Цифровая генетика – ключ к успеху прибыльного животноводства

Автор: Андрей Иванович Рудь, д. с.-х. н., главный зоотехник-селекционер ООО «МитПром»

Перед многими отечественными свиноводческими хозяйствами стоит задача повышения производственных показателей. Основной фактор повышения — совершенствование генетического потенциала поголовья. Однако пока для этого приходится завозить животных из-за рубежа или обращаться к зарубежным генетическим компаниям. О перспективах развития современной селекции в России журналу «Рынок АПК» рассказал Андрей Иванович Рудь, доктор сельскохозяйственных наук, главный зоотехник-селекционер ООО «МитПром».

— Андрей Иванович, расскажите, пожалуйста, что такое цифровая генетика в животноводстве?

— Цифровая генетика — это селекция животных с использованием информационных технологий и точных математических инструментов. Несколько десятков лет назад оценка животного производилась на основе его собственных показателей. Такая оценка неточна, так как некоторые признаки, например многоплодие, имеют низкую степень наследуемости, и мы не обязательно получим такие же показатели у потомства. Однако современные методы селекции позволяют объединить в оценке животного не только показатели его собственной продуктивности, но и информацию о продуктивности его родственников, сделав корректировки на их возраст, удаленность по генеалогическому дереву, год, сезон и др. Таким образом, общий объем информации о каждом животном увеличивается в десятки раз.

Максимальный эффект дает объединение в оценке результатов зоотехнического учета и геномной оценки. Но это очень большой объем данных. Для обработки и анализа больших данных используются специальные технологии — BIG DATA. Благодаря большому объему используемой информации точность оценки существенно возрастает, и вероятность получения нужных показателей в следующем поколении увеличивается.

— Существует несколько основных факторов эффективности хозяйства: корма, содержание, ветеринария и т. д. Какую долю в достижении эффективности занимает селекция?

— В соответствии с законом ограничивающего фактора наибольшее влияние для организма имеет фактор, который максимально отклоняется от оптимального значения. Например, если животное не кормить — оно погибнет, если его поместить в критические температурные условия — оно тоже погибнет, и т. д. Поэтому нельзя точно определить процент влияния каждого фактора: все они должны быть оптимальными. В настоящее время потенциал дальнейшего улучшения производственных показателей за счет совершенствования технологии кормления и содержания практически исчерпан. Дальнейшее улучшение производственных показателей происходит в первую очередь за счет селекционной работы с животными.

— Какое влияние на селекцию животных оказывают такие факторы, как характеристика стада, особенности года, пол?

— В цифровой генетике эти факторы оцениваются как поправочные коэффициенты. Особенности года — это фактор внешней среды, влияющий на показатели продуктивности. Пол животных — тоже фактор, и на него тоже делается поправка. Например, у свинок более медленный рост, чем у боровков, зато выход мяса, в среднем, выше. Так что эти факторы обязательно учитываются при объединении в оценке животных разного пола или выращиваемых в различные периоды времени.

— Будут ли отличаться генетические индексы животных одной породы, выращиваемых в разных странах или в разном климате?

— Не только в разных странах, но и в одной стране в условиях одного хозяйства в разные периоды времени условия выращивания свиней изменяются достаточно существенно. Например, когда вынуждены снижать питательность комбикормов для удешевления кормовой корзины. Или когда под влиянием различных факторов может измениться микроклимат в помещении. Такие изменения касаются всех животных, а не какой-то отдельной особи, поэтому поправка идет в целом на периоды с учетом возраста животных.

Структура селекционных индексов определяется целями селекции. Поэтому в различных генетических компаниях они имеют свои особенности. По каждой породе или товарному поголовью свиней разработаны целевые стандарты по каждому признаку. Если стандарт достигнут, то признак из индекса исключают или снижают его вес в структуре индекса. Иногда происходит замена доли одного признака в индексе другим, который в сложившихся условиях обеспечит лучший экономический эффект. Например, если достигнута оптимальная толщины шпика у молодняка, то этот показатель из индекса исключают. Цели селекции определяются экономическим эффектом и местными особенностями в регионе.

— Имеется ли различие в подходах к племенной оценке у стран или отдельных ученых?

— В 1948 году в США доктор Чарльз Рой Хендерсон разработал методику оценки статистических данных для животноводства BLUP. Первая публикация о ней датируется 1953 годом и опубликована в журнале «Biometrics». Аббревиатура BLUP складывается из первых букв словосочетания Best Linear Unbiased Prediction (метод наилучшего линейного несмещенного прогноза).

BLUP позволяет измерять и прогнозировать племенную ценность стад домашних животных, делая корректировки на воздействие внешней среды или других факторов (пол, возраст, стадо и др.). По сути, это — система многофакторной оценки, с помощью которой измеряются генетические различия между стадами в целом и отдельными животными в частности. Другими словами, это рейтинг, выраженный в виде статистического индекса, используемый селекционерами при отборе племенного скота с целью улучшения общего качества поголовья.

