LA SELEZIONE GENOMICA NELLE RAZZE DA CARNE: WORK IN PROGRESS

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Aureliano Venturi
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1 Associazione Italiana Allevatori LA SELEZIONE GENOMICA IMMAGINE NELLE RAZZE DA CARNE: WORK IN PROGRESS RICCARDO NEGRINI

2 Trend del mercato della carne nei Paesi PVS Consumi Kg/procapite/anno Cereali Tuberi Radici Carne Latte

145 159 170 161 156 Tuberi 18 19 17 14 15 15 Radici 70 73

3 Trend del mercato della carne Domanda di prodotti di origine animale Fonte: FAO 2011

4 Crescita Paesi emergenti Crescita dei paesi emergenti La flessione del peso dell UE (dal 15% al 13%) e dal C-N America (dal 27% al 25%) è assorbita dalla crescita dell Asia (dal 19% al 23%) e del S. America (dal 20% al 22%) Oceania 5% 50 20% S. America 22% 40 C-N America 25% 30 27% Africa 8% 20 19% Asia 23% % Eur. extra UE 5% UE-25 13% Fonte: ISMEA

23%) e del S. America (dal 20% al 22%). 70 60 Oceania 5% 50 20% S.

5 Gli scambi di carne bovina Forte dinamicità nel mercato atlantico (Brasile, Argentina) Si restringe il mercato di esportazione, si allarga quello di importazione Import (5Pi: 57%) Mex EU- UE % 96% -27% Export (5Pe: 72%) Rus USA 51% 15% N-Z % USA % (000 tonnellate) Ind 200% Aus 10% Bra 615% Fonte: ISMEA Quale futuro (000 tonnellate) sostenibile per la selezione della Limousine? Borgo San Lorenzo

Rus USA 51% 15% N-Z 2007 76% 0 500 1.000 1.500 USA 1998-34% (000 tonnellate) Ind 200% Aus 10% Bra 615% 0 1.000 2.000 3.

6 Gli scambi di carne bovina all interno dell UE I ¾ del mercato di imp/exp si concentrano in soli 6 paesi (l Italia rappresenta il 22% della domanda UE-27). Export (5Pe: 73%) Import (5Pi: 72%) Pol % RU % Fra % Ger % Ger -4% Ola 38% Ola 14% Fra 36% Irl 30% Ita 15% (000 tonnellate) (000 tonnellate) Fonte: ISMEA

Export (5Pe: 73%) Import (5Pi: 72%) Pol 2007 569% RU 2007-5% Fra 2003 13% Ger 2003 46% Ger

7 Gli scambi di carne bovina in Italia Bovino: crescita dell import di carne Si riduce ulteriormente l auto-approvvigionamento: per ogni 10 kg di carne consumata 4 kg sono importati sotto forma di carne o animali (000 t.e.c.) var. '07/03 import di animali vivi ,2% export di animali vivi ,9% saldo ,8% import di carne/prep ,0% export di carne/prep ,2% saldo carne ,0% autoapprovvigionamento 63% 65% 61% 57% 61% -2,0% saldo normalizzato -64% -57% -65% -68% -67% 4,6% Fonte: ISMEA

'07/03 import di animali vivi 234 242 241 274 224-4,2% export di animali vivi 2 3 2 3 4 65,9% saldo -232-239 -238-270 -221-4,8% import di carne/prep.

8 Alcune cause La riduzione dell export (e aumento dell import) è legata al calo della produzione e/o ad una generale perdita di competitività effetto di: fattori finanziari elevati (e in aumento) costi di allevamento (materie prime, energia, ) vincoli ambientali (direttiva nitrati) strutturale ridimensionamento degli allevamenti (bovini)

finanziari elevati (e in aumento) costi di allevamento (materie prime, energia, )

9 Demografia della produzione di carne

10 Una delle risposte: la selezione P= G+E

11 Miglioramento genetico classico risultato della applicazione della teoria genetica quantitativa alle popolazioni animali schemi operativi di selezione libri genealogici controlli funzionali diffusione inseminazione artificiale uso di sofisticati modelli statistici per la stima del valore genetico dei riproduttori capacità di calcolo dei computer.

controlli funzionali diffusione inseminazione artificiale uso di sofisticati modelli

12 La scelta dei riproduttori Il Performance Test è il principale strumento di valutazione genetica dei bovini da carne. Consiste nel monitoraggio delle attitudini produttive di giovani riproduttori maschi, allevati in condizioni standard presso I centri genetici. Potenziale genetico (dedotto dall indice di selezione del padre e della madre); - Morfologia del soggetto; - Accertamento di maternità e paternità attraverso test del DNA; - Analisi del cariotipo (2n = 60).

