miglioramento genetico: il capitale del futuro news ara... · libro genealogico 2.700.000 capi;...
TRANSCRIPT
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
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!