,14** +0,31**
+0,18** +0,15** +0,23**
+0,08 +0,19** +0,32**
i = 5 (n=53) P
-0,13 +0,13 +0,31** +0,49*** +0,27** +0,43*** +0,26* +0,41*** -0,13 +0,19 +0,13 +0,44*** +0,11 -0,07 +0,02 +0,20 -0,09 +0,13 +0,26* +0,40***
* - значение коэффициента достоверно при Р>0,95; ** -значение коэффициента достоверно при Р>0,99; *** - значение коэффициента достоверно при Р>0,999.
2
3
4
2
3
4
2
3
4
2
3
4
2
3
4
Таблица 2. Показатели повторяемости значений оценок продуктивной способности коров по исследуемым признакам молочной продуктивности*
Оценка продуктивной способности коров (с) за i лактаций Оценка продуктивной способности коров (с) за i лактаций
i = 1 (n=5730) с i i = 2 (n=2261) С 2 = .. . о><9 II i = 4 (n=322) С 4 i = 5, (n=53) С 5
Удой с
за 305 с
дней, кг с
с
Содержа- с
ние жира с
в моло- с
ке, % с
Выход с
молочного с
жира, кг с
с
Содержа- с
ние белка с
в моло- с
ке, % с
Выход с
молочного с
белка, кг с
с
+1,0
+1,0
+1,0
+1,0
+1,0
+0,75 +1,0
+0,85 +1,0
+0,75 +1,0
+0,79 +1,0
+0,74 +1,0
+0,61 +0,86 +1,0
+0,78 +0,93 +1,0
+0,62 +0,87 +1,0
+0,70 +0,89 +1,0
+0,59 +0,84 +1,0
* - значения коэффициентов достоверны при Р>0,999. адекватность генетических особенностей животных пара-типическим условиям в период их наиболее интенсивного роста и развития и др., то есть те эффекты, действие которых влияет на реализацию потенциальных возможностей животных в течение всей жизни.
Согласно методологии [7, 8], при определении генетических оценок (G) коров исключают влияние всех факторов среды (постоянно и временно действующих), искажающих истинные значения оценок, а также учитывают результаты оценки племенной ценности отцов коров.
Материалом для исследований послужила информационная база данных племенного молочного скота Регионального информационно-селекционного центра Московской области (РИСЦ «Мосплеминформ»). Оценку быков-производителей по продуктивности потомства проводили на основе принятого в Московской области уравнения BLUP [6]. Общий массив дочерей-первотёлок составил 19656 гол., общее число оцененных быков -143 гол., число эффектов «стадо-год-сезон» (HYS) - 623. Для генетической оценки коров были взяты сведения о животных пяти племенных заводов: ЗАО ПЗ «Барыбино», ЗАО ПЗ «Петровское», ЗАО ПЗ «Раменское», ЗАО СП «Аксиньино», ООО «Совхоз Архангельский». В работе использовали информацию о показателях таких признаков молочной продуктивности коров, как удой за 305 дней лактации, содержание жира и белка в молоке, выход молочного жира и белка за 2008-2013 гг.
Оценку племенной ценности коров рассчитывали на основе уравнения модели BLUP согласно методологии, разработанной C. Henderson и адаптированной B. Danell [7, 8, 9]. Оценку продуктивной способности (с) коров рассчитывали по формуле:
с = (T'T + Ia)-1{T' (y - Zs - Wh)}, (1)
где T'y - сумма значений оцениваемого признака продуктивности у коровы; T'Z - оценка племенной ценности отца; T'T - число учтённых лактаций коровы; T'W - оценка значений эффектов «стадо-год-сезон»; I - единичная диагональная матрица; a - коэффициент, связанный с представлением эффекта «корова» в исходном уравнении.
Генетическую оценку коров по молочной продуктивности вычисляли по формуле:
G, = s, + kc,, (2)
где в, - генетическая оценка коровы; ^ - племенная ценность отца; ц - продуктивная способность коровы; к - отношение генетической вариан-сы эффекта «корова» к общей вариансе этого эффекта.
Результаты и обсуждение. С целью определения наиболее объективного показателя племенной ценности животного по продуктивным признакам мы провели анализ повторяемости сравниваемых оценок. Так, для фенотипиче-ских показателей признаков (Р:) за отдельные лактации (табл. 1) наибольший уровень зависимостей отмечен в случае сопоставления показателей за смежные периоды. При этом величины корреляции по всем признакам могут быть охарактеризованы как положительные, среднего уровня (+0,34-+0,49 - по удою; +0,41-+0,54 - по содержанию жира в молоке; +0,31-+0,44 - по количествумолочного жира; +0,20+0,37 - по содержанию белка в молоке; +0,32-+0,40 - по количеству молочного белка, при Р>0,999).
