Геномная селекция в России: тренды и перспективы

Рынок разворачивается в сторону самодостаточности

После того, как ученые расшифровали геном свиньи и выявили гены, отвечающие за экономически важные показатели продуктивности, геномная селекция стала стремительно развиваться. О том, как сейчас обстоят дела в этой области, рассказывает эксперт Национального Союза свиноводов Григорий Аксаньян.

15 лет назад о геномной селекции не слышали, а сейчас от нее зависят не только экономические показатели отдельного предприятия, но едва ли не вся продовольственная безопасность страны. С чем это связано?

– Для понимания актуальности геномной селекции нужно вспомнить, что она появилась как результат секвенирования ДНК-геномов ряда сельскохозяйственных животных (в том числе свиней) в рамках международного проекта «Геном человека». Он был начат международной группой ученых в 1990 году и завершен только в 2022-м. Геном свиньи был расшифрован несколько ранее, чем геном человека, – в 2009 году.

Знание нуклеотидной последовательности ДНК-геномов свиней позволило разработать SNP-чип, содержащий 50–60 тысяч генетических маркеров генома конкретного животного, участвующего в селекционном процессе. Возможность уточнить геном животного в раннем возрасте на стадии селекционного отбора помогает принять более объективное решения о селекционной судьбе конкретного потомка от конкретной родительской пары.

– Геномная селекция не может возникнуть на пустом месте. Чтобы расшифровывать генотип свиней еще при рождении и отбирать для разведения лучших, должны быть технологии, лаборатории, оснащение, кадры. Очевидно, что до этой технологии необходимо дорасти.

– Конечно, современная селекционная работа – это сложный трехступенчатый процесс. Классический – это BLUP – GBLUP – ssGBLUP. Важно понимать, что использованию геномной селекции предшествует организация селекции с использованием классического BLUP-метода, который предполагает использование для племенной оценки системы племенных индексов. Эта оценка создается на основе сбора фенотипов – экономически значимых производственных признаков животного и сведений из племенной книги популяции. Как только вы научитесь успешно изменять, улучшать животных и популяцию этих животных во времени, прогнозировать будущее потомство в нужном направлении, тогда появляются основания для использования следующего технологического этапа. Это внедрение геномной селекции, уточняющей качество каждого животного.

Внедрение происходит в два этапа. Сначала определяют референтное количество животных для отбора проб, содержащих геном, и полученные SNP-данные сопоставляют с классической BLUP-оценкой этих животных, формируя объединенный геномный (GBLUP) племенной индекс каждого животного. В случае успешной реализации этого технологического шага можно переходить к следующему шагу: референтную популяцию расширяют до 100%-ного охвата всего участвующего в селекционном процессе поголовья – ssBLUP.

В любом случае нужна успешная реализация технологии классической BLUP-оценки. Именно таким путем развиваются современные генетические компании – в том числе в свиноводстве. У некоторых отечественных компаний есть попытки сразу внедрять геномную селекцию (ssGBLUP). Это объясняется тем, что отечественные специалисты не владеют технологией классической BLUP-оценки, достаточной для внедрения в практику. Используют, что есть на рынке – генетические лаборатории с иностранными SNP-чипами. Но теоретических знаний из общедоступных статей и книг в этом случае недостаточно. Нужен личный практический опыт отечественных специалистов, которого, увы, пока нет.  

Современная селекционная работа начинается с фундамента – классической BLUP-оценки – и предполагает создание информационной системы с пакетом специального ПО, базы данных племенной книги, базы производственных данных животных. В эту систему закладываются такие селекционные цели, как мясные показатели, воспроизводство, здоровье и др. Затем система выдаёт рекомендации, каких свиноматок осеменять, чтобы генетический прогресс шел в соответствии с установленными параметрами генетических целей.

Геномная селекция в России: тренды и перспективы

– Насколько эффективны программы геномной селекции в свиноводстве? Есть ли данные, свидетельствующие о полученном эффекте? 

– Существует мнение европейских специалистов об эффективности геномной селекции. Ее внедрение повышает эффективность селекционного процесса примерно на 10–15%. Как показывает мировая практика, успех достигается на уровне внедрения классической BLUP-оценки. Это самый важный технологический этап. После развала Советского Союза была разрушена селекционная работа, как и система подготовки кадров ученых-генетиков. Из множества отечественных селекционеров единицы прошли полноценное обучение и смогли на практике приобрести опыт создания современных селекционно-генетических информационных систем с BLUP-оценкой. Сложность ее создания требует приобретения длительного личного опыта. Зарубежные генетические компании десятилетиями нарабатывали его, в том числе при подготовке специалистов-генетиков. А нам еще только предстоит организовать обучение талантливых отечественных студентов.

– Что такое генетический прогресс, почему так важна его скорость, почему этому уделяется особое внимание?

– Генетический прогресс характеризуется направленностью генетических изменений животных, популяции в сравнении с предыдущим поколением. Он также отличается скоростью достижения этих изменений. Как правило, он представляет собой позитивные изменения, направленные на улучшение конкретных селекционных целей. Среди них – мясные и откормочные качества потомства, воспроизводительные качества, сро­ки хозяй­ствен­но­го исполь­зо­ва­ния, здоровье животных и др.

