Lietuvoje nėra efektyvios pienininkystės strategijos, tai ir privertė dalį gamintojų trauktis iš šio verslo. Tačiau pieno kiekio kritimą, nepaisant karvių ir ūkių skaičiaus mažėjimo, vis dar galima suvaldyti – reikia didinti primilžius, mažinti kaštus ir kurti aukštesnę pieninių gyvulių pridėtinę vertę. Tam padėtų genominiai tyrimai.

Pieninių gyvulių pridėtinė vertė – tai ne tik pieno kiekis, bet ir gyvulio sveikatingumas, ilgesnė ūkinio naudojimo trukmė, geresnė vaisa, eksterjeras ir kiti būsimiems palikuonims genetiškai perduodami požymiai. Kaip gauti pridėtinę vertę? Atsakymo toli ieškoti nereikia – daryti genominį moteriškos lyties gyvulių tyrimą. Geriausias ekonominis efektas gaunamas tiriant ką tik gimusį prieauglį.

Daugelis pasaulio šalių veisėjų asociacijų (Vokietijos, Kanados, JAV, Prancūzijos, Australijos, Naujosios Zelandijos ir kt.) į veisimo programas įtraukia genominius tyrimus, kaip efektyvų veisimo programos tikslų įgyvendinimo būdą. Genominis tyrimas įtrauktas ir į Lietuvoje veisiamų holšteinų veisimo programą – tai pirmoji padarė Lietuvos galvijų veisėjų asociacija (LGVA).

Genominio tyrimo rezultatai nenudžiugino

Kas nuveikta Lietuvoje, atliekant genominius tyrimus? JAV Viskonsino genominių tyrimų laboratorijoje 2020 m. atlikti 20 holšteinų veislės buliukų tyrimai – jų rezultatai nedžiugina. Dalis buliukų pagal nustatytas vertes gali būti panaudoti nebent kergimui, bet tapti potencialiais veislininkystės įmonių spermos donorais – ne, jų veislinės vertės dar per mažos. JAV geriausių bulių 500-tukas prasideda nuo 2 938 TPI (tai JAV naudojamas veislinės vertės indeksas), o tirtų Lietuvos buliukų aukščiausias vertinimas buvo 2 508 TPI.

Moteriškos lyties palikuonių genominiame tyrime 2020 m. dalyvavo 53 pieno ūkiai, gauti patikimi 2 683 gyvulių rezultatai (visiškai atitiko arba buvo atkurta gyvulių kilmė) ir ištirtas 81 kiekvieno individo požymis. Tyrimas atliktas Vokietijos Bernau genominių tyrimų laboratorijoje, vertinimo rezultatai pateikti Vokietijos veislinėmis vertėmis, kurias naudoja šios šalies Holšteinų asociacija ir veislininkystės įmonės. Tokia gautų duomenų imtis suteikė galimybę padaryti išsamią tyrime dalyvavusių gyvulių analizę ir pateikti išvadas konkrečiam ūkiui.

Genominis tyrimas apima daug požymių, aptarsime pagrindinius.

Svarbiausias ir visa apimantis vertinimas yra bendroji veislinė vertė (BVV). Tyrimo rezultatai pasiskirstė nuo žemiausios 86 iki didžiausios 146 veislinės vertės, vidurkis yra 120. Formuojant tolesnę ūkio strategiją pagal gautus duomenis, ūkis individualia galės spręsti, kurios telyčios turėtų būti brokuojamos ir netapti karvėmis. Jeigu reikia išlaikyti gyvulių skaičių ūkyje, galima išeitis – tokias telyčias sėklinti mėsinių bulių sperma.

Jeigu visos ištirtos telyčios būtų vieno ūkio gyvuliai, visas įvertintas mažesne nei 110 veisline verte būtų rekomenduojama brokuoti. Tai sudarytų 11 proc. visų tirtų gyvulių. Taip pagal genomą būtų formuojamas aukštesnės veislinės vertės gyvulių branduolys. Aukštesnės veislinės vertės telyčias rekomenduojama sėklinti seksuota bulių sperma.

Kiekvienas ūkis privalo formuoti savo veisimo strategiją ir vertinti, kokią ekonominę vertę gyvuliai kurs ateityje.

