Tehnologia ameliorarii taurinelor

TEHNOLOGIA AMELIORARII TAURINELOR

Tehnologia ameliorarii taurinelor reprezinta complexul dirijat de metode si tehnici aplicate in procesul de reproductie la taurine, prin care se realizeaza modificarea genotipica a populatiilor in succesiunea generatiilor, in directia utila omului. Ecuatia fundamentala a ameliorarii poate fi redata astfel:

P = G + E + I_GE

in care:

P - productia individuala sau fenotipul;

G - potentialul genetic sau genotipul;

E - conditiile de exploatare sau de mediu;

I_GE - interactiunea genotip-conditii de exploatare.

Ameliorarea potentialului genetic al taurinelor se poate realiza prin schimbarea structurii genetice a populatiilor, utilizandu-se metode si mijloace specifice (selectia, dirijarea imperecherilor). Aceasta are un caracter continuu, efectele genetice cumulandu-se in timp si manifestandu-se in conditii de exploatare optime.

1. DIRECTII SI OBIECTIVE ALE AMELIORARII TAURINELOR

Principalele particularitati biologice, cu implicatii in procesul ameliorarii taurinelor, sunt urmatoarele:- intervalul mare dintre generatii. Este definit ca varsta medie a parintilor la data obtinerii produsilor din descendentii retinuti la reproductie si este in medie de 5 ani. Reducerea duratei acestui factor se poate realiza prin marirea precocitatii (realizarea primei fatari la 24-27 luni), sporirea natalitatii la peste 90%, practicarea transferului de embrioni, reducerea mortalitatilor si reformei de necesitate la tineret;- determinismul genetic redus al principalelor caractere de productie si reproductie;- valoarea diferita, ca semn si intensitate, a unor corelatii intre principalele insusiri de productie. Principalele surse de progres genetic in ameliorarea taurinelor sunt: taurii amelioratori, selectia vacilor si reforma selectiva.

Taurii amelioratori. Folosirea insamantarilor artificiale, mai ales cu material seminal congelat, permite o intensitate mare a selectiei realizandu-se asa numita 'presiune de selectie prin tauri amelioratori'. Taurii induc progres genetic in proportie de 61-70% din care 43-52% prin fii si 18% prin fiice, iar vacile numai 30-39% din care 24-33% prin fii si 6% prin fiice.

Selectia vacilor poate fi facuta prin aplicarea a doua tipuri de programe de ameliorare:- Program de ameliorare cu selectia vacilor dupa performante proprii, specific fermelor de elita, care se bazeaza pe retinerea tuturor vitelelor si testarea primiparelor dupa performantele proprii la incheierea lactatiei sau dupa primele 100-120 zile de lactatie.- Program de ameliorare cu nucleu de prasila care se bazeaza pe realizarea progresului genetic numai prin vacile din lotul de prasila si care poate fi aplicat in fermele de productie.

Reforma selectiva care presupune eliminarea din efectiv a vacilor slab productive.

Directia de exploatare a taurinelor se reflecta in ponderea pe care o au cele doua productii principale, laptele si carnea. Avand in vedere aceste elemente, programele de ameliorare in tara noastra prevad consolidarea tipului mixt de taurine, pentru realizarea concomitenta a unor productii mari de lapte si carne, in conditii de economicitate ridicata.

Obiectivele ameliorarii necesita orientarea selectiei spre tipul de vaca cu o dezvoltare corporala mijlocie spre mare, o buna dezvoltare a ugerului si aptitudini foarte bune pentru mulsul mecanic, un potential genetic ridicat, precocitate buna, fertilitate ridicata, rezistenta organica deosebita.

2. ORGANIZAREA AMELIORARII TAURINELOR IN ROMANIA

La elaborarea si aplicarea programului de ameliorare a taurinelor participa o serie de institutii centrale si teritoriale cu caracter tehnico-stiintific si de productie, respectiv: Ministerul Agriculturii si Alimentatiei. Stabileste orientarile si liniile directoare in domeniul cresterii, exploatarii, ameliorarii si pastrarii sanatatii animalelor; Agentia Nationala de Ameliorare si Reproductie in Zootehnie (A.N.A.R.Z.). Elaboreaza, coordoneaza si aplica politica de stat in domeniul reproductiei si ameliorarii animalelor la nivelul intregii tari; Institutul de Cercetare si Productie pentru Cresterea Bovinelor Balotesti (I.C.P.C.B.). Fundamenteaza, elaboreaza si coordoneaza, sub raport stiintific, programul de ameliorare a taurinelor pe tara, in colaborare cu A.N.A.R.Z.; Intreprinderea pentru Testarea Reproducatorilor si Producerea de Material Seminal Congelat 'SEMTEST'-Balotesti, cu cele 6 complexe teritoriale, produce, prelucreaza, conserva si difuzeaza in teritoriu, prin O.R.S.A., materialul seminal congelat necesar actiunii de insamantari artificiale si organizeaza testarea dupa performante proprii, respectiv dupa descendenti.

