Genomisk selektion för köttraser -möjligheter och begränsningar

Genomisk selektion för köttraser-möjligheter och begränsningar

•November 2010

•Hans Stålhammar

•VikingGenetics

• Erfarenheter av genomisk selektion från mjölkraserna

Livets kod

Genomet består av cirka 3 miljarder baspar

Genomisk selektion, principskiss

4-16.000 tjurar54.000 SNP marköreroch med avelsvärden

Unga kandidater54.000 SNP markörer

utan avelsvärden

Genomisk modell-Värde för var och en av

markörerna

Genomiska avelsvärdenför kandidaterna

Hur långt har vi kommit?Alla ungtjurar är selekteradepå genomiska resultat!

• Januari 2008• 50K SNP-set från Illuminia friges

för kommersiell användning

• Augusti 2008• Alla Viking Holstein-ungtjurar

genomiskt testade

• Sommar 2009• Jersey och SRB/RDM använder

genomisk selektion

Validering för att beräkna säkerhet

Training

Test Prediction

Genotyper ×Genomic BVs

Fenotyper

Marköreffekter

GenotyperGenotyper

FenotyperFenotyper

Training

Test Prediction

Training

Test Prediction

Training

Test Prediction

Training

Test Prediction

Training

Test Prediction

“Nordisk” valideringsmetod

• “n << p” problem• Tusentals observationer, tiotusentals SNP-ar

• Hur bra är skattningen?

• Viktigt med validering

Statistisk utmaning

Säkerheter på skattade avelsvärden för Holsteintjur

Egenskap Härstamning DGV Brukstjur

Tid - Födelse 5 år

Mjölk 38 % 55 % 90 %

Fruktsamhet 22 % 56 % 60 %

Juverhälsa 25 % 50 % 70 %

D Banker dotter från I/S Rønhave

Osäkerhet i skattade avelsvärdenFör ett avelsvärde med 45 % säkerhet kommer 63 % av djuren ha ett ”sant” avelsvärdesom ligger mellan -5 och +5.

Antalet har betydelse!

Source: Goddard (2009)

Within-year R2 between EBV and DGV for: all bulls in the test data (Bull All), bulls with sire in reference(Bull Sire) and bulls without

sire in reference (Bull Nosire). – Combined RDC

Trait BullAll

BullSire(n=1786)

BullNosire (n=1949)

Trait BullAll

BullSire

BullNosire

Milk 0.27 0.31 0.23 Calving – direct 0.32 0.37 0.27

Fat 0.34 0.40 0.28 Calving - mat 0.26 0.29 0.21

Protein 0.22 0.25 0.18 Body 0.55 0.58 0.51

Yield 0.23 0.27 0.20 Feet and Legs 0.31 0.35 0.25

Udderhealth 0.28 0.31 0.26 Udder conf 0.38 0.39 0.26

Fertility 0.26 0.34 0.19 Milking ability 0.29 0.35 0.21

Other dis. 0.43 0.46 0.41 Temperament 0.33 0.42 0.20

Longevity 0.15 0.21 0.10 NTM 0.19 0.21 0.18

Average 0.30 0.35 0.25

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0 2 4 6

9

Tjurens ålder, år

Säkerhet NTM

GAV + härstamningsindex

Traditionell avkommeprövning

Genomisk selektion- kombinerade index

• EBV = Estimated Breeding Value, traditionella avelsvärden

• DGV = Direct Genetic Value, ”genomiska” avelsvärden

• GEBV = Genomic Enhance Breeding Value = EBV + DGV

Genomic selection – blended index

Det sanna avelsvärdet

Härstamnings- index = EBV

Direct Genomic Value

Genomic selection – blended indexes

Det sanna avelsvärdet

Härstamningsindex =EBV

Direct Genomic Value

Från kalv till ungtjur – Holstein/SRB

Alla födda kalvarscreenas

200 sätts in som ungtjurar

(1500-2000 doser)

15-20 används somGenVikPLUS-tjurar

1.200 väljs ut på NTM,och testas genomiskt

300 köps inbaserat på

GAV-resultat

• Två egenskaper: avkastning och hälsa

Balanced Breeding

020406080100120140160180200

Avkastning Hälsa Totalindex

EBV

DGV

GEBV

19

Genetiskt framsteg – r2=0.4

Relative genetic level

0

50

100

150

200

0 5 10 15 Year

Turbo

Pre-selection

Control

• Från urval mellan familjer till urval inom familjer

Traditionell BLUP Genomisk avelsvärdering

Inavel och genomisk selektion

Helsyskon-grupp 1 Helsyskon

-grupp 2 Helsyskon-grupp 1

Helsyskon-grupp 2

Minskad inavel ?! (r2=0.4)

Inavel

0%

1%

2%

3%

4%

5%

6%

7%

0 1 2 3Generation

Control

Pre-selection

Turbo

• Möjligheter för köttraser med Genomisk Selektion

• Behöver vi en referens population bestående av tusentals genotypade tjurar med hög säkerhet på skattade avelsvärden?

