Restituire competitività alle razzeovineitaliane: quale miglioramento genetico?

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1 Restituire competitività alle razzeovineitaliane: quale miglioramento genetico? S. Salaris, M.G. Usai, S. Casu, A. Carta Settore, DIRPA-AGRIS Sardegna, Sassari, Italia

2 Il miglioramento genetico Èla tecnica che consente di incrementare le performance per singolo animale attraverso la selezione dei riproduttori. Effetto cumulativo del miglioramento genetico Tecnica di produzione +2L +2L +2L +2L +2L = +10L anni Miglioramento genetico +2L +4L +6L +8L +10L = +30L

3 Crisi strutturale del prezzo del latte ovino Dati Laore Sardegna - Ismea (elaborazione AGRIS) Latte ovino - Prezzi medi mensili (in euro/litro IVA inclusa) in Italia - Prezzi all origine franco azienda - anni Obiettivi prioritari Produzione (riduzione dei costi) Qualità(aumento dei ricavi) Sanità(riduzione dei costi)

4 Obiettivo principale: incremento della quantità di latte per capo Lacaune Progresso genetico annuo dal 1990 al ,5 L (Marnet et al., 2010) Lacaune ewes : trend on milk yield, EBV and flock x Year effect Sarda Progresso genetico annuo dal 1991 al ,7 L (fonte ASSONAPA elaborazione AGRIS, 2012) Andamento per anno di nascita della produzione di latte (LEPM), valore genetico (EBV) e effetto allevamento (GACS) in prima lattazione (dove la media nel 1991 è = 160)

5 EFFETTO DEL PROGRESSO GENETICO SULLA PRODUZIONE DI GREGGE Gregge 100 pecore produzione media 130 L carriera 4 lattazioni (520 L) Nessun miglioramento Miglioramento genetico 2 L/anno Pecore necessarie per mantenere costante la produzione Pecore risparmiate possibili risultati litri -76 pecore Posso scegliere tra 2 opzioni: Fare piùlatte con lo stesso numero di pecore litri (cumulati in 10 anni) X 0,60 /litro = Mantenere costante la produzione con un minor numero di pecore 76 pecore X 226 UFL/anno 1 X 4 anni = UFL (687 q Orzo 22 /q) = Fabbisogno di mantenimento (da A.Cannas, Il costo di produzione del latte: un approccio di scenario)

6 Ma l aumento di produzione per capo non basta Altri obiettivi economici di selezione Fin dagli anni 90 nei bovini e di recente negli ovini obiettivi rivolti all incremento dei ricavi e alla riduzione dei costi: Qualità economica del latte Attitudine alla mungitura meccanica Prestazioni riproduttive Resistenza alle malattie

7 Restituire competitivitàalle razze locali le produzioni casearie legate a razza e territorio possono essere una strategia solo per razze di piccola consistenza una possibile strategia in presenza di filiere consistenti con un elevata disponibilità di prodotto è ottenere un animale più efficiente: 1. miglioramento genetico della razza locale 2. importare razze estere già migliorate

8 Miglioramento genetico della razza locale Approccio tradizionale della selezione genetica Controlli funzionali Registrazione parentele FA e MN controllata Valutazione genetica Diffusione del progresso genetico verso allevamenti commerciali Barillet, 1997 La dimensione ottimale del nucleo dovrebbe essere compresa nell intervallo fra il 10 e il 20%della popolazione totale (Elsen and Mocquot, 1974)

9 Rayon de Roquefort Lacaune Pyrenees Atlantiques Manech tete rousse, Manech tete noire Basco Bearnese FRANCIA Corsica Corse Schema di Selezione razza Lacaune Ottimizzazione dello schema per la produzione di latte 1985 Introduzione nel criterio di selezione della composizione del latte (grasso e proteina) 2005 Introduzione nel criterio di selezione del Contenuto in Cellule Somatichee della Morfologia Mammaria Dati ICAR 1 la maggior parte degli schemi includono anche la selezione per la Scrapie. 2 MY = quantitàdi latte, FY = quantitàdi grasso, PY = quantitàdi proteina, F% = percentuale di grasso, P% = percentuale di proteina, SCC = Conta delle cellule somatiche, U = morfologia mammaria (adattata da Cartaetal., 2009 eastruc etal., Dati 2011)