Veislinės vertės indeksas eurais gali padėti prognozuojant būsimas bandos vertes, parodo gyvulio pelningumą per gyvenimą. Visų tirtų gyvulių šio indekso vertė pasiskirstė nuo -591 iki +2 267 eurų. Šis indeksas apima ne tik produktyvumą, pieno sudėtį, bet ir gyvulio sveikatingumą (mastitą, nagų ligas, reprodukcinius sutrikimus), medžiagų apykaitos susirgimus (parezę, ketozę, šliužo užsisukimą į kairę pusę), veršelių sveikatingumą ir kitus.

Tirtų Lietuvos gyvulių veislinės vertės indekso vidurkis – 1 002 Eur iš gyvulio per gyvenimą. Taigi, vėl reikia ūkio strategijos, kokius gyvulius brokuoti ir daugiau neveisti. Gauti duomenys padeda prognozuoti, kad dalis gyvulių nekurs ūkiui pridėtinės vertės, o bus nuostolingi.

Dar įdomesni gauti būsimų karvių prognozuojamo produktyvumo rezultatai. Lietuvos ūkiai daug dėmesio kreipė pieno sudėčiai, taip palikdami nuošalyje pieno kiekį. Todėl daugelyje šalies ūkių dar nepasiektas pageidautinas primilžis, ypač didelis skirtumas išlieka tarp šeimos ūkių ir bendrovių. Lietuvos statistikos departamento duomenimis, vidutinis primilžis šeimos ūkyje 2020 m. iš karvės buvo 6 258 kg, o žemės ūkio bendrovėse – 9 087 kg pieno.

Būtina atkreipti dėmesį į būsimų karvių pieno kiekį. Gauti duomenys rodo primelžiamo pieno kiekio svyravimą nuo -2 078 iki +2 425 kg per pirmą 305 d. laktaciją. Pieno kiekis skaičiuojamas nuo primelžiamo pieno kiekio vidurkio. Projekte Vokietijoje dalyvaujančių gyvulių vidutinis produktyvumas yra 9 173 kg pieno per laktaciją. Vadinasi, iš gyvulių, turinčių neigiamą vertę, per pirmą laktaciją bus primelžiama 7 095 kg pieno (iš 9 173 kg atimti 2 078 kg), o kurių vertė teigiama – 11 598 kg pieno (9 173 kg + 2 425 kg). Taigi, vienas iš genominio tyrimo privalumų – nustatyti prasčiausius bandos gyvulius dar jiems nepasiekus laktacijos.

Bendras Lietuvos tiriamų gyvulių primelžiamo pieno vidurkis iš karvės – vos +137 kg pieno (palyginti su projekte dalyvaujančių gyvulių vidutiniu produktyvumu).

Šio produktyvumo požymio genominio tyrimo patikimumas siekia 73– 76 proc. – tai labai patikimas rodiklis, jo patikimumas dar didės.

Privalu diskutuoti apie neproduktyvių gyvulių ateitį bandoje. Būtina kartu vertinti jų bendrąją veislinę vertę, būsimą vertę eurais ir produktyvumą. Reikia kompleksinio požiūrio į gyvulio ateitį, nes tai lemia tolesnį ekonominį ir socialinį ūkio formavimąsi.

Požymių įtaka formuojant būsimą bandą

Įdomu panagrinėti ir atskirų požymių koreliacijas. Jos parodo, kaip vienas požymis lemia kitą, kaip jį veikia. Imtos svarbiausių požymių vertės, nes apie jas daugiausia suprantama ir diskutuojama.

Bendroji veislinė vertė tiesiogiai ir teigiamai koreliuoja su veisline verte eurais. Pagal gautus duomenis koreliacija siekia 0,92. Kuo gyvulių bendroji veislinė vertė didesnė, tuo gaunamos ir didesnės pajamos iš gyvulių. Šių požymių įtaka svarbi formuojant būsimą bandą ir analizuojant esamą bandą.

Stiprus ryšys tarp bendrosios veislinės vertės ir pieno kiekio kilogramais (0,81), tačiau neigiamas ryšys su baltymingumu (-0,7) ir riebumu (-0,74). Štai kur išryškėjo požiūrio skirtumai – ūkiai labiau stebėjo būsimų karvių procentinę pieno sudėtį, bet iš gautų duomenų galima daryti išvadą, kad dėmesį reikia kreipti būtent į baltymų ir riebalų kiekį kilogramais. Baltymų ir riebalų kiekis kilogramais taip pat teigiamai koreliuoja su veisline verte eurais, kai tuo tarpu veislinės vertės eurais koreliacija su baltymingumu ir riebumu yra beveik nulinė.

