Сравнительная характеристика геномно оцененных быков-производителей голштинской породы отечественной и зарубежной селекции

Введение. Использование геномной оценки стало стандартом современной селекции крупного рогатого скота во многих странах мира, включая Россию. Такой подход значительно повышает точность отбора животных для разведения, снижает риск передачи нежелательных признаков и ускоряет процесс улучшения породы [12].

Геномно оцененные быки – это животные, чья племенная ценность определена с использованием генетического анализа (генотипирования). Этот метод позволяет точно оценить потенциал животного передать желательные признаки потомству [8]. Геномная оценка основана на анализе ДНК, выявляя специфические гены и маркеры, влияющие на такие важные характеристики, как продуктивность молока, устойчивость к болезням, качество мяса и репродуктивные способности [5, 11].

При проведении геномной оценки используются различные породы крупного рогатого скота (далее КРС), каждая из которых обладает уникальными характеристи-

A relevant area of research and practice in cattle selection in recent years has been genomic evaluation. This method allows for a significant increase in the accuracy of animal selection for breeding qualities due to the use of genetic information obtained through DNA analysis. The introduction of genomic evaluation methods into the herd management system helps to accelerate the pace of genetic progress and increase the economic efficiency of dairy enterprises. The presented study analyzes correlations and differences between the main genomic indices of sires of Russian and foreign selection. It was found that in both groups a strong positive relationship dominates between the total productivity index (TPI) and the economic index (NM$), which emphasizes the leading role of productivity in ensuring the financial profitability of herds. In Russian selection, a moderate positive effect of the TPI index on milk productivity (PTAM) was revealed, while in foreign lines there is no such effect, which is explained by a different focus of the selection process. Quantitative estimates of the degree of differences between bulls of different selection were obtained: the maximum difference was noted for the PTAM index (about 150.86%), the smallest - for TPI (only 3.48%).

Применение геномной оценки для различных пород КРС позволяет существенно увеличить эффективность племенной работы, обеспечивая выбор лучших производителей для дальнейшего совершенствования стад. Важно учитывать уникальные характеристики каждой породы и правильно выбирать подходы к анализу, учитывая специфику её назначения и условий содержания [1, 4].

Использование геномной оценки на быках-производителях имеет высокую актуальность в современном животноводстве благодаря следующим причинам:

• 1.    Повышение точности отбора. Генетический анализ позволяет выявить конкретные гены и маркеры,

• 2.    Сокращение сроков селекции. Традиционные методы оценки требуют длительного периода наблюдения за показателями потомства. Геномная оценка сокращает этот срок, позволяя быстро определить племенную ценность молодого бычка сразу после его рождения.

• 3.    Улучшение эффективности производства. За счет точного подбора производителей удается ускорить прогресс пород, повысить продуктивность стад и снизить затраты на кормление и содержание менее ценных особей.

• 4.    Экономическая выгода. Улучшение качества поголовья ведет к увеличению доходов фермерских хозяйств от продажи качественного молока, мяса и молодняка. Точное использование геномной оценки способствует повышению конкурентоспособности отечественных продуктов животноводства на внутреннем и международном рынках [10].

определяющие хозяйственно полезные признаки, такие как молочная продуктивность, рост мышечной массы, плодовитость и здоровье. Это помогает точнее оценивать потенциальное влияние каждого производителя на будущие поколения стада.

Исследование, проведенное Кисляковой Е.М. и др. [3], показывает сходство между результатами оценки быков-производителей, полученных посредством изучения характеристик потомства и путём геномного анализа. По обоим параметрам – количеству удоев и качественному составу молока – прогнозируемые значения близки друг другу. Тем не менее, заметны расхождения в итоговых показателях в зависимости от применяемых методик и принадлежащих животным линий. Например, у представителей линии M. Chiftain средний показатель прогноза удоя, рассчитанный на основании геномной оценки, составляет минус 195 килограммов, тогда как аналогичная величина, вычисленная методом BLUP, равна плюс 346 килограммам. Обобщённые данные свидетельствуют о том, что общий уровень прогноза удоя быков-анализируемых линий, основанный на геномных исследованиях, ниже, нежели показатели, полученные традиционными способами оценки качества потомства. Однако ситуация кардинально меняется, когда речь идёт о качественных характеристиках молока. Здесь прогнозы продуктивных качеств быков, сделанные на основе генома, превосходят оценку, проведённую традиционным способом BLUP. Эта закономерность проявляется среди всех исследованных линий.

