Arfgreiningar og erfðamengjakynbótamat

Í þessari grein er meiningin að fjalla stuttlega um breytingar í ræktunarstarfinu í naut griparækt með tilkomu erfðamengjaúrvals og venjubundnum arfgreiningum á kálfum.

Fyrst er að nefna að erfðamengjaúrval felur í sér aðra aðferð við að meta kynbótagildi.

Á 20. öld voru þróaðar aðferðir til þess að meta kynbótagildi, það er virði gripa til undaneldis, með því að nýta skyldleika samkvæmt ættartölu, og mælingar á gripnum sjálfum og ættingjum. Straumhvörf urðu þegar svokallaðar BLUP (e. best linear unbiased prediction, ísl. besta línulega óbjagaða spá) aðferðir voru teknar í notkun á 8. og 9. áratug síðustu aldar.

Árið 1993 var BLUP einstaklings- líkan síðan tekið í notkun í íslenska kúastofninum, og byggði það á vinnu Ágústs Sigurðssonar.

BLUP einstaklingslíkan var síðan notað allt fram til þess að erfðamengjakynbótamat (e. genomic estimated breeding value,
einnig kallað erfðamat) var tekið upp. Líkanið sem nú er notað hér á landi er þróun á BLUP einstaklingslíkaninu og kallast á ensku single step GBLUP, oft skammstafað ssGBLUP.

Munurinn felst í því að í stað þess að ættartala sé notuð til að reikna skyldleika gripa, þá eru upplýsingar frá ættartölu og arfgreiningum sameinaðar. Í doktorsnámi mínu gerði ég samanburð á öryggi hefðbundna kynbótamatsins (byggt á ættartölu og nýja erfðamengjakynbótamatsins (byggt á ættartölu og arfgrein-ingum). Þær niðurstöður hafa verið birtar í ritrýndu vísindatímariti og sýndu að erfðamengjakynbótamatið gaf töluvert hærra öryggi en það hefðbundna.

Munur á erfðamengjakynbótamati og hefðbundu kynbótamati

Í grundvallaratriðum er erfða- mengjakynbótamat og hefðbundið kynbótamat sama hugtakið. En þó eru ákveðin atriði sem þarf að haga hugfast við túlkun þess, einkum hvað varðar öryggi matsins. Fyrst er að rifja upp nokkur hugtök sem bændur ættu að kunna skil á. Kynbótamat er mat á kynbótagildi einstaks grips.

Öryggi kynbótamatsins er síðan fylgni milli kynbótagildis gripsins og kynbótamatsins. Með engar upplýsingar um gripinn sjálfan eða ættingja er öryggið 0, en öryggið nálgast 1 með auknum upplýsingum. Bestu mögulegu upplýsingar eru afkvæmaprófanir þegar mörg hundruð eða mörg þúsund afkvæmi hafa verið mæld. Í slíkum tilvikum er kynbótamatið metið með nær 100% vissu og öryggi nálægt 1.

Öryggi kynbótamats mótast einnig mjög af arfgengi eiginleika; því hærra arfgengi, því hærra öryggi. Kynbótamat grips sem hefur engar eigin mælingar er meðaltal kynbótamats móður og föður, kallað foreldrameðaltal. Foreldrameðaltalið hefur aldrei hátt öryggi, vegna þess að það byggir eingöngu á upplýsingum frá ættingjum en ekki neinum upplýsingum frá gripnum sjálfum.

Öryggi kynbótamats hjá arfgreindri og ekki arfgreindri kvígu

Í núverandi kynbótamatskerfi er erfðamengjakynbótamat reiknað fyrir bæði arfgreinda og ekki arfgreinda gripi. En hvort gripurinn er arfgreindur skiptir sköpum fyrir öryggi matsins.

Hugsum okkur kvígu sem ekki er enn farin að mjólka og hefur því enga mælingu fyrir nyt. Ef gripurinn er ekki arfgreindur, þá byggir erfðamengjakynbótamat hennar einungis á meðaltali foreldra. Öryggi þess er svipað og öryggi foreldrameðaltals með hefðbundnu kynbótamati byggt á ættartölu. Ef gripurinn er arfgreindur, þá bætast upplýsingar við fyrir kynbótamatið og öryggið hækkar.

Það má segja, með nokkurri einföldun, að arfgreiningin meti hversu vænlegar samsætur gripurinn hefur hlotið frá foreldrum sínum og bætir þeim gögnum við kynbótamatið. Þegar kvígan byrjar að mjólka koma síðan meiri gögn. Þá fer að draga saman með öryg-gi erfðamengjakynbótamats og hefðbundins kynbótamats. Stærsti munurinn er því í kynbótamati gripa áður en þeir fá mælingar. Það er mikilvægt að bændur geri sér grein fyrir því að arfgreiningin skilar hærra öryggi á kynbótamati en foreldrameðaltalið. Sumir bændur eiga arfgreinda tvíkelfinga og þeir hafa sumir veit því athygli að kálfarnir fá ekki sama kynbótamat. Tvíkelfingar eru alsystkini og því með sama foreldrameðaltal. Arfgreiningin metur vænleika þess erfðaefnis sem hvor kálfur hefur fengið, og þær upplýsingar fara inn í erfðamengjakynbótamatið. Í sumum tilvikum er mikill munur á kynbótamati tvíkelfinga.