Įdomi ir naudinga koreliacija tarp somatinių ląstelių (SL), veislinės vertės ir pieno baltymingumo. Kuo baltymų procentas piene didesnis, tuo SL piene mažiau, koreliacija 0,46. Kai kurie užsienio autoriai iš atliktų tyrimų nustatė, kad didesnis SL kiekis suardo pieno baltymą kazeiną. Taigi, laikydami gyvulius, kurių didesnis (geresnis) SL indeksas, gausime ir didesnį baltymų procentą piene, nes yra tiesioginė koreliacija arba priklausomybė.

Svarbus ne tik genominių tyrimų rezultatas – kartu tai ir didelis analizuojamų duomenų kiekis, leidžiantis nustatyti tiesioginius ir netiesioginius ryšius tarp atskirų požymių ir veislinių verčių. Atskirų požymių koreliacija padeda įvertinti, kaip jie vienas kitą veikia, o tai leidžia tobulinti holšteinų veisimo programas.

Genome nustatytos genetiškai perduodamos ligos

Dar viena svarbi informacija, kurią gauname iš gyvulio genomo – tai genetiškai paveldimos ligos. Turėdami šią informaciją galime lengviau suvaldyti ligų plitimą tiek bandoje, tiek visoje populiacijoje.

Šios ligos taip pat paveldimos pagal tam tikrus dėsnius. Jeigu du individai turi vieną ar kelias iš šių ligų, dominuojančio geno paveldimumas siekia 25 proc., bet ir toks procentas rodo nuostolius. Šį procesą būtina valdyti kryptingai naudojant veisimo programas.

Atliekant genominus tyrimus, galima nustatyti genetiškai paveldimas holšteinų ligas.

Brachiospina (BraSp, angl. Brachiospina) – embrionų mirtingumu pasireiškianti liga, kai atvedami negyvi veršeliai su deformacijomis: trumpomis ir ilgomis, plonomis galūnėmis.

Galvijų leukocitų sukibimo nepakankamumas (BLAD, angl. Bovine Leukocyte Adhesion Deficiency). Liga pasireiškia tuo, kad organizmas nekovoja su infekcija ir per 1–2 savaites po atvedimo tokie veršeliai krenta.

Cholesterolio deficito veiksnys (CDH, angl. Cholesterol Deficit Haplotype). Prieauglis žūsta per kelis mėnesius po atvedimo dėl cholesterolio trūkumo organizme.

Haplotipai, žymimi skaičiais (HH, angl. Haplotypes). Dabartiniu metu genome nustatinėjami 6 haplotipai. Nors visų haplotipų veikimo mechanizmas skirtingas, tačiau dažniausiai jie pasireiškia spontaniniais ankstyvais abortais, embrioniniu mirtingumu, prastėja apvaisinimas.

Šios genetiškai perduodamos ligos cirkuliuoja Lietuvos pieninių galvijų populiacijoje, jos buvo nustatytos ir tiriamų gyvulių genome. Iš tyrimų matyti, kad didžiausias yra haplotipo 5 ir haplotipo 3 (atitinkamai 6,45 proc. ir 3,72 proc.) recesyvinės formos paplitimas. Iš viso, kaip paveldimų ligų nešiotojai, nustatyti 547 gyvuliai, t. y. 20 proc. visų tirtų gyvulių.

Valdant veisimo procesą svarbu, kad šios ligos būtų eliminuotos iš bandos arba išlaikomos recesyvinės formos.

Genominio tyrimo galimybių bus dar daugiau

Ko dar ateityje galime tikėtis iš genominio tyrimo? Didelis dėmesys kreipiamas gyvulių sveikatingumui, jie taps atsparesni ne tik neužkrečiamosioms, bet ir infekcinėms ligoms. Jau veisiami tokie holšteinai, kuriems mažiau pasireikš nuovalų susilaikymas, metritas, mastitas, ketozė, šliužo užsisukimas į kairę, laminitas, Mortillaro liga ir kt. Siekiama trumpesnio veršingumo laiko, taip išvengiant sunkaus veršiavimosi. Ilginama gyvulio ūkinio naudojimo trukmė ir bendro organizmo imuniteto stiprėjimas.