10 SPAGNA Pais Vasco y Navarra Latxa Castilla y Leon Churra,Lacaune, Assaf, Awassi e incroci Assaf, Awassi Castilla la Mancha Manchega Razza Churra Manchega Latxa Spanish Assaf Progresso Genetico annuo Produzione Latte (Caja et al., 2010) +2 L/yr +2 L/yr +3 L/yr +4.7 L/yr Caja et al., 2010 Dati ICAR 35-40% del patrimonio nazionale costituito da razze esotiche (adattata da Cartaetal., 2009 eastruc etal., Dati 2011)

11 ITALIA Difficoltà nell ottenere statistiche accurate TOSCANA Sarda,Comisana, Massese Gran numero di piccole razze locali(in aumento ) SARDEGNA Sarda SICILIA Comisana,Pinzirita, Valle del Belice. LAZIO Sarda, Comisana Incroci tra razze localiotra razze localierazze esotiche Coincidenza dati Associazioni di Razza con Libri Genealogici o Registri Anagrafici 17 razze dotate di Libro Genealogico, controlli funzionali e schema di selezione: Altamurana, Appenninica, Barbaresca, Bergamasca, Biellese, Comisana, Delle Langhe, Merinizzata Italiana, Fabrianese, Laticauda, Massese, Pinzirita, Moscia Leccese, Sarda, Valle del Belice, Gentile di Puglia Sopravissana 41 razze con registri Anagrafici per la conservazione: Alpagota, Bagnolese, Brentegana, Brianzola, Brigasca, Brogne, Ciavenasca, Cornelia Bianca, Cornigliese, Finarda, Frabosana, Garessina, Garfagnina, Istriana, Juraschaf, Lamon, Marrana, Matesina, Nostrana, Noticiana, Pecora Corteo, Pecora Nera di Arbus, Plezzana, Pomarancina, Pusterese, Rosset, Saltasassi, Sambucana o Demontina, Savoiarda, Schnalserschaf, Schwarz-Braunes, Schwarznasenschaf,Sciarao Moscia Calabrese,Tacola,Tiroler Bergschaf,Tiroler Steinschaf,TrimeticciadiSegezia, Varesina, Vicentina (Foza), Villnoesserschaf(Fiemmese Tingola), Vissana, Zerasca

12 Evoluzione del numero di pecore controllate in alcuni paesi europei (dati ICAR - Cork 2012) Astruc et al., 2012 Controlli semplificati (tipo AC e AT): tutte le lattazioni per la produzione di latte prima lattazione per composizione latte (G, P e CCS) La semplificazione dei controlli produce: Riduzione dei costi Aumento del numero di animali controllati Riduzione dell accuratezza dell informazione (a volte non compatibile per l impiego nella selezione genetica)

13 Miglioramento genetico nelle razze italiane Dimensione della popolazione totale e controllata, produzione dilatte (lunghezza del periodo di mungitura di riferimento), numero di dosi di FA, e criterio di selezione per razza Dati ICAR 2 MY = quantità di latte (adattata da Cartaetal., 2009 eastruc etal., Dati 2011)

14 SCHEMA DI SELEZIONE RAZZA SARDA Diffusione della fecondazione artificiale e della monta naturala controllata Numero di pecore in prima lattazione valutate geneticamente, incidenza pecore con genealogia nota e da padre di FA per annata produttiva Dati ASSONAPA elaborazione AGRIS Dati ASSONAPA elaborazione AGRIS Riduzione impiego della FA e della MN controllata presenza di animalicongenealogia sconosciuta carenza di link genetici fra gli allevamenti dimensione effettiva della popolazione in selezione inferiore alla popolazione controllata Introduzione altri obiettivi di selezione Problemi di accuratezzaeestensione dei controlli (composizione latte e morfologia mammaria)

15 Quale evoluzione delle strategie di miglioramento genetico? Spostamento della selezione genetica verso l impiego di SNP come marcatori Studi di associazione con i caratteri di interesse zootecnico Applicazione della selezione genomica(genomic selection). BovineSNP50 v2 BovineHD BovineLD Ovini 50K dal K fase di rilascio (chip custom) OvineSNP50 Le applicazioni di queste tecniche richiedono un ripensamento profondo delle strategie e delle modalitàorganizzative sino a ora applicate.