Данные, представленные Березовиком Р.В. и др. [2], также акцентируют важность применения геномной оценки. Анализ полученных результатов подтверждает обоснованность внедрения геномной информации и метода ssGBLUP с целью повышения достоверности определения племенной (генетической) значимости чистопородных быков, у которых имеются сведения о продуктивности их дочерей. Показатели повышения точности оценки признаков, относящихся к молочному производству, варьировались от 0,1% до 15%, в зависимости от числа дочерей, учтённых при расчёте традиционной оценки методом BLUP AM.

В тоже время имеются сведения, которые не гарантируют точную оценку прогнозируемой продуктивности. Исследование продуктивного потенциала дочерей быков, проведенное Холодовой Л.В. и Смышляевой А.А. [9], показало, что фактическое содержание жирового и бел- кового компонентов в молоке не совпало с предсказанными значениями геномного прогноза. Итоги проведенных исследований позволяют сделать вывод, что отбор быков исключительно на основе геномных данных не гарантирует точную прогнозируемость степени воздействия конкретных производителей на экономически ценные признаки их потомства.

Немаловажным аспектом в геномной селекции выступает индекс экономической эффективности, интегрированный для оценки потенциала животного с учётом его влияния на производственные показатели, такие как удои молока, прирост массы тела, устойчивость к заболеваниям и воспроизводительные способности. Этот показатель позволяет оптимизировать отбор особей, наиболее перспективных с точки зрения прибыльности ведения животноводства, способствуя созданию высокопродуктивного и экономически выгодного стада. Так, Титоренко К.В. [6] в своей работе особенно подчеркивает важность рассматриваемого индекса. Ориентированное применение генетических маркеров даст мощный импульс развитию селекции и повышению продуктивных качеств животных, обеспечивая значительный рост экономической выгоды. Сокращение числа оценочных признаков, по сравнению с традиционными методами, ускорит процесс улучшения ключевых характеристик стада. По мнению ведущих отраслевых специалистов — руководителей племенных хозяйств и представителей Минсельхоза, внедрение данной методики способно обеспечить ежегодное производство от 9,5 до 10 тысяч килограммов молока на одну корову уже в ближайшие пять лет. Даже несмотря на возможное снижение общего количества голов, общий объём молочного производства возрастёт минимум на 50 тысяч тонн ежегодно. Применение экономико-генетического подхода в оценке племенной значимости крупного рогатого скота существенно повысит эффективность племенного дела, стимулируя увеличение надоев и объемов производства молочной продукции в регионах.

Таким образом, существует необходимость более детального анализа геномной оценки быков, в частности с сопоставлением реальных значений продуктивности потомства и предсказанных величин геномного прогноза. В то же время актуальным представляется проведение сравнительного анализа отечественных и зарубежных быков по данным геномного анализа, чтобы определить степень соответствия используемых моделей международной практике и выявить возможные направления усовершенствования отечественной системы геномной оценки. Это позволит объективнее определять генетический потенциал российских быков и эффективно интегрироваться в международные программы селекции и обмена племенными животными.

В связи с вышеизложенным, целью данного исследования являлась сравнительная характеристика геномно оцененных быков-производителей отечественной и зарубежной селекции.

Материалы и методы исследований. Результатом оценки быков-производителей голштинской породы служили геномные индексы, разработанные в США и представленные на ресурсе «Альта Дженетикс Раша» [13]. Геномные индексы в данном аспекте являются ключевыми инструментами для оценки племенной ценности производителей и принятия решений в программах пле- менного скотоводства. Каждый индекс включает разные множения. В настоящем исследовании использовались особенности, отражающие производительность, при- индексы, представленные в таблице 1.

