Antonello Carta, Sara Casu, Sotero Salaris

AGRIS Sardegna

Miglioramento genetico:

il capitale del futuro

Consumatori: tendenza al consumo di prodotti che

identifichino una razza e un territorio, biologici, salubri e

di elevato valore nutrizionale.

Ma la crisi economica attuale sembra riproporre il consumo di prodotti di massa a basso costo di produzione

La scelta degli obiettivi di selezione presuppone strategie commerciali di lungo periodo

Obiettivi del miglioramento genetico negli ovini da latte

Produttori: incremento ricavi e riduzione dei costi

di produzione

Produzione , efficienza e………..impatto ambientale

• Quantità di latte (per capo)• Quantità materia utile caseificabile (per

capo)• Persistenza lattazione

Attitudine alla mungitura•Morfologia mammaria •Cinetica mungitura•Attitudine alla singola mungitura

Resistenza alle malattie• Mastitti e cellule somatiche •Nematodi e altri parassiti•Paratubercolosi•EST (SCRAPIE)

Obiettivi del miglioramento genetico negli ovini da latte

Trasformatori: incremento ricavi, riduzione dei

costi di produzione e “qualità economica”

Produzione•Quantità di latte totale•Quantità materia utile caseificabile•Rendimento alla trasformazione (tenori in grasso e proteina)

Qualità nutrizionale (?)

• Contenuto in acidi grassi

Qualità igienico- sanitaria (?)

Prodotti biologici (?)

Obiettivi del miglioramento genetico negli ovini da latte

Obiettivi del miglioramento genetico

negli ovini da latte

• Obiettivi economici non sempre coincidono

Strumenti:

• tavoli tecnico-economici e griglie di pagamento del latte idonee a motivare gli allevatori

• programmi pubblici ?

• Esistono metodologie matematico-statistiche in grado di identificare obbiettivi di selezione aggregati che diano il giusto peso economico agli obbiettivi parziali

• Uscire dall’empirismo

Obiettivi del miglioramento genetico

negli ovini da latte

Attività industriale

Foto: www.sardegnaenatura.it

Attività zootecnica

1) Possiamo progettare gli animali come progettiamo

le macchine industriali?

Il miglioramento genetico

Animali più redditizi ma…………………..

…..salvaguardando le risorse genetiche

SI, anche se non completamente

2) Con quale strumento?

3) Con quali obbiettivi?

Effetto cumulativo del miglioramento genetico

+2L +2L +2L +2L +2L = +10L

+2L +4L +6L +8L +10L = +30L

1 2 3 4 5 anni

Tecnica di

produzione

Miglioramento

genetico

Strategie selettive

1. Introduzione di razze specializzate

2. Incrocio razza locale con razze specializzate per

la produzione di latte

3.Selezione della razza pura locale

� Ovini: selezione della razza autoctona

� Bovini latte: introduzione razze da latte specializzate

� Bovini carne: incrocio, parzialmente pianificato, con razze esotiche

� Suini: incrocio, non pianificato, con razze esotiche

� Caprini: incrocio, non pianificato, con razze da latte

esotiche (Maltese)

� Equini: passaggio da incroci non mirati a incroci gestiti

Strategie di selezione nelle principali

specie zootecniche allevate in Sardegna

Ovini:

perdita di variabilità genetica e geni utili soprattutto

nel caso di processi selettivi rapidi (es. selezione per

la resistenza alla Scrapie)

bovini, caprini, suini, equini:

- estinzione razze locali

- adattamento non soddisfacente delle razze importate

- perdita di identità dei prodotti tipici per mancanza di un

legame stretto con le razze locali

Rischi differenti:

Razze locali migliorate o incrociate. Sistemi “Intensivi”

Schemi di selezione efficienti. Formaggi DOP. Mercato

nazionale ed estero.

Francia(Roquefort),

Spagna (Castilla y Leon).

Razze locali di medio grandi dimensioni. Sistemi Semi-

intensivi. Schemi di selezione efficienti. Formaggi

DOP. Mercato nazionale ed estero.

Italia (Sardegna,Toscana,

Lazio), Francia (Pirenei),

Spagna (Castilla La

Mancha)

Razze locali di medio grandi dimensioni. Sistemi Semi-

estensivi. Possibilità di avviare schemi di selezione.

