Ameliorarea animalelor si progresul genetic

Ameliorarea animalelor si progresul genetic

Realizarea productiei animale depinde de trei factori, care pot contribui simultan, fie separat: potentialul genetic al individului, conditiile de exploatare si numarul indivizilor. Cresterea productiei animale poate fi realizata pe seama maririi efectivelor insa, pe termen lung aceasta cale este nerealizabila, deoarece productia vegetala creste in progresie aritmetica iar cea animala in progresie geometrica, ceia ce duce la depasirea capacitatii de suport.

Ca urmare, pentru viitor, in contextual productiei zootehnice durabile calea de urmat este cea a cresterii productiilor animale pe seama ameliorarii potentialului genetic al populatiilor de animale in conjunctie cu imbunatatirea conditiilor de exploatare.

Imbunatatirea potentialului genetic al populatiilor de animale este domeniul de studiu al ameliorari, creatoare de resurse genetice. Rolul utilizarii eficiente a resurselor genetice revine exploatarii animalelor care in urma optimizari diferitelor verigi ale lantului tehnologic trebuie sa duca la realizarea obiectivelor comune: cresterea productiei animale.

Potrivit teoriei evolutioniste factorii care contribuie la modificarea potentialului genetic a populatiilor de animale sunt: selectia, incrucisarea, mutatia si deriva genetica.

Combinatia deliberata de catre om, a actiunii factorilor amelioratori constituie un program de ameliorare genetica.

Genetica furnizeaza omuli noi posibilitati atat de punere in vrealoare a resurselor naturale, cat si de creare de noi organisme prin folosirea unor biotehnologii moleculare. Astfel, pe langa biotehnologiile de reproductie, care opereaza la nivelul celulelor sexuale sau al embrionilor biotehnologiile moleculare fac un pas inainte; cele ce opereaza la nivel de gene sau la nivelul AND-ului. Astfel de biotehnologii moleculare care pot fi aplicate in ameliorarea animalelor sunt: amprenta AND, selectia asistata de markeri si transfer de gene, strategii de depistare a locilor implicati in determinismul genetic al caracterelor, hartile genetice, depistarea locilor ce afecteaza variabilitatea caracterelor.

Elaboraea programelor de ameliorare genetica implica parcurgerea mai multor etape din care un rol major il au urmatoarele: stabilirea obiectivului ameliorarii, caracterele ce vor fi masurate si metodele de control adecvate, alegerea celor mai adecvate procedeie de evaluare genetica (garantia in maximizarea efectului selectiei), alegerea strategilor optime in potrivirea perechilor.

Rata de modificare a populatiilor de animale domestice depinde de particularitatile biologice ale fiecarei specii considerate, precocitatea si capacitatea reproductiva avand un rol insemnat. In acest context, pasarile, iepurii, porcii avand un material genetic usor de ameliorat. Specile unipare sunt dezavantajoate pentru progresul genetic datorita intervalului mare intre generatii, intensitati mici ale selectiei, heritabilitatii mici a caracterelor economice, si a limitarii de sex. In ciuda acestor dezavantaje, taurinele au profitat din plin de avantajele insamantarilor artificiale, care au avut un impact major asupra cresterii intensitati selectiei prin tati de taur. Realizarea practica a transferului de embrioni pe cale nechirurgicala a atras atentia amelioratorilor asupra posibilitatilor de marire a intensitatii selectiei la femelele speciilor unipare.

Eficienta economica a animalelor depinde practic de nivelul unor caractere complexe, cum ar fi, de exemplu, cantitatea de carne superioara, masa de oua. Aceste caractere complexe depend la randul lor de alte caractere intermediare ( prolificitate, fecunditate). Existenta unor corelatii genetice negative intre aceste caractere aduce in discutie problema populatiilor specializate, unele selectionate pentru caracterele de reproductie (populatii materne) si altele pentru cele de productie (populatii paterne). Prin imperecherea femelelor din populatii materne cu masculi din populati paterne se obtine o descendenta hibrida, de care depinde eficienta economica a exploatatiei.

Utilizarerea si ameliorarea resurselor genetice animale

Tendinta de a gandi ca elemental primar in strategia de crestere a productivitatii productiei animale este calitatea raselor. A fost adesea subestimata importanta conditiilor de exploatar a animalelor (alimentatie, intretinere, climat ).

