LA SELEZIONE GENOMICA

COMPIE 10 ANNI:

RISULTATI E PROSPETTIVE

Attilio Rossoni, Enrico Santus

Associazione Nazionale Allevatori di Razza Bruna

28 Gennaio 2019, Mornico al Serio

Un po' di storia

Storia della selezione: Fenotipic0

Teoria Ricercatore Anno

Leggi ereditarietà Mendel 1865

Ereditarietà multi genetica Fisher 1918

Adozione

In USA

Adozione

in Italia

Programma genetico Dati utilizzati

< 1937 <1964 Selezione massiva Dati del soggetto

1937 – 62 1964-1979 Media dei parenti Figlie, genitori

Storia della selezione: Modello toro

Teoria Ricercatore Anno

Matrice di parentela Wright 1922

Indice di selezione Hazel & Lush 1943

Modello Lineare Misto Henderson 1963

Adozione

In USA

Adozione

in Italia

Programma

genetico

Dati utilizzati

1962–89 1980–89 Sire models Allevamanto anno

stagione

1990- ad oggi 1990- ad oggi Indice di selezione Valutazione genetica

per più caratteri

1935 2015

Storia della selezione: Modello Animale

Teoria Ricercatore Anno

Matrice di parentela Wright 1922

Indice di selezione Hazel & Lush 1943

Modello Lineare Misto Henderson 1963

Adozione

In USA

Adozione

in Italia

Programma

genetico

Dati utilizzati

1989–presente 1989–presente Modello animale Pedigree Completo

1995- ad oggi 1995- ad oggi MACE (Interbull) Figlie in altri stati

50.000 SNP circa 40Euro

150.000 SNP circa 80 Euro

750.000 SNP circa 150 Euro

In Italia

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

ago-10 ago-11 ago-12 ago-13 ago-14 ago-15 ago-16 ago-17 ago-18

Numero di genotipi in Bruna

Dati:ANAFI

Storia della selezione: Modello genomico

Teoria Ricercatore Anno

Predizioni genomiche Meuwissen 2001

Matrice di parentela genomica VanRaden 2008

Unione matrice genomica e di pedigree Mizstal 2009

Adozione

In USA

Adozione

in Italia

Programma

genetico

Dati utilizzati

2009–presente 2012–presente Modello genomico Marker genotipi

2013–futuro Modello biologico Mutazioni Casuali

2019 Modello onestep Marker genotipi

fenotipi

Impatto Teorico

varianza genetica * Intensità di selezione * Accuratezza

_________________________________________________

Intervallo di generazione

4 vie di selezione:

- Padri di toro- Madri di toro

- Padri di vacca- Madri di vacca

Intensità di selezione

• Esempio nella Bruna:

• Prima della genomica

provavamo circa 60 tori all’anno e di questi circa

20 risultava positivo 1/3

• Oggi testiamo

annualmente 400 vitelli

per sceglierne 30 1/13.3

Intensità di selezione

Genomica + seme sessato

selezione possibile anche il linea

femminile

Accuratezza: Frisona

Dati:ANAFI

Accuratezza: Bruna maschi

Accuratezza: Bruna femmine

Aumento di attendibilità

•30% per le manze

•20% per le primipare

•15% per le pluripare

Livelli di attendibilità raggiunti

molto elevati che permettono una

selezione molto più precisa anche

sulle vacche e manze

Quanto pesa l’informazione genomica?

Per proteina KG(h2

= 0.30),

Genomica= 34 figlie

Pedigree = 7 figlie

Per il tasso di gravidanza (h2 = 0.04), genomica = 131figlie

Quanto pesa l’informazione genomica?

Intervallo di generazione in USA

Padre di toro

Padre di Vacca

Madre di toro

Madre di Vacca

Anno di nascita dei figli

Inte

rva

llo d

i ge

ne

razi

on

e (

in a

nn

i)

Intervallo di generazione in Bruna

• Padri di toro • Madri di toro

Progresso genetico:USA

Miglioramento archiviato:

Impatto effettivo

Trend genetici Bruna

• Trend genetici • Varianza dei tori valutati

Gennaio 2010 VS Dicembre 2018

Trend genetici Frisona

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

LATTE 0

500

1000

1500

2000

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

PFT

Dati:ANAFI

Dati:ANAFI

COME E’ CAMBIATO IL MONDO

Utilizzo tori genomici in frisona

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1 3 5 7 9 11 1 3 5 7 9 11 1 3 5 7 9 11 1 3 5 7 9 11 1 3 5 7 9 11 1 3 5 7 9 11 1 3 5 7 9 11 1 3 5 7 9 11 1 3 5 7 9 11

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

% D

I F

EC

ON

DA

ZIO

NI

ANNO DI FECONDAZIONE

% provati % genomici

Dati:ANAFI

Utilizzo tori Genomici in Bruna

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

Giovani Provati

Tori più usati nel 2018: 9 tori 40%

Tori più usati nel 2010: 9 tori 29%

Il mondo della FA

•Esempio Polar:

• 2010 circa 250 tori vivi con più di 16 mesi

• 2018 8 tori vivi con più di 16 mesi

•Bilancio:

• 2010 100% del bilancio fatto con i tori provati

• 2018 85% tori giovani

Il mondo delle valutazioni: --1990

Centro di

calcolo

Centro di

calcolo

Centro di

calcolo

Centro di

calcolo

Il mondo delle valutazioni: 1990-2010

Centro di

calcolo

Centro di

calcolo

Centro di

calcolo

Centro di

calcolo

MACE:INTERBULL

Consorzio di scambio genotipi

Consorzio di scambio genotipi

Il mondo delle valutazioni: 2010-2018

Centro di

calcolo

Centro di

calcolo

Centro di

calcolo

Centro di

calcolo

MACE:INTERBULL

Nell’era della genomica

Il fenotipo è il re

Consorzio di scambio

genotipi -fenotipi

Consorzio di scambio

genotipi -fenotipi

Il mondo delle valutazioni: 2018-

Centro di

calcolo

Centro di

calcolo

Centro di

calcolo

Centro di

calcolo

MACE:INTERBULL

Ditte Private

Ditte Private

What’s next?