16 Utilizzo geni nei bovini da latte Conoscenze dell effetto di singole mutazioni ai geni sui caratteri di interesse K-caseina Razza Bruna + 2.5% all indice chilogrammi di proteina del toro per ogni allele B nel suo genotipo Motivi di esclusione dei tori per presenza di tare genetiche malattie o malformazioni dovute ad una anomalia nel genoma dell'animale Aracnomelia (malformazione degli arti ) Atrofia muscolare spinale (SMA)( diminuzione di volume, degenerazione dei muscoli a livello spinale) Dismielinizzazione spinale (SDM) (la mielina svanisce ) Weaver (to weave= oscillare di qua e dila')

17 Utilizzo geni negli ovini da latte Conoscenze dell effetto di singole mutazioni ai geni sui caratteri di interesse Selezione Assistita da Geni per la resistenza alla Scrapie Progresso genetico annuo per la resistenza alla Scrapie nella razza Sarda Numero di animali analizzati allocus PrPnella popolazione iscritta al LG della razza Sarda Annata di Pecore Arieti nascita Totale Frequenza dell allele ARR nella popolazione iscritta al LG

18 Selezione Genomica(Genomic selection) E un metodo che utilizza le informazionigenomicheper stimare il valore genetico dei candidati alla selezione Popolazione di riferimento Candidati alla selezione Genotipi e fenotipi Genotipi Equazione di stima con analisi statistiche complesse è possibile stimare per ogni singolo punto del DNA il suo effetto sulle performance degli individui Animali selezionati

19 Selezione Genomica nei bovini da latte Riduzione dell intervallo di generazione Ciclo di valutazione di un toro Valutazione Genomica

20 Selezione Genomica nei bovini da latte Tori razza Bruna inclusi nella valutazione intergenomics fonte A. Rossoni 20

21 Impiego Selezione Genomica negli ovini da latte Caratteristiche delle popolazioni Prove di progenie meno efficienti Raccolta fenotipi meno accurati Scarsa diffusione della FA Struttura della popolazione non ottimale per la valutazione genetica Obiettivo Migliorare l accuratezza della prova di progenie (limitato effetto sull intervallo di generazione) Limiti: Minore numero di caratteri misurati Maggiore costo della analisi molecolare in relazione all informazione ottenuta e valore assoluto del singolo capo Bovini SNP x caratteri = informazioni molecolari Ovini SNP x 1-5 Caratteri = informazioni molecolari Occorre valutare l utilizzo di questi strumenti nella realtà ovina

22 Selezione Genomica negli ovini da latte Primi studi sull applicazone della GS nella Lacaune (sistema bovini da latte) L acuratezza digebvdi giovani arietiha unincremento relativo che varia dal10 al 20%rispettoaquella dell EBVtradizionaleasecondadelcarattere(Barillet, 2012).

23 Selezione Genomica negli ovini da latte Idea di applicazione della selezione genomica in Italia (razza Sarda) Identificare una limitata quota della popolazione che ne rappresenti l intera variabilità genetica molecolare (dimensione e locazione ancora da determinare) nella quale: Misurare con registrazione accuratesia i caratteri misurati nel LG che caratteri difficili o costosi da misurare su larga scala Effettuare analisi molecolari con CHIP HD su tutti gli animali Applicare la valutazione genetica tradizionale e la Selezione Genomica Vantaggi: Aumento del numero dei caratteri valutati Riduzione degli animali su cui rilevare i fenotipi costo delle analisi del genotipo (numero di CHIP da acquistare)???? van der Werf et al., Design and role of an information nucleus in sheep breeding programs. Animal Production Science, 50, 998

24 Non partiamo da zero.. Descrizione della popolazione sperimentale di razza Sarda Carta et al., Fine mapping of QTLs and genomic selection for production traits in an experimental population of Sarda dairy sheep. Proc. 38 th ICAR Congress. 28 May -01 June. Cork (Ireland) Obiettivi: Individuare geni di interesse Applicare la valutazione genetica tradizionale e la Selezione Genomicasu un ampio numero di caratteri