Oamenii nu au sesizat totdeauna ca sunt posibile interactiuni genotip mediu, ca o rasa superioara alteia in anumite conditii, ii poate fi inferioara in alte comditii. Propaganda comerciala a anumitor rase straine a fost eficienta. Aceasta este cea mai plauzibila explicatie a faptului ca majoritatea raselor disparute sunt importante, nu indigene; sau important multe rase fie inutile, fie neadaptate conditilor noastre, ceea ce a insemnat pierderi economice si biologice.

Aparitia in urma cu peste un secol a unor ferme de elita si apoi a asociatiilor de crescatorii a dus la aparitia unor piramide ale ameliorarii, a statificarii funtionale a crescatorilor. Astfel s-a deschis calea reproductiei unitare, pure a raselor , ulterior a incrucisarii industriale sistemice, producerii de hibrizii moderni, calea strategiilor moderne de ameliore.

Programele nationale de ameliorare a animalelor (1972, 1986) au vizat asimilarea celor mai moderne strategii si tehnologii de ameliorare (optimizarea programelor de ameliorare prin simularea, optimizarea obiectivelor, controlul productiei, compararile cu produsii companiilor internationale.

Obstacole in folosirea si ameliorarea resurselor genetice animale

Cel mai important obstacol in calea unei folosiri si ameliorarii eficiente a animalelor in Romania este ponderea cea mai mare a fermelor de subzistenta si mici. Fiecare ferma din aceasta categorie are un anumit grad de tehnologie depasita, de insuficient supor tehnic si financiar, este putin dispusa sa apeleze la colaborari externe.

Sisteme de productie extensive protejarea naturii si conservarea resurselor genetice animale

Evolutia rapida a civilizatiei in ultimile secole a implicat o masiva inlocuire a sistemelor extensive de productie cu cele intensive. Pericolul acestei rapide evolutii a impus cai de dezvoltare durabila, acordandu-se o mai mare atentie conservarii sistemelor pastorale. Nu s-au luat decizii legistative in aceasta directie.

Politici de dezvoltare pentru managementul resurselor genetice

Actvitatea de management al resurselor genetice a fost organizata si finantata pana in 1990 de Ministerul Agriculturii, de Regiile fermelor de stat si in mai mica masura de cooperativele agricole. Baza legislativa a activitatii a constituit-o legea zootehniei si programele nationale de ameliorare.

Privatizarea si descentralizarea actiunilor de dupa 1990 a impus o noua politica in managementul resurselor genetice controlata de Ministerul Agriculturii, Padurilor si Dezvoltarii Rurale, ANARZU-ul companiile private si proprietarii.

Agentia Nationala pentru Managementul Resurselor Genetice are legatura cu toate judetele tarii, implicit trebuie sa cunoasca bine situatia de teren.

Este responsabila de banca de date privind MRGAn, respectiv datele privind:

Identificarea, clasificarea, iventarierea raselor,subraselor

Umarirea si monitorizarea evolutiei raselor

Utilizarea raselor si hibrizilor (gradul de concordanta a aptitudinilor lor cu sistemul de exploatare)

Monitorizarea ameliorarii animalelor prin: controlul comparativ al valorii animalelor de prasila si hibrizii livratii la diferite companii.

Obiectivele politicilor MRGAn

Principalul obiectiv al vechiului program de ameliorare a fost maximixarea progresului genetic pe an atat la rasele importante, cat si a celor locale si evitarea la maxim a consangvinizarii. Aceste deziderate sunt sustinute prin optimizarea matematica a planurilor de ameliorare Efectele politicilor existente sunt indreptate asupra tuturor sistemelor de productie la taurine si asupra sistemelor comerciale cu intrari medii la pasari si porci.

Perpetuarea speciilor de informatica genetica are ca mecanism reproductia indivizilor, iar stabilirea lor este data de inchiderea reproductiva in cadrul speciei.

Reproductia este asigurata de organismele care poseda fertilitate, definita ca insusire de a genera descendenti viabili. Aceasta insusire este exprimata numai de organismele mature. La speciile de animale superioare, cum sunt cele de ferma, fertilitatea este rezultatul actiunii unei perechi de genitori, un mascul si o femela, cand partenerii sunt fertili.

Fertilitatea este o insusire masurabila care se poate coantifica prin: numarul de descendenti viabili generati pe unitatea de timp. Pentru female, determinantii marimii fertilitatii sunt: precocitatea (varsta la prima fatare), numarul de descendenti la o fatare (prolificitatea), rata descendentilor apti de viata, durata vietii de reproductie (longevitatea ), si intervalul dintre fatari (ciclul generative)

Ameliorarea efectivelor de animale este ansamblul actiunilor si operatiunilor efectuate de om pentru intensificarea functilor organismelor animale care au ca efect amplificarea productiilor utile omului.