13 Lo schema di selezione francese

14 Il modello infinitesimale parentele fenotipi Modello infinitesimale di Fisher Parametri genetici EBV metodi statistici Architettura genetica caratteri quantitativi g/anno = i Acc L σg

15 Il modello infinitesimale funziona anche per la carne Trend genetico femmine, indice peso 210 giorni

16 Trend genetico maschi, indice peso 210 giorni

17 Il modello infinitesimale: difficoltà Caratteri a bassa ereditabilità (il fenotipo predice il valore genetico in modo imperfetto: es. caratteri riproduttivi) Costo e difficoltà di misurazione: es. resistenza alle malattie Misure su un solo sesso: es. caratteri lattiferi Misure dopo l età riproduttiva: es. caratteri riproduttivi Caratteri misurati post-mortem: es. qualità della carne Associazioni negative (linkage o epistasi) Interazioni genotipo-ambiente Bassa numerosità della popolazione

resistenza alle malattie Misure su un solo sesso: es. caratteri lattiferi Misure dopo l età riproduttiva: es.

18 La genetica molecolare in aiuto Uno SNP (Single Nucletide Polymorphism) è definito come una mutazione di singola base presente in in una popolazione con una frequenza maggiore dell 1%....CCGTATCTAGGTA A ATGTACAATCTTG......CCGTATCTAGGTA T ATGTACAATCTTG...

presente in in una popolazione con una frequenza maggiore dell

19 Gli SNP Effetto di un polimorfismo nella regione del promotore della miostatina in bovini CRISÀ A., MARCHITELLI C., SAVARESE MC., VALENTINI A. (2003). Sequence analysis of myostatin promoter in cattle. Cytogenetic and Genome Research 102:48-52

20 Come sfruttare le informazioni sul DNA MAS: Integrazione di informazioni sui QTL negli schemi di selezione tradizionali GAS: Integrazione delle informazioni sull effetto di mutazioni specifiche causative negli schemi di selezione tradizionali GS: Selezione basata sulle informazioni genomiche

informazioni sull effetto di mutazioni specifiche causative negli schemi

21 Genome Wide Association Lo studio della variazione genetica lungo tutto il genoma Lo scopo è identificare associazioni tra marcatori molecolari e caratteri di interesse o tra marcatori e la presenza assenza di una patologia a base genetica

22 La rivoluzione molecolare

23 La rivoluzione molecolare 54,001 Marcatori SNP nel bovino

24 Si sfrutta il Disequilibrio di Linkage Associazione diretta Associazione indiretta Approccio del gene candidato per posizione, per funzione o entrambe Approccio GWAS

25 Associazione marcatore-carattere Genotipi Parto facile Parto difficile

26 E una ricerca facile?

27 Associazione marcatore-carattere Attenzione alle parentele tra soggetti analizzati Famiglia 1 Genotipi Famiglia 2 Parto facile Parto difficile

28 Genome Wide Association study DATASET GENOMICO DATASET INIZIALE SNPs / genotipizzazione 228 genotipizzazioni TOTALE DI DATA POINTS

29 Genome Wide Association sulla razza Marchigiana DATASET GENOMICO EDITING DEI DATI & ANALISI ESPLORATIVE DATASET INIZIALE (54 K) Animali problema Qualità della genotipizzazione (ripetibilità) Discendenza non mendeliana (animali) Frequenza di genotipi mancanti (SNP) Marcatori problema Frequenza dell allele minore (MAF) HWE Analisi di frequenza genotipiche Discendenza non mendeliana - Marcatori Genotipizzazione problema Frequenza di genotipi mancanti (Animali) DATASET DI RIFERIMENTO

30 Il dataset genomico Dataset sporco 218 animali x SNPs (5970 monomorfi) Dataset pulito 206 animali x SNPs

31 Disequilibrio di linkage Average r Angus BrownS wiss Gir Holstein Jersey Limous ine N'da ma Ne lore Piemontese Roma gnola Marker distance in kb

32 Qualche risultato RESA AL MACELLO

33 La miostatina

34 Qualche risultato RESA AL MACELLO Miostatina

35 Qualche risultato ACCRESCIMENTO MEDIO GIORNALIERO

36 Qualche risultato GRASSO

37 Malattie genetiche Control Population Disease Population Common variant Common disease

38 Distonia muscolare congenita [Charlier et al, 2008 Nature Genetics]

39 ATP2A1, fast-twitch skeletal-muscle Ca2+ ATPase

40 La biodiversità Bovine HD~ 770K SNPs Limousine

41 Cosa succede nel mondo La razza Angus utilizza un pannello di marcatori per potenziare la selezione di 20 caratteri di qualità, fertilità, produzione

42 Pfizer Animal Division ha predisposto modelli di selezione genomica per la razza Angus basate sul Chip Illumina 54K

43 Queste Associazioni stanno lavorando in collaborazione con le Università U.S.A. per sviluppare le proprie equazioni di predizione basate sul pannello illumina 54K

46 La ricerca nel mondo

47 Valutazioni tra paesi International Hereford Comparisons -Combined Pan American International Evaluation

48 Quale futuro???

49 Nella ricerca in Italia Progetto SELMOL Coordinatore Alessandro Nardone SNP chip su bovini Progetto Innovagen Coordinatore Alessio Valentini SNP chip bovini (anche 800k), ovini, caprini, suini, cavalli Sequenza esoma bovini Epigenoma Progetto Filiera Coordinatore Alessio Valentini SNP chip bovini

50 Nella tecnologia

51 RINGRAZIAMENTI

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