E adesso cosa ci aspetta?

Selezione per nuovi caratteri

Utilizzo delle femmine e di dati innovativo

Interazione Animale-microbiote:

Efficienza alimentare

Il Gene-editing può aiutarci?

• Introgressione rapida di caratteri favorevoli (Loi et al., 2016)

• Miglioramanto ulteriore dei caratteri quantitativi(Jenko et al.,

2015)

Examples of gene editing in livestock

Gene editing per caratteri quantitativi

E in Italia cosa succede?

Sottomisura: 10.2 - Sostegno per la conservazione, l'uso e lo sviluppo sostenibili delle risorse genetiche in agricoltura

– Attività di caratterizzazione delle risorse genetiche animali di interesse zootecnico e salvaguardia della

biodiversità.

Sottomisura 16.2 - Sostegno a progetti pilota e allo sviluppo di nuovi prodotti, pratiche, processi e tecnologie.

Tipologia di operazione: Cooperazione per la creazione di un sistema di gestione unitario delle informazioni per la

biodiversità zootecnica.

Reg (UE) 1305/2013 - Programma di Sviluppo Rurale Nazionale 2014/2020

IL PROGETTO DA/PER GLI ALLEVATORI• I consumatori sono i nostri acquirenti:

• Attenzione alle loro richieste

• Biodiversità:

• Per poter migliorare è necessario che ci sia variabilità

• Gli obiettivi di oggi non è detto che siano uguali in futuro

• Da gestire il paradigma di far coesistere selezione e mantenimento della variabilità genetica

• Benessere animale:

• Animali che stanno meglio producono di più

• Animali che stanno meglio danno meno problemi

• Impatto ambientale:

• Maggiore efficienza alimentare

• Maggior valorizzazione dello sfruttamento delle risorse aziendali

• Lo stato e le regole:

• Regolamentazione sul benessere animale

• Carbon tax

• Ecc..

STRUMENTI INNOVATIVI PER SELEZIONE IN AMBITI :

BENESSERE, AMBIENTE, BIODIVERSITÀ

Azioni Tecniche Produzione servizi

An

alis

i ge

no

mic

he

e p

relie

vo

ge

rmo

pla

sma

maschi

femmine

An

alis

i sta

tist

ich

e

BrunaOnLine – infrastruttura informatica

BI

BO

Rilevamento in stazione sperimentale

Divulgazione e sensibilizzazione

Analisi Genotipiche

• Scelta aziende convenzionate

• Anarb fornisce

• Analisi e valutazione genomica

• L’allevatore fornisce

• Dati innovativi

• Genealogie

• Tutte le inseminazioni (con segnalazione di quelle con seme sessato)

• Diagnosi di gravidanza

• Patologie con particolare riguardo a quelle mammarie, chetosi, problemi podali, suzione dei vitelli

• Autorizzare i laboratori a rendere disponibili le analisi dei propri animali con particolare riguardo a:•BHB, Curve di caseificazione, Acidi grassi.

• Fornire altre informazioni rilevate da strumentazioni automatiche dell’azienda, quali robot di mungitura, pese automatiche ecc…, stazioni di controllo meteorologico.10.000 analisi genomiche

Nuova attività specifica in stazione sperimentale

• Il centro genetico è stato ristrutturato per accogliere maschi e femminile

Installazione macchinari innovativi:

– Rilevatori di metano e CO2

– Ruminometri

– Podometri

– Stazioni di autoalimentazione

– Pese automatiche

– Software analisi qualità seminale

– Rilevamento parametri ambientale

Dati raccolti:– Prove comportamentali

– Misurazioni biometriche

– Accrescimento

– Resilienza

– Emissioni

– Urea nel sangue

– Problemi sanitari

– Maturità sessuale

– Qualità materiale seminale

BRUNA ORIGINARIA

• Massima disponibilità a supportare lo sviluppo

• Rilievi morfologici

• Analisi genomiche

• Valutazione consanguineità e distanza genomica

da Bruna italiana

Tori «da progetto»: distribuzione seme;

• Tori BioDiversi (minima parentela )

• Tori Happy (massimo benessere)

• Tori Eco (minime emissioni)

• Tori OB (Bruna Originaria)

Nuovi caratteri

• Caratteri che prenderemo in esame:

BHB, spettri, mastite, caseificazione, malattie, emissioni, resistenza stress termico, resilienza, suzione vitelli, ecc.

• Programma organico

• Sensibilizzazione degli allevatori

• Archiviazione e gestione dei dati

• Studi genetici e genomici

Utilizzo dei nuovi dati

• Creazione indici aggregati:

• Indice benessere

• Indice compatibilità ambientale

• Ipotesi di inclusione tra gli obbiettivi di selezione

• Inclusione del programma di accoppiamenti genomico

Assistenza specifica negli allevamenti

•per uso “tori BIO”,

•Contenimento

“consanguineità”

• piani accoppiamento

specifici;

Grazie per l’attenzione