In esenta exista doua metode de ameliorare, ameliorarea directionala (grading up), care se realizeaza in populatii inchise si ameliorarea stopata (cross), care se realizeaza prin incrucisare intre populatii si nu vizeaza succesiuni de generatii. Ambele actioneaza prin selectia de genitori, in fond o discriminare reproductiva pozitiva urmata de o potrivire convenabila. Diferenta apare in aceasta a doua faza cand in ameliorarea directionala scopul nominalizarii imperecherii este obtinerea unui tip dorit care trebuie perfectionat in generatiile urmatoare, pe cand in cazul incrucisarilor (cross)se urmareste doar obtinerea unui animal productiv prin propriile lui performante, dar nu si prin cele ale urmasilor lui.

Analiza: Gripa aviara - lucrare de specialitate (Diagnostic, tratament si combatere)

Ameliorarea directionala foloseste diferentialul de selectie al genitorilor, diferenta dintre performananta fiecaruia dintre genitori si performanta mediei populatiei in care actioneaza. Diferenta de selectie este determinata de intensitatea selectiei genitorilor. In populatiile mari el este statistic estimabil pentru fiecare insusire. Poligamia animalelor de ferma face ca intensitatea selectiei masculilor sa fie mai mare decat intensitatea de selectie a femelelor, si de aici se ajunge la diferentialul de selectie matern sa fie mai mic decat cel patern.

Relatia matematica de estimare a progresului genetic anual:

detine la numitor parte din determinantii fertilitatii: precocitatea (VF – varsta la prima fatare) durata vietii de reproductie (f-1)= numarul de intervale dintre fatari x IF = durata intervalului dintre fatari. Aceasta relatie a progresului genetic anual estimeaza marimea diferentei de potential de exprimare a unei insusiri de potential de exprimare a unei insusiri de la generatie la generatie, sau cu alte cuvinte verticala vietii.Este insa de discutat, pentru populatie, si de cate ori se repeta aceiasi estimare in interiorul populatiei, ceea ce am putea numi ameliorare pe orizontala. In acest caz gasim din nou implicata poligamia, dar mai este implicata si longevitatea fiecaruia dintre parinti. Tehnicizarea reproductiei, congelarea materialului seminal si a embrionilor a prelungit longevitatea genitorilor pe termene nedefinite. Pe linie exclusive materna, sansa unei repetari mai numeroase a aceleiasi perechi de genitori este creata de prolificitatea mamelor si de intervalul dintre fatari realizate de acestea. La speciile politocice, in absenta poliandriei, se nasc mai multi frati completi la o fatare ceia ce de regula nu se intampla in monotocie.

Interventia heritabilitatii (h²) este estimarea progresului genetic este o modalitate de marire a preciziei estimarii. Heritabilitatea este atribuita fiecarei insusiri cantitative, desi este discutabil daca are aceiasi valoare la cei doi membrii ai perechii de genitori daca se iau in considerare genofondul ascendentei acestora.

Incrucisarea (cross) discrimineaza reproductive populatii nu indivizi. La formarea perechilor de genitori un partener de un sex trebuie sa apartina unei populatii iar celalalt de sex opus trebuie sa apartina altei populatii. Se mizeaza aici pe uniformitatea descendentilor la prima generatie. Cu cat cele doua populatii partenere la incrucisare sunt mai consolidate cu atat este mai sigur succesul incrucisarii.

Pentru incrucisare, care este o actiune preponderant comerciala, este important ca actiunile sa se desfasoare cu costuri cat mai mici.

Asamblarea acestor consideratii intrun program de lucru avand ca obiectiv amplificarea unei functii productive de interes pentru om in interiorul unei populatii inseamna alcatuirea unui program de ameliorare(improvement program).

Caracterele principale ce fac obiectivul ameliorarii

In ameliorare se tine seama de urmatoarele caractere:productia, reproductia,viabilitatea, rezistenta la inbolnavire, exteriorul, originea si rudele colaterale.

Deoarece tehnologia de ameliorare este dependenta de particularitatile genetice ale unui caracter, de la fiecare este necesar sa se cunoasca heritabilitatea, repetabilitatea, corelatia cu alte caractere, ponderea variatiei neaditive si de mediu, limitarea sau inlantuirea cu sexul.

Heritabilitatea este proprietatea fiecarui character, a fiecarei populatii, a fiecarei generatii si a conditiilor de mediu in care evoluiaza populatia respectiva. Ia variaza de la 0 la 1 (in cazul in carea valoarea depaseste 0,5 influienta genotipului este mai mare).