25 Individuazione fine di QTL e Geni QTLsignificativi individuatiinfamiglief1 e SAsulla produzione dilatte (MY),tenoreingrasso(TG) eproteina(tp). * significatività chromosome-wise (p<0.05); significatività genome-wise (p<0.05) Opportunità Creare dei CHIP LD personalizzati in cui inserire SNP di interesse per la razza (parentele, Scrapie, altri caratteri..) da utilizzare nella popolazione in selezione

26 Lista dei fenotipi registrati La maggior parte dei fenotipi non sono registrati routinariamente nella popolazione in selezione

27 Evoluzione delle schema di selezione della razza Sarda Flusso Dati Popolazione in selezione Allevamenti iscritti al LG Fonte S. Murru- Assonapa

28 Evoluzione delle schema di selezione della razza Sarda La FA rappresenta ancora l unica tecnica che consente di effettuare accurate prove di progenie e diffondere efficacemente il progresso genetico Centro Arieti realizzazione FA, raccolta e commercializzazione dei migliori riproduttori della razza produzione arieti testati geneticamente per diversi caratteri (LG e Allevamento Genomico) Campagne differenziate per ampliare la stagione di produzione del seme utilizzo del seme congelato (vari problemi)

29 Evoluzione delle schema di selezione della razza Sarda Piattaforma analitica (laboratori sistema allevatori) 1 o più allevamenti registrazione accurata dei fenotipi e analisi molecolare di tutti gli individui Stretto collegamento con il centro di FA (progenie degli arieti di FA) Produzione di indici tradizionali e genomici per tutti i caratteri

30 Evoluzione delle schema di selezione della razza Sarda Caratteristiche minime dell allevamento Genealogie note 100% (possibilità di scegliere tra gruppi di monta e analisi molecolari CHIP custom) Consistenza che consenta la prova di progenie di almeno 2 arieti (non meno di primipare) Partecipazione al programma di FA Registrazioni più accurate dei caratteri su larga scala Quantità e composizione latte Valutazione morfologia mammaria Analisi molecolari su Arieti (800K, 50K) e Pecore (50K, Custom)?? Produzione di indici tradizionali e applicazione effetti per indici genomici di tutti i caratteri Gli arieti valutati in questi allevamenti rappresentano i candidati per l impiego in FA e verranno utilizzatipreferenzialmentenegli allevamenti del LG

31 Evoluzione delle schema di selezione della razza Sarda Moltiplicatori Tuti gli altri allevamenti iscritti al LG Genealogie (possibilitàdi scegliere tra gruppi di monta e analisi molecolari CHIP custom) Registrazioni dei caratteri su larga scala con procedure semplificate Produzione indici tradizionali per la selezione tra allevamenti moltiplicatori Gli arieti valutati in questi allevamenti potranno essere impiegati solo tra allevamenti moltiplicatori o venduti nella popolazione commerciale

32 CONCLUSIONI La produzione di latte è ancora un obiettivo fondamentale Occorre introdurre altri obiettivi economici Attualmente èpossibile rivedere e rilanciare l attivitàdi miglioramento genetico avvento delle tecniche genetica molecolare individuazione di geni di interesse selezione genomica Decidere di abbandonare il miglioramento genetico significherebbe andare incontro alla perdita del patrimonio genetico locale importare razze estere altamente produttive

33 Possiamo costruire programmi specifici per lo sviluppo di schemi di miglioramento genetico delle razze locali? Punti di forza: Gruppi di genetica animale di assoluto livello internazionale Piattaforme analitiche e poli biotecnologici ben attrezzati e competenti 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

34 Possiamo costruire programmi specifici per lo sviluppo di schemi di miglioramento genetico delle razze locali? Punti di debolezza: Difficoltà a trasferire innovazione tecnologica nelle aziende Mancanza di programmi specifici per la valorizzazione delle razze locali Mancanza tavolo tenico-scientifco permanente per coordinamento strategie e risorse MA SI PUO FARE!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!