3. MetodologiaB L U Pla taurine

In valorosul “Tratat de creStere a bovinelor” GEORGESCU Gh. si colab. in volumul IV - Ameliorare - partea 1-a arata ca metodele de evaluare genetica la taurine au evoluat de la inceputul secolului sub influenta combinata a progresului cunostintelor in genetica si statistica, in extinderea controlului performantelor si al cresterii mijloacelor informatiei disponibile.

Sofisticarea progresiva a acestor metode a facut din ce in ce mai delicata explicatia lor, atunci cand s-a trecut la utilizarea indecsilor valorii genetice. Teoria clasica a indecsilor de selectie aplicata la datele de baza cum ar fi abaterea performantelor obtinute fata de contemporani a devenit perimata deoarece corectia efectelor mediului era imperfecta, si progresul genetic adiacent nu era luat in considerare. Cea mai buna predictie liniara nedeplasata (BLUP - Best Liniar Unbiased Prediction) permite o evaluare simultana a efectelor genetice si de mediu.

Aparisia metodologiei B L U P are la baza limitele metodelor anterioare de evaluare genetica, dupa cum urmeaza: folosirea insamantarilor artificiale au drept rezultat obtinerea de fiice distribuite intr-un numar mare de ferme si ani fapt pentru care datele pot fi nebalansate; in practica, majoritatea cazurilor, variantele si covariantele sunt necunoscute; ca urmare a distributiei descendentei in timp si spatiu (ani si ferme) nu se cunoaste mediile observatiilor pe aceste efecte fixe; atunci cand conditiile de testare prezinta informatii inegale, metodele anterioare  B L U P nu pot fi folosite (atunci cand, in obiectivul selectiei sunt urmarite mai multe caractere, iar candidatii la testare nu prezinta toate informatiile despre aceste caractere); dificultatea esentiala a evolutiei genetice prin metoda compararii contemporanilor si indecsi de selectie constau in nevoia separarii obiective a efectelor genetice de efectele mediului.

Pentru a preciza dificultatile legate de compararea contemporanilor si pentru a defini un cadru de evaluare general fata de teoria indicelui de selectie, HENDERSON a dezvoltat o metoda statistica de evaluare simultana a efectelor fixe si aleatorii 'modelului mixt' definit ca cea mai buna predictie liniara nedeplasata B L U P.

Diferenta esentiala fata de teoria indicelui de selectie este ca se abandoneaza cunoasterea termenilor de referinta, fata de care se exprima ca abatere performantele indivizilor.

HENDERSON considera ca metoda B L U P reprezinta generalizarea indicelui de selectie pentru efecte fixe necunoscute. Autorul citat considera ca valoarea de ameliorare a unui reproducator se poate estima atat din informatiile primite de la grupa genetica din care face parte familia sa, cat si din informatiile care se obtin de la descendenta sa. Modelul liniar general poate fi prezentat intr-o notare matriciala astfel:

Y = X_b + Z_n + e

unde:

X si Z = matrici de incidenta pentru efectele fixe si intamplatoare;

b = vector al efectelor fixe necunoscute;

n = vector al efectelor intamplatoare necunoscute;

e = vector al erorilor reziduale.

Ecuatiile modelului mixt rezolvate prin metoda B L U P au fost aplicate pentru prima data unui model - tata, la Universitatea Cornell din S.U.A. din 1970, initial sub forma simplificata, neglijand inrudirile dintre tauri, dupa cum urmeaza:

Model - tata   Y_ijk = u + f_i + s_j +e_ijk

unde:

Y_ijk = performanta masurata a fiicei k, care apartine taurului j, realizata in mediul i;

u = media generala (efect fix);

f_i = alte efecte fixe;

s_j = efectul tatalui (efect randomizat);

e_ijk = eroarea reziduala.

