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

Erfarenheter av genomisk selektion från mjölkraserna

Livets kod Genomet består av cirka 3 miljarder baspar

Genomiska avelsvärden 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

Hur långt har vi kommit? Alla ungtjurar är selekterade på 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

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

“Nordisk” valideringsmetod Training Training Training Training Test Prediction Training Test Prediction Test Prediction Test Prediction Test Prediction

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

Säkerheter på skattade avelsvärden för Holsteintjur Egenskap Härstamning DGV Brukstjur Tid - Födelse 5 år Mjölk 38 % 55 % 90 % Fruktsamhet 22 % 56 % 60 % Juverhälsa 25 % 50 % 70 % D Banker dotter från I/S Rønhave

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

Antalet har betydelse! Source: Goddard (2009)

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 Trait Bull All Sire (n=1786) Nosire (n=1949) Nosire Milk 0.27 0.31 0.23 Calving – direct 0.32 0.37 Fat 0.34 0.40 0.28 Calving - mat 0.26 0.29 0.21 Protein 0.22 0.25 0.18 Body 0.55 0.58 0.51 Yield 0.20 Feet and Legs 0.35 Udderhealth Udder conf 0.38 0.39 Fertility 0.19 Milking ability Other dis. 0.43 0.46 0.41 Temperament 0.33 0.42 Longevity 0.15 0.10 NTM Average 0.30

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

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

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

Från kalv till ungtjur – Holstein/SRB

Balanced Breeding Två egenskaper: avkastning och hälsa

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

Avelsvärde för ett nyfött djur Traditionell BLUP Genomisk avelsvärdering Far Mor Far Mor Mendelian sampling Mendelian sampling

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

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

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?

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.

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.

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

3) Hur lika är våra nötkreatursraser? Angus Hereford Charolais och Limousin

Antal markörer i testpanelen Avstånd i baspar Användning 200 15 000 000 Inom familj, major gene 50 000 60 000 Inom ras (-grupp) 600 000 5 000 Mellan raser Genen 3 000 000 000 baspar 1 Hur stor del av variationen förklarar genen

2) Hur lika är vårta nötkreatursraser? 600 000 SNP gemensam referens population? 50 000 SNP bedömning inom ras

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.

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.

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?)

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.