Genoomselektsioon ja Eesti piimaveiste populatsiooni hindamine

Eestis on piimatoomise mõttes kaks olulisemat tõugu: eesti holšteini – ning eesti punane tõug. Viimase paari aastakümne aretustöö järgi on Eesti veisepopulatsioon Euroopa mastaabis paremaid. Praeguselt tasemelt edasi liikumiseks on meile vajalik uusima aretustehnoloogia, genoomselektsiooni (maailmas ca viimased 5 aastat) kasutuselevõtt. Geneetilised markerid annavad aretuses varasemaga võrreldes palju rohkem ja täpsemat informatsiooni nii loomade jõudluse-, välimiku-, tervise kui ka nende toodangu (piim, liha) omaduste kohta, samuti kiireneb aretustöö oluliselt. Genoomselektsiooni eelduseks on aga loomade geneetiliselt kirjeldatud võrdlusbaasi loomine. Siin on väikestel riikidel võrreldes suurtega raskem, kuna nende loomade arv on väike ja suured riigid ei ole nende kaasamisest huvitatud. Eesti piimaveistest on juba praegu 95% loomadest kaasatud jõudluskontrolli, seega on meil fenotüübi ja geeniinfo kombineerimiseks väga head eeldused.

Eesti häid eeldusi aluseks võttes uuris Piimaklaster oma partnerite kaasabil olukorda ja sobivaid lahendusi edaspidiseks kahe suuremahulise innovatsioonitegevusega. i) “Uue Ida- ja/või Põhja-Euroopa genoomselektsiooni konsortsiumi loomise eeluuring. Eesti piimaveiste genoomaretusväärtusel põhineva hindamissüsteemi ettevalmistamine” ja ii) “Eesti piimaveiste populatsiooni hindamine genoomaretusväärtuse alusel”. Tegevuse kokkuvõtted on leitavad alljärgnevast tekstist linkide alt või innovatsioonitegevuste pealkirjade alt avanevatel eraldi  aruandluse veebilehtedel.

Projekt “Uue Ida- ja/või Põhja-Euroopa genoomselektsiooni konsortsiumi loomise eeluuring. Eesti piimaveiste genoomaretusväärtusel põhineva hindamissüsteemi ettevalmistamine“ koosnes neljast osast:

Eelpoolsed tegevused andsid ettepaneku ja metoodilise alusinfo et viia läbi eraldi innovatsioonitegevusena “Eesti piimaveiste populatsiooni hindamine genoomaretusväärtuse alusel”. Suurtes genoomselektsiooni konsortsiumites osalemine ei pruugi olla Eesti osapoolte tegevusest sõltumata võimalik. Siiski on Eesti karjakasvatajatele vajalik saada ülevaade Eestis oleva karja geneetilisest väärtusest. Selleks genotüpiseeriti Eesti esimese aasta lehmikute valim (ca 10% loomadest, 2200 looma) ning saadi selle valimi aretusväärtus  Saksa (eesti holšteini tõug) ja Põhjamaade skaalal (eesti punane tõug) nende populatsioonide aretushinnete alusel. Selle järel on võimalik nii karjakasvatajatel üksikuna kui aretuse eestvedajal ETKÜ-l välismaiseid aretusväärtusi seostada paremini siinse keskmisega ning seada edasisi aretuse eesmärke.  Tehti selgitav ülevaade rahvusvaheliste aretusväärtuste teisendamisest, samuti on nii pullide kui lehmikute aretusväärtust analüüsivate aruannete osaks selgitavad tabelid, kus on selgitatud aretusväärtuste arvutamist eri riikides ning nende omavahelist võrreldavust. Võrreldes alul planeerituga laiendati analüüsi mõlemale olulisemale tõule, eesti holšteini kõrval analüüsiti ka eesti punase tõu olukorda.

“Eesti piimaveiste populatsiooni hindamine genoomaretusväärtuse alusel” koosnes kolmest osast:

Projekti ühe tööna loodi EPJ andmebaasis looma-andmete hulgas eraldi genoomaretusväärtuste osa ja edaspidi kuvatakse neid programmis Vissuke looma kaardil. Juba genoomhinnatud loomade andmeid värskendatakse kolm korda aastas

 