Öryggi kynbótamats hjá sæðinganautum

Hugsum okkur nú muninn á erfðamengjakynbótamati sæðinga- nauta og því kynbótamati sem var reiknað fyrir reynd og óreynd sæðinganaut í gamla afkvæmadómakerfinu.

Óreyndu nautin höfðu kynbótamat sem var einfaldlega foreldrameðaltal. Reyndu nautin höfðu hins vegar kynbótamat sem byggði á mælingum á nokkrum tugum dætra að lágmarki. Öryggi á kynbótamati þeirra var í kringum 0,9. Í nýja kerfinu eru nautkálfar valdir eingöngu á grundvelli arfgreininga og öryggið á kynbótamati þeirra er því einhvers staðar á milli öryggisins fyrir reynd og óreynd naut í gamla kerfinu.

Þetta þýðir að meiri líkur eru á að innbyrðis röðun nautanna breytist þegar dætur þeirra fara að mjólka. Það er því ekki vænlegt að veðja of mikið á sama nautið. Þegar öll kurl eru komin til grafar getur því verið að hæst metna sæðinganautið sé ekki það besta. Hins vegar vil ég undirstrika að fræðin kenna, og reynslan erlendis hefur sýnt án nokkurs vafa, að erfðaframfarir eru hraðari með erfðamengjaúrvali heldur en með afkvæmadómum. Ástæðan fyrir því er aðallega sú að erfðamengjaúrvalið styttir ættliðabilið verulega.

Arfgreiningin ekur öryggi verulega

Ég vil hnykkja á því að þó að öryggi erfðamengjakynbótamats sé lægra en öryggi afkvæmaprófaðra gripa, þá er öryggið mun hærra en öryggi foreldrameðaltalsins. Gögnin benda til þess að öryggið aukist um það bil 50% fyrir afurðaeiginleika þegar gripur er arfgreindur. Með aukinni gagnasöfnun verður erfðamengjakynbótamatið með enn hærra öryggi.

Erfðamengjakynbótamat sem bústjórnartæki

Hægt er að nota arfgreiningar á ýmsa aðra vegu en til að reikna erfðamengjakynbótamat. Erlendis hafa arfgreiningar orðið mikilvæg bústjórnartæki.

Meðal annars nota bændur erfðamengjakynbótamat til að velja kvígur til að selja, sæða með holdasæði og sæða með kyngreindu sæði. Kyngreint sæði er ekki á boðstólnum á Íslandi enn sem komið er, og óleyfilegt að sæða alíslenskar kvígur með holdasæði. En bændur ættu að íhuga erfðamengjakynbótamat þegar þeir kaupa og selja kvígur. Erfðamengjakynbótamat gefur mun betra mat á ágæti þessara gripa heldur en einfalt foreldrameðaltal.

Gagnleg erfðamörk

Þá er að nefna að arfgreiningaflagan sem er notuð á Íslandi hefur verið hönnuð sérstaklega fyrir mjólkurkýr. Því er að finna ýmis erfðamörk sem hafa áhrif á framleiðslueiginleika eða valda erfðagöllum.

Meðal annars eru erfðamörk fyrir hornalag, svartan lit og rauðan, og ákveðin mjólkurprótein. Það kostar þó nokkrar rannsóknir og tíma að sannreyna áhrif þessara erfðamarka í íslenska stofninum, áður en hægt er að birta þessar upplýsingar fyrir kýr og sæðinganaut. Með frekari rannsóknum verður vonandi hægt að finna áhugaverð erfðamörk fyrir íslenska stofninn og bæta þeim á arfgreiningaflöguna.

Rannsóknir með arfgreiningum

Enn má nefna mikla möguleika í rannsóknum. Með arfgreiningunum og gögnum úr skýrsluhaldi er hægt að leita að svæðum í erfðamengi íslenskra kúa sem hafa áhrif á framleiðslueiginleika, og víkjandi skaðlegum samsætum.

Nú er í gangi verkefni þar sem leitað er að svæðum sem valda fósturdauða eða dauðfæddum kálfum. Fyrstu niðurstöður benda til þess að slík meingen sé að finna í íslenskum kúm. Slíkar uppgötvanir hafa verið gerðar í mörgum erlendum kynjum og nú eru slíkar rannsóknir einnig að hefjast í okkar íslenska stofni.

Vonandi hefur þessi pistlingur eflt skilning einhverra á þeim breytingum sem hafa orðið á kynbótamatinu. Miklar breytingar hafa orðið á kynbótakerfinu og fleiri breytingar eru yfirvofandi með frekari rannsóknum og þróunarstarfi.