Modelul - tata este valabil in urmatoarele conditii: taurii candidati la testare sa reprezinte o proba luata la intamplare, din aceeasi populatie, neselectionata si neconsangvinizata; taurii sa faca parte din aceeasi populatie; taurii sa nu fie inruditi intre ei si nici cu femelele partenere;   descendentii sa fie semifrati, strict pe linie paterna; femelele partenere sa fie de valoare genetica medie; fiicele sa aiba o singura performanta realizata.

In practica, majoritatea acestor ipoteze nu sunt adevarate, de aceea, in timp (odata cu progresele inregistrate in statistica, informatica si genetica cantitativa) s-au facut ajustari ale modelului tata in sensul ca s-au introdus efecte suplimentare, in functie de situatiile existente. Astfel, daca tauri candidati la testare, fac parte din populatii diferite, in model se va introduce ca efect fix grupa genetica din care face parte candidatul la testare. In acest caz modelul - tata poate fi rescris:

Y_{ijk (j)} = u +h_i + g_j + s_{k (j)} + e_{ijk (j}

unde:

g_j = efectul grupei genetice j care este factor fix;

s_{k (j)} = efectul aleator al taurului k, care face parte din grupa genetica j.

Din 1979, metodologia B L U P a fost aplicata unui model 'tata - bunic - matern', cu o abordare pe mai multe caractere incepand din anul 1982.

Modelul tata - bunic - matern poate fi scris:

Y_ikf = u + f_i + s_j + g_s + e_ijk

unde:

g_s = efectul bunicului matern

Incepand cu anul 1989, atat in S.U.A. cat si in Franta s-a trecut la metodologia evaluarii genetice pe baza unui model - animal. Cu toate ajustarile aduse modelul tata si tata - bunic - matern nu reprezinta decat o aproximare a situatiei reale. De aceea se prefera rescrierea modelului tata la nivel de individ, intrand astfel in discutie un model animal individual situatie in care, majoritatea ipotezelor simplificatoare ale modelului tata sunt abandonate.

Modelul animal individual poate fi scris:

Y_ij = + f_i + a_j + e_ij

In opozitie cu modelul tata, in analiza nu mai apare efectul tatalui, si apare direct individul care realizeaza efectiv performanta, respectiv fiicele. In notatie matriciala modelul animal individual poate fi rescris:

Y = X_b + Z _{a +} e

Modelul animal individual poate fi imbunatatit in continuare prin luarea in considerare a tuturor lactatiilor cunoscute ale unei vaci, putand fi rescris astfel:

Y_ij = + f_i + a_j + p_j + l_ij

unde:

a_j = valoarea genetica aditiva a vacii j;

p_j = valoarea genetica neaditiva + efectul de mediu permanent.

Metodologia B L U P a fost aplicata initial la modele simple pentru estimarea valorii de ameliorare a taurilor (model - tata sau tatal tatalui), actualmente se utilizeaza 'modelul animal' care permite evaluarea atat a masculilor si a femelelor cat si a ascendentilor parinti si descendentilor lor. Cand fiecare animal, realizator al performantei masurate, este reprezentat printr-o ecuatie, modelul detinut poarta numele de 'model - animal' sau 'model animal individual'. Marimea sistemului de ecuatii este egala cu numarul de efecte fixe considerate, la care se adauga numarul total de animale de evaluat. Pentru estimarea valorii genetice prin 'model animal', din punct de vedere teoretic, sunt disponibile trei surse de informatie. Astfel, pentru fiecare animal, valoarea genetica se poate obtine pornind de la:

performanta proprie;

valoarea genetica a ascendentei;

valoarea genetica a descendentei.

Metoda B L U P este fiabila prin factorii de corectie folositi si depinde ca precizie de calitatea informatiei brute (genealogie, performante si factori de variatie). De asemenea, aceasta metoda serveste la obtinerea unei ierarhizari corecte a taurilor pe scara internationala, acolo unde activeaza taurii si exista descendenti in mai multe tari. Pe plan mondial majoritatea tarilor folosesc  metodologia B L U P, dar metodele statistice variaza. Se folosesc diferite perioade de timp si populatii pentru definirea bazei genetice cu care se compara candidatii. Baza fixa poate fi foarte larga in timp si poate include diferiti ani.

In Romania, metodologia BLUP a fost adoptata si introdusa in practica ameliorarii de catre I. VINTILA si in special de catre I. C. DRAGANESCU si A. ALEXOIU in anul 1992, si a fost aplicata unui 'model tata' pentru un singur caracter si anume cantitatea de grasime pura pe lactatie normala. In Canada 'modelul animal' a fost introdus in anul 1989 si este utilizat atat pentru evaluarea taurilor cat si pentru evaluarea vacilor. Rezultatele obtinute constitue valoarea de ameliorare canadiana Animal^,s 'Estimated Transmiting Ability' sau ETA.