быльность и общую пригодность быков для целей раз-

Таблица 1 – Характеристика геномных индексов для оценки быков-производителей

Наименование индекса	Характеристика
TPI ( Total Performance Index )	Индекс TPI разработан организацией Holstein Association USA специально для голштинской породы. Он представляет собой комбинированный показатель, объединяющий несколько аспектов производительности: продуктивность молока (количество и состав); здоровье и долговечность; фертильность и легкость осеменения; тип телосложения и экстерьерные характеристики. TPI интегрирует всю доступную информацию о быке и его родословной, предоставляя единый числовой показатель, позволяющий сравнивать потенциальных производителей и выбирать тех, кто обеспечит максимальную отдачу и экономическую выгоду
NM$ ( Net Merit Dollars )	NM$ также используется для оценки крупных производителей и рассчитывается Министерством сельского хозяйства США (USDA). Этот индекс оценивает экономические преимущества от выбора определенного быка, суммируя выгоды от нескольких ключевых факторов: доход от продукции (молоко, мясо); затраты на лечение болезней и уход за животными; срок службы и общая продолжительность жизни животного; качество телосложения и другие производительные характеристики. Цель индекса NM$ заключается в максимизации прибыли фермы путем выбора быков, обеспечивающих оптимальное сочетание высоких производственных показателей и низкого риска возникновения затрат.
PTAM ( Predicted Transmitting Ability for Milk )	PTAM является специализированным показателем, ориентированным именно на передачу генов, влияющих на молочную продуктивность. Данный индекс отражает способность быка передавать высокий уровень молочной продуктивности своему потомству. PTAM основан на широкомасштабных статистических расчетах и применяется в основном для крупномасштабных программ по разведению молочного скота.

Для сравнительного анализа в качестве опытного поголовья были отобраны  голштинские  быки- производители российского и зарубежного происхождения в количестве 30 голов (рис. 1).

Российская генетика

Иностранная генетика

AltaCADENCE 3269404918

Король 364704694

AltaBRAZOS 3250026121

Фандорин 364485826

Махаон 364485841

AltaBRIMSTONE 3235932779

Рис. 1 – Быки-производители российской и иностранной генетики, имеющие отличия по экстерьерно-констиутционаольным особенностям (источник:

Анализ, обработка и интерпретация информативных показателей осуществлялась посредством статистического и математического моделирования в программе SPSS. Приложение позволяет с большей точностью и надежностью получить результаты – определить уровень, а также силу достоверности связей или их отсутствие.

Результаты исследований и их обсуждение. Для проверки соответствия эмпирического распределения выборочных данных теоретическому (нормальному) бы- ли построены квантиль-квантиль графики (График Q-Q) для искомых индексов. Наличие линейности на графиках Q-Q (см. рис. 2) позволяет сделать вывод, что индексы быков-производителей характеризуется отсутствием выраженных признаков искажений формы распределения и соответствует основному критерию нормальной случайной величины. Данный факт важен для последующего применения методов статистики, таких как t-тест или F-тест.

Рис. 2 – Распределение информативных показателей

Для оценки влияния фактора (породы быков российской и зарубежной селекции) на геномные индексы был проведен однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA), основанный на проверке гипотезы о равенстве средних значений зависимой переменной среди различных уровней независимых переменных. Анализ показал (см. табл. 2), что значимые различия фиксировались между зависимой переменной и индексом PTAM на уровне 0,004 (p<0,01). Полученные результаты позволяют утверждать, что способность быка передавать высокий уровень молочной продуктивности своему потомству служит существенным фактором, определяющим вариацию рассматриваемых характеристик. Это может указывать на необходимость учета данного показателя при дальнейшем анализе данных, разработке стратегий отбора особей или оптимизации производственных процессов.