Чем быстрее мы достигнем наших селекционных целей, тем будут выше экономическая отдача предприятия и качество мяса свинины. Соответственно, снизится себестоимость производства.   

«Использование информации о геноме повышает точность прогноза племенной ценности молодых животных на 15–25%, что позволяет начать их более раннее интенсивное использование, сокращая тем самым генерационный интервал и повышая прогресс в селекции»

Наталия Зиновьева, академик РАН, ВИЖ им. Л. К. Эрнста

– Как перестать покупать животных за рубежом? И нужно ли это делать?

– Чтобы перестать, они должны производиться отечественным предприятием на территории нашей страны. Страны или генетические компании, которые обладают современным ноу-хау по созданию информационной системы с использованием BLUP и геномной селекции, покупают генетику в виде семени, хряков или даже в виде отдельных свинокомплексов. Все эти покупки нужны для поддержания разнообразия генофонда свиней, что положительно влияет на генетический прогресс и достижение селекционных целей. Специалисты-генетики, используя BLUP-оценку, нарабатывают опыт управления популяцией и, понимая генетический потенциал своей популяции, уже точно знают, какие животные нужны, чтобы избежать деградации стада. 

– По данным ВНИИплем, на начало 2022 года в России функционировало 12 селекционно-генетических центров по свиноводству (СГенЦ), где велась работа по совершенствованию крупной белой породы, ландраса, дюрка, йоркшира и пьетрена. В каждом центре была своя база фенотипов и генотипов. У каждого поставщика генетики был свой софт. Сейчас, когда появляются отечественные платформы и решения, меняется ли эта ситуация?  

– Верно, у каждого СГенЦ существует своя наработанная база фенотипов и генотипов. У каждого зарубежного поставщика племенных свиней имеется свой пакет ПО. Каждая из них обладает своим набором финансовых и технологических возможностей. Именно это и определяет облик и функционал софта.

– СГенЦ раньше взаимодействовали со специализированными генетическими компаниями. Как это происходит сегодня? Как обеспечить независимость от иностранных программ селекции?

– На российском рынке остались многие зарубежные генетические компании. Как вы понимаете, в одну сторону идет генетика, в другую сторону – денежные средства. В какой-то момент может возникнуть ситуация невозможности этого процесса, что простимулирует отечественные компании внедрять отечественный софт и отечественное ПО. Такой положительный опыт уже есть.

Отечественные решения на рынке

Компании России понимают, что использование иностранного ПО таит в себе немалые риски. Прежде всего, это удаление данных, прекращение доступа к платформе или дополнительные затраты на интеграцию с отечественными учетными программами. Закупка племенных животных за границей также таит в себе ветеринарные риски, не говоря о высоких расходах.

Одним из новых отечественных продуктов для геномной селекции стала платформа «БИА. Животноводство. Селекция», создаваемая ИТ-компанией BIA Technologies. Как заявляет разработчик софта, уже запущена пилотная версия оценки генетического потенциала племенных животных и моделирования селекционной стратегии предприятия. Новая цифровая платформа позволит кардинально улучшить экономические показатели продуктивности и ведения стада, включая такие аспекты, как подбор лучших животных для чистопородного разведения и снижение затрат на покупку селекционного материала.

«Мы взялись за разработку собственных решений, отметив интерес рынка к импортозамещению и поиску российских альтернатив взамен западных продуктов», ­– рассказывает Дмитрий Владимиров, директор продуктового офиса BIA Technologies.

В настоящий момент разработка проходит тестирование на базе РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева.  Как отметил проректор по науке и инновационному развитию Алексей Журавлев, «подписание договора о сотрудничестве с BIA Technologies – это по-настоящему важное событие с точки зрения развития животноводства в агропромышленном комплексе страны. Мы рады привлекать отечественные ИТ-компании для создания новых продуктов и решений, которые будут способствовать расширению наших возможностей в отрасли».

Отмечается, что в текущем году российские предприятия АПК планируют увеличивать бюджеты на ИТ и реализацию его цифровой трансформации. Такое взаимодействие программистов, математиков и молодых ученых позволит определить, какие методы селекции наиболее эффективны для улучшения генетического потенциала племенных животных и повышения экономических показателей стада.

«БИА. Животноводство. Селекция»

BIA Technologies – интегратор, разработчик ИТ-продуктов и сервисов: входит в рейтинг топ-100 крупнейших ИТ-компаний России (CNews, 2023 г.). С 2014 года компания реализует проекты цифровой трансформации транспортного сектора, входит в топ-10 крупнейших поставщиков систем управления складом (WMS) в России (TAdviser, 2023г.), а также в топ-10 крупнейших интеграторов решений 1С (TAdviser, 2023 г.). Имеет собственный Центр экспертизы в области Искусственного интеллекта и математической (комбинаторной) оптимизации бизнеса.

Анализ
×
Аксаньян Григорий
Зиновьева Наталия
Владимиров Дмитрий
Журавлев Алексей