Kynbótaskipulag fyrir íslenska kúastofninn með erfðamengjaúrvali

Búið er að birta lokaskýrslu verkefnisins „Kynbótaskipulag fyrir íslenska kúastofninn með erfðamengjaúrvali - Samanburður mögulegra kynbótakerfa með tilliti til erfðaframfara og skyldleikaræktar“ á heimasíðu RML. Verkefnið var unnið á árunum 2024 til 2026 í samstarfi Ráðgjafarmiðstöðvar landbúnaðarins, Árósaháskóla, Landbúnaðarháskóla Íslands og VikingGenetics. Megnið af niðurstöðunum birtust í grein í nóvemberhefti vísindaritsins Journal of Dairy Science á síðasta ári. Skýrslan greinir frá niðurstöðum verkefnisins á íslensku ásamt því að fara yfir frekari greiningar og ræða niðurstöður út frá hagnýtingu fyrir kynbótakerfið og kostnaði.

Niðurstöður sýndu meðal annars að hömlulaus notkun á kyngreindu sæði til að fá kvígukálfa (X-sæði) í bestu kýrnar/kvígurnar getur dregið verulega úr erfðaframförum og aukið skyldleikarækt. Þetta er hægt að koma í veg fyrir með stýrðri notkun á sæði sem gefur auknar líkur á nautkálfum (Y-sæði) eða hefðbundnu sæði í allra bestu kýrnar, eða með innleiðingu á fjöldaegglosi og fósturvísaflutningum úr bestu kvígum hvers tíma til að framleiða sæðinganaut. Skynsamlegt væri að velja um það bil 20 sæðinganaut á ári úr hópi nálægt 500 arfgerðargreindra nautkálfa. Einnig sýna niðurstöðurnar skýrt að notkun heimanauta dregur úr erfðaframförum.

Bakgrunnur

Fyrir lokaðan búfjárstofn eins og íslenska kúastofninn er lykilatriði að varðveita erfðabreytileika og halda skyldleikarækt í lágmarki, á sama tíma og framleiðslugildi stofnsins er aukið með erfðaframförum í mikilvægum eiginleikum. Til þess að ná fram sem mestum erfðaframförum án þess að ganga of nærri erfðabreytileika þarf að samtvinna þessa þætti með vönduðu kynbótastarfi. Forsendur kynbótaskipulags fyrir íslenska kúastofninn hafa breyst mikið á síðastliðnum árum. Þar ber fyrst að nefna tilkomu erfðamengjaúrvals sem hefur þegar gerbreytt kynbótakerfinu þar sem naut eru valin lokavali byggðu á erfðamati (erfðamengjakynbótamati) frekar en að bíða niðurstaðna afkvæmarannsóknar. Annað atriði er að nú er einnig farið að bjóða upp á kyngreiningu sæðis sem getur haft áhrif á kynbótakerfið. Erlend kynbótakerfi fyrir mjólkurkýr hafa mörg tekið upp notkun á fjöldaegglosi og fósturvísaflutningum þar sem bestu kvígur hvers tíma samkvæmt erfðamati eru teknar til skolunar og fósturvísar úr þeim settir upp í staðgöngumæður. Þetta er möguleiki sem vert væri að kanna hér á landi. Helstu spurningar sem við reyndum að svara voru: 1) Hve marga nautkálfa á að kaupa á nautastöð árlega til notkunar í sæðingum? 2) Borgar notkun fjöldaeggloss og fósturvísflutninga sig til að fá fleiri kálfa undan bestu kvígunum fyrir kynbótakerfið? 3) Hvaða áhrif hefur víðtæk notkun kyngreinds sæðis á kynbótakerfið? 4) Hve marga nautkálfa þarf að arfgerðargreina til að velja nautkálfa inn á sæðingastöð?