Valoarea mare a heritabilitatii mareste sansa transmiterii caracterelor la descendenti.

Daca heritabilitatea este redusa transmiterea caracterelor este redusa slaba si uneori evidentiaza un mediu optim de crestere si exploatare

Caracterele dupa heritabilitate se prezinta astfel:

heritabilitate inferioara (<0,2) au caracterele : viabilitate, fecunditate, natalitatea, prolificitatea, ritmul de reproductie, longevitatea productiva, rezistenta la boli.

heritabilitate medie ( 0,2-0,4): durata de lactatie, cantitatea de lapte, greutatea corporala, tipul de conformatie, talia, sporul de greutate, indicile de conversie a hranei, finetia lanai, greutatea oua.

heritabilitate ridicata (>0,4) au caracterele: durata gestatiei, valorile nutritive ale laptelui si carnii.

Cunoscand gradul de determinare genetica a caracterelor, amelioratorul actioneaza pentru optimizarea performantelor de interes economic.

Daca caracterul are variabilitate mare selectia se face numai dupa fenotip (aceasta prezinta certitudine in transmitere );daca heritabilitarea este scazuta, in selectie se folosesc criteriile genotipice.

Caracterele de productie

Fiecare productie este rezultatul unui ansamblu de caractere complexe, care la randul lor, sunt ansamblul caracterelor simple.

Productia de lapte include caracterele complexe, care la randul lor, sunt ansamblul caracterelor simple:cantitatea :%grasime ;%proteina.

Cantitatea de lapte este caracter limitat de sex, cu heritabilitate mica h² = 0,2-0,4 si se coreleaza negative cu % si slab positive cu unele caractere de dezvoltare si comformatie

Cantitatea de lapte este influientata de interactiuni genetice neaditive (dominanta), de factorii de mediu intern (varsta la prima fatare, rangul lactatiei, luna de lactatie) precum si factori externi (hrana, igiena corporala numarul de mulsori pe zi ).

Grasimea si proteina din lapte sunt corelate pozitiv intre ele; au heritabilitate mare (h²=0,3-4)

Productia de carne depinde de: sporul mediu zilnic sau greutatea la o anumita varsta (h² = 0,35); consumul specific (h²=0,3-0,6); compozitia si comformatia carcasei.

Consumul specific este puternic corelet pozitiv cu sporul in greutate si este influientat de o serie de factori atat de mediu intern cat si de mediul extern . Productia de lana prezinta un aspect cantitativ cu h²= 0,4-0,5 si un complex de caractere determinante pentru calitate h²=0,5

Productia de oua este un caracter limitat de sex si cuprinde: numarul de oua (h²= 0,2 -0,3), grutatea oului (h² =0,5-0,7). Numarul de oua este corelat negative cu greutatea vie si este influientat de mai multi factori.

Caracterele de reproductie

Importanta acestor caractere pentru ameliorare este data de valoarea lor economica .

Fertilitatea, natalitatea, prolificitatea desi au mare importanta pentru exploatare, prin heritabilitate mica h²(0,1-0,15) pe care o au intra mai rar in obiectivul selectiei. Ameliorarea lor se realizeaza prin incrucisari industriale care vizeaza interactiuni genetice neaditive( heterozis).

Caracterele de viabilitate si rezistenta

Importanta lor este deosebit de importanta pentru productia zootehnica, dar ameliorarea nu include aceste caractere ca obiective ale selectiei.

Caracterele de experior

Comformatia corporala, conditia, constitutia, dezvoltarea corporala, roba, constituie obiective ale productie numai daca sunt corelate cu productia.

Selectia

Este o discriminare reproductiva avand drept scop final depasirea performantelor medii anterioare ale unei populatii.

Etapele selectiei sunt: - predictia valorii de ameliorare

-clasarea candidatilor dupa valoarea de ameliorare

- retinerea la reproductie

In functie de sursa de informatie selectia se poate face dupa performante proprii si pe baza rudelor colaterale. In vederea selectiei animalele trebuie individualizate, trebuie sa aiba performantele de productie inregistrate. Pe baza rezultatelor se va face clasarea pe trei categorii.

Efectul selectiei

Urmarile excluderii de la reproductie ale genotipului populatiei se soldeaza cu modificari ale acestuie la generatiile urmatoare, care apar in sanul populatiei si poarta numele de efectul sefectiei sau castig genetic.

Includ majoritatea caracterelor care intereseaza din punct de vedere economic.