Produzioni casearie artigianali o industriali. Mercato

locale e nazionale

Spagna (Paesi Baschi e

Navarra), Italia (Sicilia),

Francia (Corsica), Grecia e

Portogallo

Razze locali non migliorate o incroci. Sistemi

estensivi. Nessun schema di selezione. Produzione

casearia artigianale destinata al consumo familiare o

locale.

Est Europa, Balcani e

alcune situazioni locali

nell’Europa occidentale e

Nord Africa.

Livello Genetico

Livello d’intensifica

zione

Livelli di evoluzione dei sistemi di allevamento e

delle strategie di selezione negli ovini da latte

Perché:

Identità produzioni

Adattamento razze locali

Possibilità effettiva

di realizzare schemi miglioramento

Il miglioramento delle razze locali sembra

attualmente la strategia migliore

� Caratteri quantitativi

(variabilità continua; genotipo + ambiente)

� Variabilità genetica: poligenica additiva

� Numero elevato di geni diffusi in tutto il

genoma, ciascuno con effetto infinitesimale

Come abbiamo fatto finora ?

� Misure dei fenotipi di interesse su un gran

numero di animali

� Registrazione parentele

� Altre informazioni (allevamento, età etc)

Esigenze della selezione classica

Diffusione progresso genetico

attraverso arieti in monta naturale

8% della popolazione totale

Controlli funzionali

Fecondazione artificiale (FA)

Monta naturale controllata (MN)

Valutazione genetica

Libro genealogico

2.700.000 capi; 11.000 allevamenti

Un parto all’anno in contro-stagione

Parti adulte tra Ottobre e Dicembre

Parti primipare tra Febbraio e Marzo Agnelli macellati a 30 giorni età

Latte trasformato in formaggi DOP

(Pecorino Romano, Pecorino Sardo e Fiore Sardo)

Arieti elite

CentroArieti

251.000 capi

1.091 allevamenti

Madri ariete

500 giovani arieti

Popolazione commerciale

Non partiamo da zero . . . . . .

-5.0

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

INDICE

LEPM

Progresso Genetico (indice) e Produttivo (LEPM)

per anno di nascita di pecore iscritte al LG

con antenati noti

(posto uguale a zero i valori delle pecore nate nel 1990)

30.6

29.8

Anno Nascita

Litri

Lacaune & Red Manech ewes : trend degli effetti produzione latte, EBV e flock x Year

Incremento genetico per la produzione di latte (MY)

Razza Lacaune

Razza Manech red faced

Incremento genetico

annuale per MY

tra 1990 e 2007

5.5 L

Incremento genetico

annuale per MY

tra 1990 e 2007

4.1 L

Però. . . . .

Processo Processo ““ciecocieco””: nessuna conoscenza geni,

alleli, frequenze, effetti e localizzazione

Numero elevato di misure individualiNumero elevato di misure individuali

� Costo misure fenotipiche (personale)

� Apporto pubblico alla selezione

� Costi delle applicazione della genetica molecolare

(DNA - chip technology-basso costo unitario per

informazione)

Può la genomica aiutare a superarei limiti descritti?

Come potremo fare meglio?

Identificazione geni e polimorfismi Identificazione geni e polimorfismi

Obbiettivi

In pratica approccio “Scrapie”