Sursele genetice de informatie in stabilirea  ETA sunt: valoarea genetica a parintilor, performanta proprie si valoarea genetica a descendentilor.

ETA = Parents^, Contribution + Animal^,s Contribution + Progeny Contribution.

Metodologia B L U P aplicata sub forma 'modelului animal' permite sa ne apropiem de o valoare ideala, trecand peste numeroase ipoteze implicite sau explicite ale metodelor precedente. Modelul animal nu este decat o etapa catre alte evaluari mai bune, care vor trebui sa utilizeze mai mult informatia de baza (controale lunare), sa integreze contributiile geneticii moleculare si a biotehnologiilor (selectia asistata de catre marcatori, transferuri de gene), sa se adapteze dezvoltarii noilor tehnici de reproductie (fecundatia 'in vitro', clonarea) si de a urmari evolutia schemelor de selectie si a tehnicilor de crestere.

Comertul international cu material seminal congelat si embrioni inregistreaza o continua crestere. Acest curent care imbina in mod eficient tehnicile “ traditionale” cu cele mai moderne metode, a dus la aparitia programelor de ameliorare care nu cunoaste granitele nationale. Ca rezultat, taurii testati dintre cei mai buni tauri din unele tari au o folosire atat in tara respectiva cat si in alte tari. Nu este usor a compara in mod corect rezultatele testarii obtinute intr-o tara cu cele din propria tara. Problemele care apar in evaluarea taurilor pentru uz international, pot fi prezentate pe scurt astfel: una din doua tari folosesc proceduri identice de evaluare a valorii de ameliorare a taurilor.

Unele tari folosesc compararea in turma (contemporane) in timp ce majoritatea folosesc metodologia BLUP la care variaza metodele statistice. Se folosesc diferite perioade de timp si populatii pentru definirea bazei genetice cu care se compara candidatii. Baza fixa poate fi foarte larga (cuprinzatoare) in timp si poate include diferiti ani: diferitele obiective de ameliorare sunt vizibile in timp ce multe criterii sunt luate in calcul pentru caracterele productive, de exemplu: lactatii diferite, productia de lapte si compozitia laptelui; diferitele influente ale mediului se pot ajusta in momentul estimarii valorii genetice. In unele tari se prezinta productia de moment in timp ce in alte tari se prezinta productia la echivalent de maturitate. Mai mult, testarea taurilor este exprimata in mod diferit, cum ar fi: capacitatea de transmitere sau valoarea de ameliorare, in valori absolute sau relative si in diferite unitati de masura ca: livre, kilograme sau BCA; sistemul si nivelul productiv difera in lume si acest lucru pune urmatoarea problema: aplicabilitatea rezultatelor testarii dintr-o tara in alta, de exemplu intre climatul tropical si cel subtropical sau intre sistemul de furajare intensiv si cel extensiv. PETERSON a gasit diferente semnificative ale interactiunii genotip - mediu pentru rasa Holstein din Canada si Noua Zeelanda; evaluarea continua a taurilor in toate tarile este posibila doar pentru a stabili daca aceeasi tauri sau fii lor sunt esantionati si evaluati in mod adecvat in tarile respective. Problema care apare in astfel de situatii este de a asigura o folosire aleatoare a taurilor si de a asigura fiicelor conditii de mediu asemanatoare in ambele tari. In ultimul deceniu, in acest domeniu s-a castigat multa experienta. S-au folosit un numar de tauri in mai multe tari din lume, iar rezultatele testarii obtinute in aceste tari pentru acesti tauri au fost comparate. Astfel, problemele descrise mai sus au fost demonstrate, fiind evident faptul ca rezultatele testarii, estimate cu o rezonabila acuratete, au aratat corelatii de ordinul 07 - 09, care sunt foarte apropiate de valorile asteptate. Oricum, este necesar a considera ca adaptarea folosirii randomizate a taurilor sau a modelelor statistice pentru evaluare sunt susceptibile de orice modificare in favoarea unei cat mai mari precizii. Este tot atat de important ca metodele de inregistrare, definire si evaluare a caracterelor sa fie armonizate, in dorinta de a facilita aparitia unor noi metode de evaluare a taurilor, vacilor si embrionilor pe plan international.