Однако при исследовании более удаленных по времени лактаций (например, 1-ой и 3-ей, 1-й и 4-ой, 1-й и 5-ой) происходило существенное снижение взаимосвязи по всем показателям. Например, по признаку «удой» коэффициент корреляции уменьшался с +0,34 (при сопоставлении показателей за 1-ю и 2-ю лактации, при Р>0,999) до -0,13 (за 1-ю и 5-ю лактации, при Р<0,95). В связи с этим возникают сомнение в целесообразности Таблица 3. Повторяемость значений генетических оценок коров по признакам молочной продуктивности*
+0,55 +0,73 +0,89 +1,0 +0,74 +0,88 +0,95 +1,0 +0,56 +0,74 +0,91 +1,0 +0,69 +0,81 +0,92 +1,0 +0,51 +0,69 +0,89 +1,0
+0,45 +0,72 +0,88 +0,95 +0,80 +0,85 +0,93 +0,97 +0,53 +0,79 +0,89 +0,96 +0,71 +0,79 +0,84 +0,94 +0,43 +0,66 +0,87 +0,95
Генетическая оценка коров (G) за i лактаций
Генетическая оценка коров (G) за i лактаций
Удой за 305
дней, кг
Содержание жира в молоке, % Выход молочного жира, кг Содержание белка в молоке, % Выход молочного белка, кг
G2
G3 t
G
G1
G„
G
G
i = 1 i = 2 i = 3
(n = (n = (n =
5730) 2261) 917)
Gi G2 G3
+1,0 +0,85 +0,76
- +1,0 +0,91
- - +1,0
+1,0 +0,91 +0,87
- +1,0 +0,96
- - +1,0
i = 4 (n = 322) G
i = 5 (n = 53) G
+1,0
+1,0
+1,0
+0,87 +1,0
+0,89 +1,0
+0,88 +1,0
+0,79 +0,93 +1,0
+0,84 +0,94 +1,0
+0,80 +0,92 +1,0
+0,75 +0,78 +0,92 +1,0 +0,81 +0,92 +0,97
+1,0
+0,76 +0,81 +0,93 +1,0 +0,83 +0,90 +0,96
+1,0
+0,71 +0,81 +0,93 +1,0
+0,70 +0,73 +0,87 +0,95 +0,80 +0,88 +0,96
+0,98
+0,71 +0,86 +0,92 +0,97 +0,83 +0,87 +0,90
+0,96
+0,67 +0,79 +0,91 +0,96
* - значения коэффициентов достоверны при Р>0,999.
2
3
4
2
3
4
2
3
4
2
3
4
2
3
3
4
3
3
4
даже предварительного отбора животных по их феноти-пическим показателям за любую отдельную лактацию.
Анализ уровней повторяемости оценок продуктивной способности коров «с» (табл. 2) и их генетических оценок 6 (табл. 3) по исследованным признакам показал, что относительно высокой стабильностью отличались значения оценок «с», полученные по результатам 3-х лактаций (г = +0,84+0,93, при Р>0,999). В связи с чем уровень их корреляции позволил спрогнозировать продуктивную способность коров по результатам уже первых лактаций со следующей надежностью: 1-ой - +0,43-+0,85; 2-ой - +0,66-+0,93; 3-ей -+0,84-+0,95, при Р>0,999. По нашему мнению, указанные значения вполне стабильны и могут быть использованы для формирования селекционных групп коров-матерей в хозяйствах уже по результатам 1-й, а лучше 2-х лактаций.
Из всех исследованных характеристик коров (Р, оценки «с» и оценки 6) наибольшей стабильностью и повторяемостью отличалась генетическая оценка (6). Значения коэффициентов корреляции генетических оценок по анализируемым признакам изменялись от +0,67-+0,83 по показателям максимально удаленных (1-5) по времени лактаций (при Р>0,999) до +0,95+0,98 - по смежным лактациям (при Р>0,999).
Генетические оценки особей по признакам продуктивности позволяют надёжно оценивать племенные качества животных уже в раннем возрасте (по результатам первой законченной лактации, г =+0,70-+0,91, при р>0,999) и использовать полученные данные для определения ком-
плексной ценности особей при формировании группы потенциальных матерей быков. Окончательный отбор коров в селекционную группу матерей быков целесообразно осуществлять на основании значений генетических оценок, полученных по результатам 2-х (r = +0,78 - +0,96) или 3-х (r = +0,87 - +0,97, при Р>0,999) лактаций.
Выводы. Выявлены нестабильные значения коэффициентов повторяемости показателей фенотипических признаков коров за отдельные лактации, что делает нецелесообразным использование этих характеристик для оценки племенных качеств животных по признакам молочной продуктивности.
Уровень повторяемости оценок продуктивной способности коров свидетельствует о том, что рассчитанные оценки «с» дают возможность объективно оценивать продуктивный потенциал животных по результатам одной - двух законченных лактаций и, следовательно, принимать решение об их дальнейшем использовании в системе племенной работы отдельного стада.
Из всех проанализированных оценок (для исследованных признаков) наиболее высокие и стабильные значения коэффициентов повторяемости выявлены при сопоставлении генетической ценности коров. Генетические оценки «G» племенных качеств коров по отдельным признакам молочной продуктивности могут быть использованы с высоким уровнем надёжности в качестве основы комплексной оценки животных по продуктивным признакам по результатам 1-й лактации.
Литература.