• En referenspopulation per ras?

• Har vi speciella uppfödningsformer, samspel arv och miljö?

Markörbaserad selektion/ marknadsföring

• Det har under flera år funnits kommersiella markörbaserade tester för köttraser.

• Stora på denna marknad är Igenity och Pfizer.

• Testerna har grundat sig på ett mindre antal markörer (3-65) och resultaten är framtagna för framförallt nordamerikanska och australiensiska förhållanden, djurmaterial och uppfödningsformer.

• Egenskaper som markörbaserade avelsvärden har beräknats för bland andra: tjockleken på underhudsfettet, marmorering, klassning, ryggmuskelyta, daglig tillväxt, kvigfruktsamhet, överlevnad, kalvningar och temperament.

Markörbaserad selektion/ oberoende utvärdering

• Utvärdering skall ske på ett annat djurmaterial än det som ingår i den första beräkningen.

• US National Beef Cattle Evaluation Consortium (NBCEC) är ett exempel på en organisation som har genomfört oberoende utvärderingar av markörset.

• Använder nya referenspopulationer

• Beräknar regressionskoefficienter för testen, resultat när 1 är bäst

• Beräknar signifikans för testen, P< 0,05

• Resultaten kan ibland vara svåra att tolka och signifikanta skillnader behöver inte alltid innebära att vi kan få en ”praktisk” användning av resultaten.

1) Hur lika är vår nötkreatursraser?Angus, Röd Angus, Hereford, Charolais och Limousin

Antal markörer i testpanelen

Antal markörer Avstånd i baspar Användning

200 15 000 000 Inom familj, major gene

50 000 60 000 Inom ras (-grupp)

600 000 5 000 Mellan raser

Genen3 000 000 000 baspar

1 Hur stor del av variationen förklarar genen

Genomisk selektion, köttraser

• De stora företagen som tidigare har varit aktiva inom markörbaserade tester bygger nu upp referens- populationer som är typade med 50 000 markörer.

• Återigen består materialet av djur från Nordamerika och Australien.

• American Angus Association och Igenity har ett samarbete med genomiskt ”förstärkta” avelsvärden för: fettjocklek, marmorering, klassning, ryggmuskelyta, daglig tillväxt, kvigfruktsamhet, överlevnad, kalvningar och temperament.

• Sammanvägning av avelsvärden och markörinformation till ett avelsvärde.

• Möjligheter för köttraser med Genomisk Selektion

• Behöver vi en referenspopulation bestående av tusentals genotypade tjurar med hög säkerhet på skattade avelsvärden?

Ja, vi behöver en stor referenspopulation. Ju högre säkerhet som de DNA-typade djuren har ju bättre. Därför är tjurar bättre än kor och semintjurar bättre än gårdstjurar.

Kan vi samarbete med andra länder för att skapa en referenspopulationen? Fenotyper via Inter Beef?

Regelbundna uppdateringar av genomiska resultat för redan DNA-typade djur.

• Möjligheter för köttraser med Genomisk Selektion

• En referenspopulation per ras?

• Om vi använder en testpanel med 50 000 markörer kan vi bara arbete inom ras (-grupp). Hereford och Angus är egna grupper. Kanske kan Charolais och Limousin hanteras tillsammans? Hur gör vi med de andra raserna?

• Provtagning: blodprov på djur i fält och semindos för AI-tjurar. (Lagra blodprov för senare analyser?)

• Möjligheter för köttraser med Genomisk Selektion

• Har vi speciella uppfödningsformer samt samspel arv och miljö?

• När man använder utländska kommersiella DNA-paneler får man även svar i utländska resultat, dvs klassificering, marmorering och mörhet på t. ex. en USA skala. Hur väl detta stämmer med svensk förhållanden vet vi inte?

• För att hålla nere kostnaden i fält kommer antagligen inte kommersiella prov analyseras med 50 000 markörer. Analyserna förväntas trots detta att få en hög säkerhet under utländska förhållanden.

Tack för intresset