Aðferðir

Til að reyna að svara þessum spurningum settum við upp hermilíkön af íslenska kúastofninum í forritinu ADAM. Stofninn sem búinn var til er 18.000 kúa stofn sem skiptist niður á 300 bú, 60 kýr á hverju. Hver gripur verður til við pörun nauts og kýr/kvígu. Úr verður naut- eða kvígukálfur, sem hefur kynbótagildi, eldist, er mældur, arfgerðargreindur, eignast afkvæmi og deyr eftir ákveðnum líkum og úrvalsskilyrðum. Við settum svo upp mismunandi kynbótakerfi og sviðsmyndir þar sem breytilegu þættirnir voru meðal annars fjöldi sæðinganauta, notkun heimanauta, notkun kyngreinds sæðis, beiting fjöldaeggloss og fósturvísaflutninga og fjöldi arfgerðargreindra nautkálfa. Samtals voru skoðaðar yfir 100 sviðsmyndir. Meginskrefin á einu ári í einfaldasta kynbótakerfinu sem var skoðað, hér nefnt grunnur, sjást á mynd 1. Önnur kynbótakerfi voru svo frávik eða viðbætur við þennan grunn. Í töflu 1 má sjá stutta samantekt á þeim kynbótakerfum sem sjást á mynd 2. Nánari útskýringar og niðurstöður um fleiri sviðsmyndir má finna í skýrslunni. Til að auðvelda samanburð á milli sviðsmynda var grunnkynbótakerfið með 20 sæðinganautum haft sem viðmiðunarsviðsmynd. Árlegar erfðaframfarir og skyldleikaræktaraukning á kynslóð  fyrir allar sviðsmyndir voru stöðluð þannig að niðurstöður fyrir viðmiðunarsviðsmyndina urðu 100.

Hæfilegur fjöldi sæðinganauta

Eins og sjá má á mynd 2 aukast erfðaframfarir og skyldleikarækt eftir því sem færri sæðinganaut eru notuð á hverjum tíma. Ef einungis voru valin 10 sæðinganaut á ári fór skyldleikaræktaraukning töluvert yfir 1,0% á kynslóð sem er ekki ásættanleg þróun í búfjárstofnum. Í sviðsmyndum þar sem notuð voru 20 eða 30 sæðinganaut var skyldleikaræktaraukning aftur á móti innan ásættanlegra marka. Miðað við þessar niðurstöður væri hæfilegt að miða við að u.þ.b. 20 sæðinganaut komi til nota á ári.

Það sést líka skýrt á niðurstöðunum að notkun heimanauta dregur úr erfðaframförum, en dregur einnig lítillega úr skyldleikaræktaraukningu. Heimanautanotkun er samt mjög ómarkviss leið til að draga úr skyldleikarækt, til dæmis getur lítilsháttar fjölgun nauta á sæðingastöð á hverjum tíma minnkað skyldleikarækt með mun minni áhrifum á erfðaframför.

Hömlulaus notkun kyngreinds sæðis getir dregið úr framförum

Á mynd 2 sést að Kyn-kynbótakerfið þar sem eingöngu var notað X-sæði í bestu kýrnar og kvígurnar, en hvorki Y-sæði né fjöldaegglos og fósturvísaflutningar, kom mjög illa út. Kyn með 10 nautum var sú sviðsmynd sem sýndi mesta aukningu skyldleikaræktar og Kyn með 30 naut var sú með minnstar árlegar erfðaframfarir. Ástæðan er skortur á nautkálfum undan úrvalskúm eða kvígum til að velja sem sæðinganaut þegar yfirgnæfandi líkur eru á kvígukálfi (við gerðum ráð fyrir 90% líkum) hjá betri helmingi kúa og kvígna sem er sæddur með X-sæði. Hins vegar ef Y-sæði var notað í tvær bestu kýrnar/kvígurnar í hverri hjörð samhliða notkun á X-sæði (kynbótakerfi KynY og HnKynY) voru áhrif kyngreinds sæðis jákvæð og erfðaframfarir urðu 5-6% meiri miðað við grunnsviðsmyndirnar. Notkun heimanauta á kvígur dró úr ávinningi Y-sæðisins.