Таблица 2 – Однофакторный дисперсионный анализ

Показатели		Сумма квадратов	df	Средний квадрат	F test	p-value
TPI	Между группами	81224,033	1	81224,033	2,195	0,150
	Внутри групп	1036230,267	28	37008,224
	Всего	1117454,300	29
NM$	Между группами	94528,533	1	94528,533	3,086	0,090
	Внутри групп	857796,667	28	30635,595
	Всего	952325,200	29
PTAM	Между группами	460536,300	1	460536,300	9,785	0,004
	Внутри групп	1317845,867	28	47065,924
	Всего	1778382,167	29

Далее была построена матрица корреляций для производителей разной селекции (табл. 3). Корреляционные связи между геномными индексами быков-производителей также отражали взаимозависимость, что позволила понять, насколько тесно связаны разные черты и каким образом изменения одной переменной влияют на другие. Рассматривая корреляции быков российской селекции можно отметить следующее: наиболее крепкая прямая связь образовывалась между TPI и NM$ – на уровне 0,881 (p<0,01), то есть улучшение общих показателей продуктивности связано с улучшением экономических выгод; слабее, но также достовернее корре- ляция проявлялась между TPI и PTAM – на уровне 0,570 (p<0,05), что указывает на тенденцию увеличения общего потенциала животных с ростом молочных способностей. У животных зарубежной селекции схожая динамика прослеживалась по TPI и NM$, которая положительно коррелировали на уровне 0,795 (p<0,01), однако взаимосвязь между TPI и PTAM отсутствовала. Вероятно, зарубежные программы селекции уделяют большее внимание другим характеристикам, помимо объема молока, таким как здоровье, устойчивость к болезням или продолжительность жизни.

Таблица 3 – Матрица корреляционных связей между индексами быков-производителей

Показатели		TPI	NM$	PTAM
Взаимосвязи индексов быков-производителей российской селекции
TPI	r -Пирсона	1	0,881**	0,570*
	p-value (двухсторонняя)	-	0,0005	0,027
NM$	r -Пирсона	0,881**	1	0,486
	p-value (двухсторонняя)	0,0005	-	0,066
PTAM	r -Пирсона	0,570*	0,486	1
	p-value (двухсторонняя)	0,027	0,066	-
Взаимосвязи индексов быков-производителей зарубежной селекции
TPI	r -Пирсона	1	0,795**	0,062
	p-value (двухсторонняя)	-	0,0005	0,827
NM$	r -Пирсона	0,795**	1	0,288
	p-value (двухсторонняя)	0,0005	-	0,298
PTAM	r -Пирсона	0,062	0,288	1
	p-value (двухсторонняя)	0,827	0,298	-

Примечание : * – корреляция значима на уровне 0,05 (двухсторонняя); ** – корреляция значима на уровне 0,01 (двухсторонняя).

Итоговым анализом служила сравнительная оценка индексов животных (см. табл. 4). Показатели индексов быков-производителей российской и зарубежной селекции имели следующие различия: по TPI разница составляет 3,48%; по NM$ – 18,45%; по

PTAM – 150,86% (p<0,01).

Таблица 4 – Сравнительная оценка индексов быков-производителей

Индексы	Быки-производители
	российской селекции	зарубежной селекции
TPI	2990,26±54,476	3094,33±44,347
NM$	608,46±45,880	720,73±44,494
PTAM	164,26±47,207	412,06±63,615**

Примечание: ** – значимость на уровне 0,01

Заключение. Исследование показало, что у российских и зарубежных быков существуют устойчивые сильные корреляции между общим индексом продуктивности (TPI) и экономическим индексом (NM$), демонстрируя прямую связь между качеством животных и их вкладом в экономику фермы. Вместе с тем выявлены важные различия: в российской селекции существует умеренная связь между TPI и молочностью (PTAM), тогда как у зарубежных быков такой связи практически нет, что указывает на приоритеты селекции, направленные на другие признаки (например, здоровье и долговечность). Показано, что иностранные быки превосходят российских по молочности (разрыв в 150,86%) и экономической ценности (разрыв в 18,45%), несмотря на минимальное отставание по общему индексу продуктивности (всего 3,48%). Результаты подтверждают необходимость учёта особенностей обоих направлений селекции при формировании собственных программ развития отечественного поголовья.