Kokkuvõte eesti holšteini tõugu lehmikute ja pullide genoomaretusväärtustest

  • Nii genoomhinnatud eesti holšteini tõugu (EHF) lehmikute kui ka pullide hulgas eksisteerib kõigi hinnatud aretusväärtuste ja -indeksite osas valikute tegemiseks piisav geneetiline varieeruvus. Siiski on varieeruvus suhteliselt suurem piimajõudlusnäitajate ja väiksem tervisetunnuste osas. Kuna Eestis geneetilisi haigusriske (so haiguste aretusväärtuseid) veel ei hinnata, enamuse farmide puhul ei talletata andmebaasides ka loomade haiguste ja ravi andmeid, on loomade genoomiandmete alusel välismaal ülimahukate andmebaaside alusel arvutatud genoomaretusväärtused ainsad võimalused geneetiliste riskide populatsioonipõhise varieeruvuse ja individuaalsete geneetiliste riskide hindamiseks.
  • Enamus EHF lehmikute ja pullide genoomaretusväärtustest on kõrgemad kui baaspopulatsioonis (va välimikutunnuste osas, aga seal võivad rolli mängida välimikutunnuste pisut erinevad definitsioonid ja erinevad optimaalsed väärtused Eestis ja Saksamaal). See tähendab, et võrreldes Saksamaal aastatel 2014-2016 sündinud lehmadega on aastatel 2015-2019 sündinud EHF pullide ja aastatel 2018-2020 sündinud EHF lehmikute geneetiline potentsiaal kõrgem nii toodangu, karjaspüsivuse, sigivuse, poegimise kui ka tervise osas.
  • EHF pullide geneetiline varieeruvus on, hoolimata nende suhteliselt väikesest arvust ja eelvalikust, sama suur, kui populatsioonist juhuslikult valitud sama tõugu lehmikute geneetiline varieeruvus. Ehk siis genoomhinnatud pullid ei moodusta ühegi aretustunnuse osas lehmikutest homogeensemat gruppi – ükskõik, mis tunnus vaatluse alla võtta, leidub selle osas (sarnaselt lehmikutele) nii paremaid kui ka halvemaid pulle.
  • Võrreldes genoomhinnatud EHF lehmikutega on genoomhinnatud EHF pullide aretusväärtused pisut madalamad – seda just piima- ja rasvatoodangu, karjaspüsivuse ja sigivuse ning tervisetunnuste osas. Ühelt poolt saab seda seletada erinevusega sünniaastates – genoomhinnatud lehmikud (sünniaastatega 2018-2020) on pisut nooremad kui genoomhinnatud pullid (sünniaastatega 2015-2019) – ja sellest tulenevas loomulikus geneetilises progressis. Teisalt võib siin peegelduda välismaise aretusmaterjali (so importpullide) mõju.
  • Mitte ühegi tunnuse puhul ei leidu ühtegi tipp-pulli. Ega ka ühtki mistahes tunnuse osas väga kehva pulli. Küll on oma geneetilise potentsiaali poolest erandlikke loomi lehmikute hulgas. Kas just maailma, aga Eesti mastaabis kindlasti. Kuna lehmadele nende endi näitajate alusel aretusväärtuste hindamiseks tuleb aastaid oodata ja ka siis ei ole hinnangute täpsus eriti kõrge, annavad noorloomadele hinnatud genoomaretusväärtused hea võimaluse mingi tunnuse – kas siis piimajõudluse või hoopis haigusriskide – osas erandlike loomade varajaseks tuvastamiseks.
  • Sama pulli tütarde genoomaretusväärtused on erinevad ning mistahes tunnuse puhul leidub nii kõrge kui ka madala aretusväärtusega pullide järglaste hulgas nii kõrge kui ka madala aretusväärtusega lehmikuid. Muidugi erinevas proportsioonis, aga ikkagi leidub. Kuna tavapäraste aretusväärtuste alusel on sama pulli tütardele pärandunud erinevate geenivariantide mõju võimalik hinnata alles aastate pärast, siis ei ole ka siin genoomaretusväärtustele alternatiivi.
  • Kõigi aretusväärtuste puhul eksisteerib nii erinevatest aretusotsustest tulenev erinevus farmide keskmiste tasemete vahel kui ka suuresti juhuslikust genoomide kombineerimisest tulenev farmide sisene varieeruvus. Viimane on suhteliselt sarnane kõigi farmide ja aretusväärtuste puhul, näidates, et kõigis farmides leidub geneetiliselt potentsiaalilt erinevaid loomi mistahes üldise aretustunnuse osas.
  • Rohkem kui kolmandik EHF lehmikutest (34,9%) on β-kaseiini genotüübiga A2A2, mis on ka sagedaseim homosügootne genotüüp selles lookuses, ja alleeli A2 sagedus on 57,0%. Piima halvema laapumisega seotud κ-kaseiini E-alleeli sagedus on 11,0%, seejuures on E-alleeli suhtes homosügootseid lehmikuid 1,4%, ning piima laapumisega positiivselt seotud κ-kaseiini B-alleeli sagedus on 35,9% ja B-alleeli suhtes homosügootseid lehmikuid on 12,7%.

