Genomisk selektion för köttraser -möjligheter och begränsningar

1. Genomisk selektion för köttraser-möjligheter och begränsningar November 2010 Hans Stålhammar VikingGenetics

2. Erfarenheter av genomisk selektion från mjölkraserna

3. Livets kod Genomet består av cirka 3 miljarder baspar

4. Genomisk selektion, principskiss 4-16.000 tjurar 54.000 SNP markörer och med avelsvärden Unga kandidater 54.000 SNP markörer utan avelsvärden Genomisk modell -Värde för var och en av markörerna Genomiska avelsvärden för kandidaterna

5. 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

6. Validering för att beräkna säkerhet Training Fenotyper Genotyper Marköreffekter • Genotyper × • Genomic BVs • Fenotyper Test Prediction Jämför Säkerhet

7. “Nordisk” valideringsmetod Training Training Training Training Test Prediction Training Test Prediction Test Prediction Test Prediction Test Prediction

8. Statistisk utmaning • “n << p” problem • Tusentals observationer, tiotusentals SNP-ar • Hur bra är skattningen? • Viktigt med validering

9. Säkerheter på skattade avelsvärden för Holsteintjur D Banker dotter från I/S Rønhave

10. Osäkerhet i skattade avelsvärden För ett avelsvärde med 45 % säkerhet kommer 63 % av djuren ha ett ”sant” avelsvärde som ligger mellan -5 och +5.

11. Antalet har betydelse! Source: Goddard (2009)

12. 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

14. Genomisk selektion- kombinerade index • EBV = Estimated Breeding Value, traditionella avelsvärden • DGV = Direct Genetic Value, ”genomiska” avelsvärden • GEBV = Genomic Enhance Breeding Value = EBV + DGV

15. Genomic selection – blended index Det sanna avelsvärdet Härstamnings- index = EBV Direct Genomic Value

16. Genomic selection – blended indexes Det sanna avelsvärdet Härstamningsindex = EBV Direct Genomic Value

17. Från kalv till ungtjur – Holstein/SRB

18. Balanced Breeding • Två egenskaper: avkastning och hälsa

19. Relative genetic level 200 Turbo 150 Pre-selection 100 Control 50 0 Year 0 5 10 15 Genetiskt framsteg – r2=0.4

20. Inavel och genomisk selektion • Från urval mellan familjer till urval inom familjer Traditionell BLUP Genomisk avelsvärdering Helsyskon-grupp 1 Helsyskon-grupp 2 Helsyskon-grupp 1 Helsyskon-grupp 2

21. Inavel 7% Control 6% 5% 4% Pre-selection 3% Turbo 2% 1% 0% 0 1 2 3 Generation Minskad inavel ?! (r2=0.4)

22. 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?

23. 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.

24. 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.

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

26. Antal markörer i testpanelen

27. 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.

28. 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.

29. 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?)

30. 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.