1.Кузнецов В.М. Разведение по линиям и голштинизация: методы оценки, состояние и перспективы//Проблемы биологии продуктивных животных. 2013. 41 с.
2. Использование метода BLUP Animal Model в определении племенной ценности голштинизированного скота Ленинградской области/К.В. Племяшов, В.В. Лабинов, Н.Р. Рахматулина, Е.И. Сакса, М.Г. Смарагдов, А.А. Кудинов, А.В. Петрова // Молочное и мясное скотоводство. 2016. №1. С.2-5.
3. Сермягин А.А., Сельцов В.И. Моделирование и оценка лактационной деятельности коров //Достижения науки и техники АПК. 2015. №1. С. 42-45.
4. Перспективы использования оценки геномной племенной ценности в селекции молочного скота/А.А. Сермягин, Е.Н. Нарышкина, Т.В. Карпушкина, Н.И. Стрекозов, Н.А. Зиновьева // Молочное и мясное скотоводство. 2015. № 7. С. 2-5.
5. Современные проблемы оценки племенных качеств быков-производителей/ С.Н. Харитонов, И.Н. Янчуков, А.Н. Ермилов, А.А. Ермилов // Генетические ресурсы ОАО «Московское» по племенной работе» / под ред. Тихоновой Т.Н. и др. М.: ОАО «Московское» по племенной работе», 2015. С. 14-17.
6. Янчуков И.Н. Научно-практические основы системы племенной работы с молочным скотом на региональном уровне управления: дисс. ... докт. с.-х. наук. М., 2011. 345 с.
7. Bourdon R.M. Understanding animal breeding. USA: Prentice Hall Release Date, 2011. 483 p.
8. Danell В. Programming strategy to construct and solve mixed model equations. Uppsala: издательство, 1989. 133 p.
9. Henderson C.R. Application of linear models in Animal Breeding. - University of Guelph. 1984. 544 p.
EFFICIENCY OF ESTIMATIONS OF COW'S GENETIC PROPERTIES BASED ON BLUP PROCEDURES
E.E. Mel'nikova1, I.N. Yanchukov1, N.A. Zinovieva1, S.N. Kharitonov12
'All-Russian Research Institute оf Animal Husbandry named after Academy Member L.K. Ernst, Dubrovitzy, 60, Podolskii r-n, Mosk-ovskaya obl., 142132, Russian Federation
2Russian State Agrarian University - K.A. Timiryazev Moscow Agricultural Academy, ul. Timiryazevskaya, 49, Moskva, 127550, Russian Federation
Summary. The aim of the present study was the development and approbation of the procedure for an increase in the accuracy of estimation of breeding qualities of cows for milk production on the basis of the BLUP method. For the Moscow population of Black-and-White dairy cattle, it was determined the evaluations of producing ability and genetic value based on the solution of equations of mixed models (BLUP-procedure) for single milk production traits. The interrelations between different estimations and absolute phenotypic indices of the characteristics studied for the separate lactations, as well as the levels of stability of these estimations, were studied. Phenotypic manifestations of milk productivity signs for the separate lactations are characterized by the low level of repeatability (r is from -0.13 to +0.49 for milk yield; r is from -0.07 to +0.41 for milk fat and protein content; r is from -0.13 to +0.44 for milk fat and protein output; P is less than 0.95 or more than 0.999). So they cannot be considered as the sufficiently objective index of pedigree and productive value of animals. The results of evaluating the productive ability of animals are more stable (r is from +0.45 to +0.95 for milk yield; r is from +0.71 to +0.97 for milk fat and protein content; r is from +0.43 to +0.96 for output of fat and protein; P is more than 0.999) and they can serve as the reliable index of productive value of cows according to the results of two lactations. The estimation of genetic characteristics of a breeding stock is the most precise and stable of the compared ones (r is from +0.70 to +0.95 for milk yield; r is from +0.80 to +0.98 for milk fat and protein content; r is from +0.67 to +0.97 for output of fat and protein; P is more than 0.999). It can be used as the basis of the complex assessment of animals on the main characteristics of milk productivity according to the results of one lactation already. Authenticity level of the coefficients of repetition of the analyzed characteristics was considered significant (with P more than 0.999) for the modulus of the values of the coefficients: according to the results of two lactations - more than 0.04; three lactations - more than 0.07; four lactations - more than 0.11; five lactations - more than 0.26. Keywords: estimation of breeding value, genetic estimation of cows, producing ability evaluation, BLUP procedure. Author Details: E.E. Mel'nikova, applicant (e-mail: [email protected]); I.N. Yanchukov, Dr. Sc. (Agr.), chief research fellow (e-mail: [email protected]); N.A. Zinovieva, Dr. Sc. (Biol.), member of the RAS, director (e-mail: [email protected]), S.N. Kharitonov Dr. Sc. (Agr.), chief research fellow (e-mail: [email protected])
For citation: Mel'nikova E.E., Yanchukov I.N., Zinovieva N.A., Kharitonov S.N. Efficiency of Estimations of Cow's Genetic Properties Based on BLUP Procedures. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2016. V. 30. No. 11. Pp. 94-96 (in Russ.).