136

A/V

A

A

A

A

V

154

R/H

R

R

R

H

R

171

Q/R/H

R

H

Q

Q

Q

1

2

3

4

5

1 2 3

5’UTR 3’UTR

codoni

Polimorfismi identificati nel gene PrnP ovino

RESISTENTE

SENSIBILE

*si riferisce a tutti gli animali nati entro il 2004

Numero di capi analizzati (N.) e frequenza dell’allele ARR (%) per

annata di nascita nella popolazione iscritta al LG della razza Sarda

n. Pecore 14.144 4.526 3.607 2.086 3.505 3.109 0

n. Arieti 6.379 3.503 2.882 3.342 3.560 3.563 3.624

43.2

53.154.7

45.6

51.3

64.2

47.7

59.5

47.2

45.9

60.9

57.6

55.5

40

45

50

55

60

65

70

2004* 2005 2006 2007 2008 2009 2010

% A

RR

Pecore Arieti

Arieti Pecore

Genotipo N Freq, N Freq,

ARR/ARR 4.344 32,4% RR: 32,4% 3.544 28,7% RR: 28,7%

ARR/ARQ 5.837 43,5%

RS: 48,5%

5.388 43,6%

RS: 49,5%ARR/AHQ 655 4,9% 723 5,8%

ARR/ARH 8 0,1% 9 0,1%

ARR/VRQ 2 0,0% 6 0,0%

ARQ/ARQ 2.024 15,1%

SS: 19,1%

2.103 17,0%

SS: 21,8%

AHQ/ARQ 466 3,5% 539 4,4%

AHQ/AHQ 39 0,3% 44 0,4%

ARQ/ARH 36 0,3% 6 0,0%

AHQ/ARH 3 0,0% 4 0,0%

ARQ/VRQ 3 0,0% 0 0,0%

Frequenze Genotipiche al locus PrP in Sardegna nella popolazione

iscritta al Libro Genealogico della razza Sarda (anno nasc. 2007-2009)

(RR: omozigote resistente; RS: eterozigote resistente; SS: sensibile),

� Organizzazione della raccolta di campioni biologici (sangue e bulbi piliferi) e dell’identificazione degli animali

� Creazione di una banca del DNA (bulbi piliferi nella razza Sarda)

� Educazione degli allevatori all’impiego dei risultati della

genetica molecolare e alla gestione di piani di accoppiamento

� Modellizzazione della selezione simultanea per caratteri

quantitativi e caratteri influenzati da un solo gene

� Collaborazione fra istituzioni sanitarie (aziende sanitarie e

istituti zooprofilatici) e associazione degli allevatori

Insegnamenti dalla selezione per la resistenza alla Scrapie

Aspetti pratici

Incrementare in misura

considerevole i risultati fin qui

ottenuti attraverso l’utilizzo dei

nuovi strumenti offerti dalla

genetica molecolare

Nuove Prospettive

Nuove Prospettive: The OvineSNP50 BeadChip

Risultato della collaborazione traIllumina e AgResearch, Baylor UCSC, CSIRO e USDA

AGRIS ha partecipato al consorzio e ha ottenuto i primi

672 chip a un prezzo concordato precommerciale

Tipizzazione contemporanea diTipizzazione contemporanea di 54.24154.241

polimorfismi dipolimorfismi di unun singolosingolo nucleotide (nucleotide (SNPsSNPs) )

per 12per 12 campioni alla voltacampioni alla volta. .

International Sheep Genomics Consortium

ML

AL

MS

AS

Pecore BC

MS

AS

MS

AS

Pecore BC

MS

AS

MS

AS

18 arieti sardi

ML

AL

MS

AS

Figlie delle BC

MS

AS

MS

AS

Figlie delle BC

1999

X X

MS

AS

MS

AS

2002-2004

11 arieti sardi2 PNA+2 Incroci

2001-2003

18 famiglie di arieti Sardi

provenienti dal Centro

Arieti

11 famiglie di arieti

sardi provenienti dal

Centro Arieti + 4 da

arieti incrociati o neri

Popolazione sperimentale allevata a Monastir

2005-2007

ANNO DI NASCITA

MS

AS

MS

AS

MS

AS

MS

AS

ML

AL

MS

AS

MS

AS

MS

AS

2004-2006

X X

MS

AS

MS

AS

11 arieti sardi

(2006)-2008

MX

AX

MX

AX

MX

AX

MX

AX

MX

AX

MX

AX

MX

AX

MX

AX(2007)-2009

MS

AS

MS

AS

~ 21 arieti sardi/anno FA

2009-2010

MX

AX

MX

AX

MX

AX

MX

AX

MX

AX

MX

AX

MX

AX

MX

AX2010-2011

Popolazione sperimentale allevata a Monastir

MX

AX

MX

AX

MX

AX

MX

AX

MX

AX

MX

AX

MX

AX

MX

AX

X X

X X

2005-2007

MX

AX

MX

AX

Le femmine prodotte verranno misurate per numerosi caratteri di importanza

economica non rilevabili su tutta la popolazione in selezione in ragione della

laboriosità e del costo della misura con gli obbiettivi:

1) Valutare le principali linee genetiche della razza per i caratteri suddetti

2) Realizzare studi di identificazione di mutazioni utili nei geni che determinano

i caratteri di interesse economico

3) Rispetto alla strategia dell’allevamento nucleo non è prevista la produzione

di riproduttori

Protocollo prevede la generazione ogni anno di 20-

25 famiglie di circa 7 figlie di arieti utilizzati in FA(

Produzione lattea giornaliera

Tenori Grasso, Proteina e Lattosio Resistenza ai parassiti gastro-intestinali

Accrescimento (agnelle) Resistenza all' Oestrus ovis test ELISA

Peso (adulte) Resistenza all' Oestrus ovis score / scala lineare

Nota di stato corporeo Resistenza alla paratubercolosi: test sierologico

Produzione Lana Resistenza alla paratubercolosi: test istologico

Qualità lana Resistenza alla paratubercolosi: PCR

Cinetica emissione del latte Contenuto in acidi grassi

Morfologia mammaria Tasso ovulazione

Vacuometro Fertilità (dopo sincronizzazione)

Apparato mammario: cellule somatiche Prolificità

Apparato mammario: esame clinico mammella Stagionalità estri

Apparato mammario: esame batteriologico Anticorpi anti PMSG

Apparato mammario: individuazione mastiti

cliniche

Popolazione sperimentale

Caratteri misurati

Diffusione progresso genetico attraverso arieti in monta naturale

Libro genealogico

Popolazione commerciale

2.700.000 capi; 11.000 allevamenti

Un parto all’anno in contro-stagione

Parti adulte tra Ottobre e Dicembre

Parti primipare tra Febbraio e Marzo

Agnelli macellati a 30 giorni età

Latte trasformato in formaggi DOP

(Pecorino Romano, Pecorino Sardo e Fiore Sardo)

Arieti elite

CentroArieti

251.000 capi

1.091 allevamenti

Madri ariete

500 giovani arieti

Lo schema del futuro ?

Az. Sperimentale Monastir

Misurazione caratteri su vasta scala• Latte• Morfologia mammaria• Tenori in grasso e proteine• Cellule somatiche

Valutazioni genetiche caratteri costosi:• Qualità latte• Resistenza malattie• Morfologia mammaria• Valore nutrizionale

Mutazioni geniche con effetti positivi sui caratteri di interesse economico

Piattaforme analisi genomiche

Recupero razze locali a rischio estinzione:

supporto delle scelte per la creazione di bio-banche in

situ o ex situ (greggi e branchi macomer e foresta burgos

e banche germoplasma)

Salvaguardia risorse genetiche

� Misurare la variabilità e le distanze genetiche nelle

popolazioni

� Monitorare la perdita di variabilità genetica nelle

popolazioni sottoposte a processi selettivi

� Identificazione di QTL o geni implicati nel determinismo

genetico dei caratteri di produzione, qualità e sicurezza alimentare nella popolazione ovina sarda

(APQ P5a, RAS-CRP, 550.000 €)

� Ricerca di QTL per il tenore in grasso e proteina nel latte

ovino e valutazione del potenziale impatto della selezione assistita da marcatori nella razza ovina Sarda

(Selmol, MIPAF, 63.000 €)

� Sustainable Solutions for Small Ruminants

(3SR, 7PQ-UE, 348.000 €)

Finanziamenti ottenuti

� Centro di Competenza Biodiversità Animale (in

collaborazione con l’Università di Sassari)

� SELMOL2 (in collaborazione con Assonapa e UniversitàMolise)

� Misura 241 PSR – Assessorato Agricoltura per

promozione razze locali

� Altri programmi europei????

� Piano specifico Regionale ?????

Finanziamenti per i quali stiamo lavorando……

Possiamo costruire in Sardegna un programma

specifico per lo sviluppo di schemi di miglioramento

genetico delle razze locali?

Gruppi di genetica animale di assoluto livello internazionale

in AGRIS e nell’Università

Piattaforme analitiche e poli biotecnologici ben attrezzati e

competenti (sistema allevatori - Porto Conte Ricerche)

Sistema allevatori efficiente e ben connesso con la realtà produttiva e

allevatori con cultura del miglioramento genetico

Possibilità vendere ricerca e tecnologie a paesi del bacino del

Mediterraneo

Punti di forza:

Difficoltà nel trasferimento tecnologico

Mancanza di un programma specifico regionale

Mancanza tavolo tecnico-scientifico permanente per coordinamento

strategie e risorse

Possiamo costruire in Sardegna un programma specifico per lo sviluppo di schemi di miglioramento

genetico delle razze locali?

Punti di debolezza:

MA SI PUO’ FARE!