Šių dienų klimato kaitos aktualijos taip pat išlieka labai svarbios. Genominiais tyrimais ir selekcija bus mažinamas karvių išskiriamas metano dujų kiekis, organizmui efektyviau pasisavinant pašarus (pašarų efektyvumo indeksas kartu su mažesnėmis pašarų sąnaudomis), didinamas gyvulių atsparumas karščio stresui. Karščio stresas turi tiesioginės įtakos gyvulio produktyvumui ir reprodukcijai.

Genomu toliau bus remiamasi veisti ekonomiškesnius gyvulius ir naujų požymių, indeksų patikimumui didinti. Ateityje, kad būtų išvengta giminingo veisimo, pasitarnaus mitochondrijų DNR genomas. Taip bus sudaromos atskiros tos pačios veislės linijos, mažinant giminingumo laipsnį.

Daugėjant genominių tyrimų, didėja požymių patikimumas ir požymių pritaikymo veisimo programose efektyvumas. Dar platesnes galimybes atveria CRISPR/Cas9 technologijos (genų sukarpymas ir redagavimas) panaudojimas veislininkystėje. Tai pagelbės ir mažinant giminingą veisimą, leis eliminuoti paveldimas ligas, jas tiesiog iškerpant iš galvijų genomo ir pakeičiant sveika dalimi. Jau sukurtos karvės, kurios vietoje įprastų pieno baltymų su pienu išskiria žmonių serumo albuminą, baltymą lizostafiną (šis baltymas kovoja su auksiniu stafilokoku).

Remiantis CRIPS/Cas9 bus paspartintas veisimo procesas, diegiant ir pritaikant kuo naudingesnius požymius galvijininkystėje. Tai dar tik pati šio metodo diegimo pradžia ir visos galimybės dar tik pačiame priešaušryje. Ateityje pieninė galvijininkystė gali labai pasikeisti, tai nebus vien tik pieną produkuojanti šaka. Bus galima sukurti ar panaudoti visai naujus produktus.

Genominis tyrimas Lietuvoje gal ir nesustabdys pieninių karvių mažėjimo, bet kryptingai dirbantiems pieno ūkiams labai padės stiprėti ekonomiškai ir iš gyvulių uždirbti daugiau pajamų mažesniais kaštais. Ūkiai, kurie atlieka genominius tyrimus, jau suprato šių tyrimų teikiamas galimybes ir perspektyvas, kad netrukus tai bus būtinybė ir rutina, išlaikant tvarų, ekonomiškai stiprų ir inovatyvų pieno ūkį. Šiuo metu atlikti genominius telyčių ir karvių tyrimus padeda ir valstybė.

***

Pasauliniai pieno ūkiai sparčiai didina telyčių genominius tyrimus. JAV iki 2021-ųjų kovo jau atliko apie 5 mln. moteriškos ir vyriškos lyties gyvulių tyrimų, ir šis skaičius toliau didėja – genominis telyčių tyrimas atliekamas kontroliuojamuose ir prekiniuose pieno ūkiuose, kuriuose ypač daug dėmesio skiriama gyvulių sveikatingumui ir paveldimoms medžiagų apykaitos ligoms. Šių tyrimų rezultatų panaudojimas pastaruoju metu padėjo gerokai padidinti holšteinų produktyvumą Jungtinių Valstijų gamybiniuose ūkiuose.

Europa 2021 m. rugpjūtį jau buvo atlikusi 1,6 mln. gyvulių, dalyvaujančių „EuroGenomics“ projekte, genominius tyrimus. Moteriškos lyties palikuonių genominius tyrimus intensyviai atlieka ir Rusija. Šalys suprato ir įvertino genominio tyrimo teikiamas galimybes, didelį nustatomų rodiklių patikimumą (mokslinių straipsnių autoriai nurodo, kad kai kurių požymių patikimumo rodiklis siekia nuo 73,30 iki 93,50 proc., o naujų požymių – apie 50 proc.) ir todėl tiriamų individų kasmet tik daugėja. Ateityje bus siekiama, kad perduodamų požymių rodiklių patikimumas dar augtų.