Метод BLUP позволяет рассчитывать прогнозируемое отклонение продуктивности по каждому селекционному признаку в следующем поколении. Но как комбинировать различные признаки в индексе, что учитывать, а что нет — это уже вопросы методологии. Она различается в разных странах и у разных генетических компаний. Методология крайне важна, т. к. от нее зависит эффект селекции — сможете ли вы за определенное время улучшить показатели вашего стада, останетесь на прежнем уровне или ухудшите их. Поэтому методология селекции — крайне закрытое направление. От эффективности селекции зависит конкурентность племенных животных на рынке и, как следствие, физическое существование компании.

— Составит ли селекция на основе анализа генома животных конкуренцию традиционным статистическим селекционным методам оценки?

— Уже составляет. Поэтому разработаны методы, в которых геномные методы оценки комбинируются с традиционными методами, и по этой комбинированной методике проводится отбор животных. В среднем примерно 50-60% эффекта получают за счет метода BLUP, а 40% — за счет геномной оценки. За геномной оценкой большое будущее, но пока эти методы используются одновременно.

— Готовы ли специалисты российских хозяйств использовать современные методы селекции?

— Здесь нужно разделить два вида деятельности — производство результатов оценки и их использование. Если мы говорим об использовании, то ничего сложного в этом нет: на основании оценки (по величине индекса) выстраивается ранжированный ряд животных, чем выше у каждого из них индекс, тем более оно эффективно для чистопородного разведения. А вот производить оценку самостоятельно — гораздо сложнее. Здесь уже нужны специальные подходы, программы, квалификация, весь набор инструментов — начиная от программного обеспечения и заканчивая специалистами, которые могут его применять.

— В этом мы отстаем от мира?

— В России, как правило, BLUP-оценку проводят зарубежные компании. Они присылают индексы, по которым производится отбор. Что в этих индексах — это вопрос методологии, которая, повторю, максимально закрыта. Многие иностранные компании пошли по пути создания репродукторов или генетических центров на территории России. То есть животные выращиваются в нашей стране, но контроль и ядро селекционной работы в ведении иностранцев или российских специалистов, использующих зарубежные инструменты. А чтобы разрабатывать индексы самостоятельно, а не получать от зарубежных компаний, нужны, во-первых, специальные программы, в которых реализован метод цифровой оценки BLUP, а во-вторых — специальные исследования, призванные определить надежность этой оценки. Но собственную методологию сложно разрабатывать из-за отсутствия инструментов.

Так, еще 10-15 лет назад животных завозили из-за рубежа в огромных количествах, но за 3-4 поколения их производственные показатели ухудшались. Причина этого — в неправильной оценке потенциала: их оценивали по собственной продуктивности. Как следствие, через несколько лет приходилось завозить новых животных. А если у российских хозяйств появятся инструменты, с помощью которых можно оценивать потенциал животных самостоятельно, то показатели импортных животных не ухудшались бы со временем, а улучшались. Кроме того, можно было бы делать акцент на какие-то другие параметры, которые на Западе не распространены, но актуальны для России. Спектр возможностей откроется огромный. И как только инструменты генетической оценки у нас появятся, методология будет проработана достаточно быстро.

— Дают ли западные генетические центры гарантии точности оценки?

— Гарантий никто не дает, только рекомендации. Вы ими пользуетесь, а что получите в итоге — зависит от вас. При этом у нас в России есть собственные разработки, касающиеся точности оценки. В частности, моделирование отбора: можно оценить, как тот или иной вариант отбора себя покажет, будет эффективен или нет. Эта методика работает на уровне обработки данных большого массива, и ее эффективность проверена и доказана.

— И все-таки, есть ли в России компании, которые уже сейчас предлагают свиноводческим хозяйствам собственные инструменты оценки потенциала животных?

— Есть. Так, например, мы сотрудничаем с компанией МАТРИЦА, которая разрабатывает программы, с помощью которых можно проводить селекционную оценку племенного потенциала животных в самом хозяйстве, не обращаясь в зарубежные селекционные центры. В свою очередь, я оказываю методологическое сопровождение процессу разработки и использования этих инструментов. Наша цель состоит в том, чтобы каждое предприятие могло проводить оценку на своей территории, и специалисты могли сами конструировать индексы для достижения максимального эффекта. Например, сколько поколений предков закладывать в оценку? Какие варианты привлечения родственников к оценке являются максимально эффективными? Можно ли улучшить определенные показатели? Какой максимальный эффект можно получить от ужесточения отбора?

Это и есть та самая методология, которую зарубежные компании делают закрытой, а мы планируем сделать открытой. И тогда специалисты смогут проводить исследования на своем поголовье самостоятельно. Это позволит увеличить эффект селекции, значительно улучшить производственные показатели чистопородных животных и вывести Россию на лидерские позиции в области селекции и высокопроизводительного животноводства.