 

Kokkuvõte eesti punast tõugu lehmikute genoomaretusväärtustest

  • Genoomhinnatud eesti punast tõugu (EPK) lehmikute hulgas eksisteerib kõigi hinnatud aretusväärtuste ja -indeksite osas valikute tegemiseks piisav geneetiline varieeruvus. Siiski on varieeruvus suhteliselt suurem piimajõudlusnäitajate ja väiksem tervisetunnuste osas. Kuna Eestis geneetilisi haigusriske (so haiguste aretusväärtuseid) veel ei hinnata, enamuse farmide puhul ei talletata andmebaasides ka loomade haiguste ja ravi andmeid, on loomade genoomiandmete alusel välismaal ülimahukate andmebaaside alusel arvutatud genoomaretusväärtused ainsad võimalused geneetiliste riskide populatsioonipõhise varieeruvuse ja individuaalsete geneetiliste riskide hindamiseks.
  • Võrreldes Põhjamaadega on EPK lehmikutel madalamad terviseriskidega seotud üldaretusväärtused – suhteline udaratervise üldaretusväärtus, suhteline tervise üldaretusväärtus ja eelkõige sõratervise indeks. Viitab see sellele, et pullide valikul ei ole eriti palju juhindutud nende poolt järglastele pärandatavatest terviseriskidest. Samas on keskmine noorkarja elujõulisuse aretusväärtus (mõõdab loomade geneetilist potentsiaali püsida karjas kuni täisealiseks saamiseni) EPK lehmikutel kõrgem.
  • Sõratervise indeksi keskmine väärtus on küll kehvemapoolne, aga varieeruvus on 1,5-2 korda suurem, kui teistel aretusväärtustel ja -indeksitel. See tähendab, et EPK lehmikute hulgas leidub suhteliselt suurel hulgal ka väga madala geneetilise jala- ja sõrahaiguste riskiga (ehk kõrge aetusväärtusega) lehmikuid, aga ka üksjagu ülimalt suure geneetilise riskiga lehmikuid. Hetkel nende varajaseks tuvastamiseks peale genoomaretusväärtuste võimalusi pole.
  • Paljude aretusväärtuste osas jagunevad EPK lehmikud kahte gruppi, kusjuures suhtelise koguaretusväärtuse, suhteliste udara tervise, tootliku aja, sigivuse ja poegimise aretusväärtuste osas jookseb piir ligikaudu Eesti päritolu pullide järglaste ja Põhjamaade päritolu pullide järglaste vahelt – Eesti päritolu pullide tütarde keskmine geneetiline potentsiaal on madalam.
  • Suhtelise piimajõudluse aretusväärtuse osas – kus samuti eristuvad kõrgema ja madalama piimajõudluse potentsiaaliga loomade grupid – on erineva päritoluga isade tütarde keskmised suhteliselt sarnased. Küll aga on suhtelise piimajõudluse aretusväärtuse jaotused bimodaalsed (nö kahe küüruga) kõigi isade päritolumaade puhul. Et sarnane trend ilmneb pisut nõrgamalt ka paljude teiste aretusväärtuste puhul, peegeldab see mingit üldisemat suundumust punaste tõugude aretuses.
  • Rohkem kui kolmandik EPK lehmikutest (36,5%) on β-kaseiini genotüübiga A2A2, mis on ka sagedaseim homosügootne genotüüp selles lookuses.

Lühike kokkuvõte tulemusestest on leitav EMÜ konverentsi “Terve loom ja tervislik toit 2021” 3-4.03.2021 kogumiku artiklist “Eesti piimaveiste populatsiooni hindamine genoomaretusväärtuste alusel”.

 

Soovitused

Analüüsist selgub vajadus juurutada farmides ja sellega kaasnevalt ka jõudluskontrollis terviseväärtuste hindamine. Haigusriskide (so haiguste aretusväärtuseid) hindamiseks tuleks talletada andmebaasides ka loomade haiguste ja ravi andmeid. Sinnamaani on loomade genoomiandmete alusel välismaal ülimahukate andmebaaside alusel arvutatud genoomaretusväärtused ainsad võimalused geneetiliste riskide populatsioonipõhise varieeruvuse ja individuaalsete geneetiliste riskide hindamiseks.

Püsivalt registreeritavad andmed võiksid olla:

  • Sõratervise tunnused
  • Mastiit
  • Ainevahetushaigused

Kuvada EPJ programmis Vissuke soovitused väärtuste hindamisele, kuna tunnused eri riikides on erinevad.

Eraldi küsimus, kas on vaja ka sisse seada Eesti indeksite (aretusväärtuste) uuendamine, mis võiks toimuda näiteks iga 5 aasta tagant. See on vajalik mitte ainult koostööks vaid tarvilik ka loomakasvatajatele ning aretajatele eri loommaterjali soetamisel ning tulemuste hindamisel.

Projektide tööd tehti Piimaklastri, Eesti Tõuloomakasvatajate Ühistu, Tervisetehnoloogiate Arenduskeskus AS ja Eesti Maaülikooli neljaaastase ühistööna.