Exprimarea efectului selectiei se face prin deplasarea mediei genetice de la o generatie la alta

Efectul selectiei depinde de: -diferenta de selctie i

-heritabilitatea caracterului h²

-intervalul intre generatii y

Diferenta de selectie reprezinta diferenta dintre media caracterului la indivizii inclusi in selectie si media caracterului la populatiile din care provin. Se exprima in valori absolute ale caracterului analizat si in unitati ale deviatiei standard (s) sau ale variatiei (S²).

Marimea diferentei de selectie depinde de varianta genotipica a efectivului selectiei si intensitatea selectiei (R).

Varianta genotipica mare permite realizarea diferentei accentuate, deci creste efectul selectiei si invers (cazul linilor consangvinizate).

Intensitatea selectiei (procentul de animale retinute pentru prasila din fiecare generatie) este raportul dintre numarul masculilor din fiecare generatie si numarul masculilor din fiecare generatie si numarul masculilor retinuti pentru prasila.

E - procentu de inlocuire a femelelor sau masculilor din efectiv:

V1 - varsta medie a primei fatari (ani)

V2 - varsta medie a reformei(ani)

F - numarul mediu de female sau masculi obtinuti anual de la o femela

Incrucisarea

Incrucisarea este imperecherea intre indivizii unei populatii sau din populatii diferite.

Efectele incrucisarilor sunt: se schimba fregventa de gene deci si performanta populatie, influienteaza varietatea populatiei, se produce fenomenul heterozis.

Metodele de incrucisare sunt determinate de: gradul inrudirii si scopul urmarit.

Dupa gradul inrudirii: a) imperecherea animalelor din specii diferite

b) imperecherea animalelor din rase diferite

c) imperecherea animalelor din linii diferite

Dupa scopul urmarit : a) incrucisari de ameliorare:

- incrucisarea de absorptie

-incrucisrea de infuzie

-incrucisarea de formare de rase noi

b)incrucisari industriale :simpla, dubla, tripla

Consangvinizarea (endogamia)

Consangvinizarea este imperecherea unor animale mai inrudite decat media inrudirii din populatie. Orice reproducere a unei populatii duce la consangvinizare, gradul ei depinzand de marimea populatiei, selectie si dirijarea imperecherilor. Toti indivizii din populatii inchise sunt, dupa un anumit numar de generatii, inruditi intre ei; cu cat populatia este mai mica, inrudirea este mai mare.

Gadul de consangvinizare se stabileste cu ajutorul coeficientului de consangvinizare F ce se poate constata din ascendenta.

Coeficientul de consangvinizare este diferit, astfel; intre parinte si descendent =25%; frati = 25%; de jumatate frati 12,5%;veri primari =6,25%;de jumatate veri primari 3,125%

F(x)-coeficientul de consangvinizare a individului x

n1 si n2- numarul schimbarilor de generatie intre stramosul comun mama si tata

F(a)-coeficientul de consangvinizare al stramosului comun

se insumeaza toate posibilitatile de consangvinizare pe diferiti stramosi comuni

Deci coeficientul de consangvinizare este ½ din coeficientul de inrudire.

In functie de cresterea medie a consangvinizarii pe generatie se deosebesc mai multe tipuri de consangvinizare:

Incestuoasa (F=12-25%)

Apropiata (F=6-12%)

Moderata (F=1-6%)

Indepartata (F < 1%)

Efecte ale consangvinizarii

Positive –fixeaza si intensifica unele caractere dorite

-mareste puterea de transmitere ereditara a caracterelor

-reface conservatismul ereditar, daca acesta a fost afectat, este util in cazul formarii de rase noi

Negative :-scaderea fecunditatii si prolificitatii

-micsorarea taliei si grutatii corporale a descendentilor

-scaderea vitalitatii si a productiei

-scaderea puterii de folosire a hranei

-aparitia monstrozitatilor

In practica zootehnica consangvinizarea este folosita curent in ameliorarea genetica obtinanduse astfel linii si familii iar prin combinara lor se obtine fenomenul de heterozis la hibrizii consangvini.

Fenomenul heterozis

Prin heterozis se intelege superioritatea performantei medii a hibrizilor, fata de media populatiei parentale, in aceleasi conditii de mediu.

HAB-procentul de heterozis %

PAB-media descendentei F1 a hibridului

PA –performanta medie a liniei A

PB- performanta medie a liniei B

Heterozisul este opus depresiunii de consangvinizare. Prin inperecheri inrudite are loc un proces invers, de crestere a homozigotiei, deci de manifestare a efectelor genelor nefavorabile si de scadere a performantei indivizilor consangvinizati fata de performanta medie a indivizilor neconsangvinizati.