Genomisk selektion för effektivare avel i nötköttsraserna

The project aims to lay the foundation for genomic selection in Swedish beef cattle populations. Genomic selection has revolutionized animal breeding and much increased genetic progress in e.g. dairy cattle. Improved animal breeding increases production efficiency and genomic selection enables future selection for new traits related to e.g. beef quality and climate impact. We will establish Swedish reference populations for the two most common beef breeds by genotyping animals with pedigree and phenotypic information. We will develop a framework to estimate genomic enhanced breeding values based on these reference populations and single-step methods. We will also survey known genes of importance for qualitative traits (e.g. beef marbling) that should be included in selection. The project is expected to give a basis for future international collaborations both in research and for genetic evaluations, and to improve the competitiveness and profitability of Swedish beef producers.

Projektets syfte är att lägga grunden för genomisk selektion i svenska köttraspopulationer. Genomisk selektion har revolutionerat aveln och kraftigt ökat det genetiska framsteget i andra djurslag. Bättre djurmaterial ger effektivare produktion och genomisk selektion möjliggör framtida selektion för nya egenskaper, t.ex. kopplade till köttkvalitet och klimatpåverkan. Vi vill etablera svenska referenspopulationer för våra två vanligaste nötköttsraser genom att genotypa djur med härstamnings- och fenotypinformation. Målet är att skapa förutsättningar för att skatta genomiskt förstärkta avelsvärden baserat på dessa referenspopulationer och s.k. single-step metodik. Vi kommer även kartlägga kända gener som påverkar viktiga kvalitativa egenskaper (t.ex. marmorering) som bör inkluderas i selektionen. Projektet förväntas ge en bas för framtida internationellt forskningssamarbete och praktisk avelsvärdering, samt förbättra konkurrenskraft och lönsamhet för svenska nötköttsproducenter.

Projektet syftade till att möjliggöra genomisk selektion i svensk nötköttsavel. Referenspopulationer skapades för svenska Charolais och Hereford. Data från den nyligen införda nordiska avelsvärderingen möjliggjorde uppgradering till nordisk (Sverige, Finland och Danmark) nivå. Mer än 40 000 SNP-markörer för 4 321 Charolais och 4 532 Hereford inkluderades, tillsammans med registreringar för tillväxt- och slaktkroppsegenskaper, i single-step genomisk avelsvärdering (ssGBLUP) med hjälp av BLUPF90-familjens programvara. En djurmodell med flera egenskaper och genetiska grupper användes för skattning av avelsvärden. Korsvalidering tillämpades genom trunkering av fenotyper efter 2018. Användning av ssGBLUP istället för härstamningsbaserad BLUP förbättrade säkerheten och minskade bias för genotypade djurs avelsvärden. Relativa förbättringar av säkerheten på mellan 3 % och 71 % sågs för olika egenskaper hos genotypade hondjur. Att införa ssGBLUP skulle gynna svensk och nordisk nötköttsavel.

Ändamål och nytta:
Projekts mål var att göra det möjligt att införa genomisk selektion i svensk nötköttsavel. Genom att använda information på DNA-nivå kan man med högre säkerhet kan välja ut de bästa djuren till avel redan i ung ålder. För mjölkkorna har det möjliggjort korta generationsintervall och det genetiska framsteget har i vissa fall fördubblats. Ett snabbare genetiskt framsteg innebär ekonomiska och miljömässiga fördelar i och med att produktionen blir mer effektiv. Genomisk information kan också bidra till att djuren blir friskare då genetiska defekter kan upptäckas och undvikas.

Metoder:
Genomisk selektion används redan i avelsurvalet av köttrasdjur i en del länder och är på väg att införas i fler. Metoden bygger på information från tusentals genetiska markörer spridda över alla kromosomer. För att kunna införa genomisk selektion i svensk nötköttsavel behövde så kallade referenspopulationer skapas genom att analysera DNA-prov från djur som också har egenskapsregistreringar. Referenspopulationen behövs för att skatta värdet av olika genetiska varianter för viktiga egenskaper.

För köttraser har det visat sig att en metod där man kombinerar all tillgänglig information fungerar bäst. Då används alla de registreringar som idag används i avelsvärderingen. De kombineras med härstamningsinformation för djur som inte har genomisk information och med genomisk information för de djur som har analyserats genomiskt. På så sätt kan alla djur få avelsvärden. Denna metod för genomisk selektion kallas ”single-step” och vi har använt den i vårt projekt.

För att få tillräckligt många djur per ras för statistiskt säkra analyser begränsade vi studien till två raser: charolais och hereford. Vi lät analysera DNA-prov från sammanlagt över 4 000 djur, både från avelsbesättningar som valt att delta och även stationsprövade tjurar. Den genomiska informationen från analyserna lagras i Nordisk Avelsvärderings (NAVs) databas och kan därmed även användas för verifiering av härstamningar och framtida genomisk avelsvärdering.

Då projektet blev något försenat på grund av Covid19-pandemin hann avelsvärderingen av köttdjur förändras till att bli gemensam för svenska, finska och danska djur. Det gav oss möjligheten att uppgradera projektet till nordisk nivå vilket mer än fördubblade antalet djur till drygt 8 500 djur med information om över 40 000 genetiska markörer vardera. Vi fick även tillgång till de egenskapsregisteringar som används i dagens nordiska avelsvärdering för födelsevikt, tillväxt till avvänjning, ettårsvikt och tillväxt efter avvänjning, samt slaktkroppsegenskaperna nettotillväxt, formklass och fettklass.

Resultat och slutsats:
Resultaten från våra statistiska analyser visar att användningen av genomisk information ger säkrare skattade avelsvärden. Det gäller särskilt för unga djur som har analyserats genomiskt men inte har hunnit få sina egenskapsregistreringar än. För den gruppen av djur har vi sett relativa ökningar av säkerheten på mellan 3% och upp till över 70%. Vi studerade också hur genetiskt lika djur från samma ras var över landsgränserna. Det visade sig att svenska, finska och danska hereford, liksom charolais, var tillräckligt lika för att det ska vara av värde att kombinera även genomisk information från de olika länderna. Vi såg fördelar av att analysera information på nordisk nivå då skattningarna blir säkrare med fler djur. Slutsatsen från projekt är att det är möjligt att införa genomiskt förstärkta avelsvärden för köttraser på nordisk nivå och att det skulle gynna avelsarbetet och därmed även den framtida nötköttsproduktionen.

Om projektet:
Projektet ”Genomisk selektion för effektivare avel i nötköttraserna” finansierades av Stiftelsen Lantbruksforskning och genomfördes vid Sveriges lantbruksuniversitet i samarbete med Växa Sverige och VikingGenetics. Projektet har också fått stöd och hjälp av Svensk Köttrasprövning AB, NAV, samt av rasföreningar och enskilda avelsuppfödare.