Hægt að auka erfðaframför með æxlunartækni, en það má ekki kosta hvað sem er

Kyngreining á sæði gefur möguleika á hagræði á einstökum búum, svo sem með því að geta aukið verðmæti nautkálfa til kjötframleiðslu, til viðbótar við áhrif á kynbótakerfið þannig að sú fjárfesting þarf ekki að skila sér eingöngu í verðmætri erfðaframförum. Ef farið er að nota fjöldaegglos og fósturvísaflutninga (FEFF) skipulega til að reyna að keyra upp erfðaframför þarf aftur á móti að huga að kostnaði.

Niðurstöður sýndu að FEFF jók erfðaframför í stofninum miðað við grunnkynbótakerfin, óháð heimanotanotkun og fjölda sæðinganauta og án þess að auka skyldleikarækt úr hófi. Á mynd 2 má sjá niðurstöður fyrir tvö kynbótakerfi þar sem 25 úrvalskvígur voru látnar hafa fjöldaegglos á ári. Í verkefninu skoðuðum við einnig kerfi þar sem voru skolaðar 12 kvígur og 50 kvígur árlega. Því fleiri kvígur sem voru skolaðar því meiri varð árleg erfðaframför og voru áhrifin mest þegar farið var frá því að skola engar kvígur yfir í 12 kvígur. Innleiðing á FEFF felur hins vegar í sér töluverðan kostnað og gerðum við tilraun til að meta hvort sú fjárfesting myndi borga sig fyrir kynbótastarfið, bæði með því að kasta tölu á kostnað við FEFF og reikna út ávinning af aukinni erfðaframför á ári sem slíkt kerfi myndi hafa í för með sér. Niðurstöðurnar gáfu til kynna að það myndi líklega borga sig fyrir nautgriparæktina í heild að taka 10 til 20 bestu kvígurnar samkvæmt erfðamengjakynbótamati á ári í fósturvísaskolun og fá þannig 60 til 120 kálfa úr FEFF. Ávinningurinn yrði meiri ef notkun á kyngreindu sæði yrði mikil. Þannig væri líklega skynsamlegt að prófa að setja upp slíkt kerfi en meta verður hvort það borgar sig í raun þegar raun árangur og kostnaður liggur fyrir.

Arfgerðargreiningar eru annar þáttur sem kostar fjármuni í kynbótastarfinu og á að skila sér í erfðaframförum. Arfgerðargreiningar á kvígukálfum eru fyrst og fremst til að byggja upp viðmiðunarhóp þannig að erfðamatið verði öruggt, en við skoðuðum ekki þann þátt í þessu verkefni. Kostnaður við sýnatöku og arfgerðargreiningu á nautkálfum ætti aftur á móti að skila sér í auknum erfðaframförum og miðað við niðurstöður borgar sig að arfgerðargreina u.þ.b. 500 nautkálfa á ári til að velja um 20 sæðinganaut. Sú tala liggur nærri því sem hefur verið stefnt að síðustu misseri. Ef tekin væri upp notkun á fjöldaegglosi og fósturvísaflutningum til framleiðslu á sæðinganautum mætti fækka arfgerðargreindum nautkálfum, t.d. niður í 300.  

Lokaorð

Samantekið benda niðurstöður okkar til að framkvæmd kynbótastarfsins síðustu misseri eftir að erfðamengjaúrvalið hófst sé nærri því að vera eins og best verður á kosið til að ná erfðaframförum innan íslenska kúakynsins á sama tíma og erfðafjölbreytni þess er tryggð. Heimanautanotkun er þó alltaf svolítill dragbítur. Hvernig framleiðslu nautkálfa til að velja sæðinganaut úr samhliða notkun á kyngreindu sæði verður háttað er líka ekki að fullu útkljáð. Lausnirnar þar krefjast góðs samstarfs ábyrgðarfólks kynbótastarfsins og bænda, annað hvort með því að stýra notkun á sæði til að tryggja gott framboð nautkálfa undan bestu kúnum eða með því að bestu kvígur hvers tíma verði keyptar eða leigðar til að fá úr þeim fósturvísa.

Þórdís Þórarinsdóttir og Guðmundur Jóhannesson eru ráðunautar RML og Jón Hjalti Eiríksson er lektor LbhÍ.