Интервью с руководителем лаборатории селекционного контроля качества молока АО «Агроплем» Катериной Пантюх

В последнее время стало модно говорить о геномных технологиях в молочном животноводстве, чем обусловлен интерес к этой теме?

Последние 50 лет произвели революцию в молочном животноводстве. Специалисты селекционеры добились невероятных успехов за счет селекции нового поколения, которая позволила изменять признаки с невиданной ранее скоростью. Например, США сегодня производят на 60% больше молока чем 50 лет назад, при том, что количество коров за это время сократилось на 30%. Такого роста эффективности удалось достичь за счет того, что каждая корова дает сегодня в среднем в 2,5 раза больше молока, чем 50 лет назад. Средний удой по голштинской популяции в США составляет ~10,6 тыс. кг молока за лактацию. В Израиле показатели продуктивности еще выше – 12 тыс. кг молока за лактацию. К сожалению, в России этот показатель составляет около 6,0 тыс. кг молока за лактацию. Поэтому сегодня для нас особенно актуален вопрос, что это за селекция нового поколения и как поднять продуктивность в России до уровня ведущих стран в области молочного животноводства.

И в чем же секрет?

Секрет прост – новые практики, которые были внедрены во второй половине 20 века в ежедневную работу фермера, позволили ускорить генетический прогресс. Генетический прогресс популяции позволяет оценить, насколько эффективно ведется селекция. Если говорить совсем просто, генетический прогресс показывает, насколько следующее поколение лучше предыдущего поколения. 

Понятие «лучше» здесь может иметь разный смысл в зависимости от цели, которую ставит перед собой селекционер в плане разведения. Если специалист решил, что хочет вести селекцию на увеличения удоя, то каждое следующее поколение должно давать в среднем больше молока, чем их предки. 

Генетический прогресс имеет прямую зависимость от точности оценки племенной ценности животных, интенсивности отбора животных и генерационного интервала между поколениями. Селекционеры и ученные смогли повысить точность оценки племенной ценности на 40% сначала внедрив BLUP оценку, а в последствии и геномную оценку племенной ценности. Сейчас точность геномной оценки племенной ценности в мире составляет более 75%. 

Мы сейчас говорим об иностранной геномной оценке, а что с точностью российской оценки?

Точность любого нового индекса племенной ценности зависит от трех вещей – насколько близко животное, для которого должен быть получен геномный индекс, к референсной популяции, на которой строится прогноз, от того насколько велика референсная популяция и от достоверности фенотипических данных. 

Теоретически, по первому пункту, отечественная оценка должна быть точнее иностранной. Именно поэтому все страны идут по пути разработки собственной оценки. Но вот по двум другим пунктам мы сильно проигрываем иностранным аналогам. Американская референсная популяция насчитывает миллионы животных, в то время как в России столько животных, тем более генотипированных, в референсной популяции нет. Я знаю про несколько независимых разработок геномного индекса, в референсные популяции обычно входят тысячи, максимум десятки тысяч животных. Еще больше вопросов вызывает достоверность фенотипических данных. 

Еще в 2011 году мы с Ильей Рукиным, который сейчас руководит лабораторией генетики Агроплем, начали проект по разработке геномного индекса РФ. Но спустя 7 лет работы, мы поняли, что точность геномного индекса, разработанного на основании данных, полученных из систем управлением стадом предприятий, слишком низкая. Чтобы конкурировать с иностранными аналогами ее нужно значительно повысить. Мы пришли к выводу, что только создание собственной подконтрольной лаборатории селекционного-контроля качества молока позволит собрать достоверные фенотипические данные и сделать наш индекс племенной ценности конкурентоспособным.

То есть вы считаете, что без возможности контролировать получение данных в лаборатории молока, разработка собственного индекса невозможна?

Да, совершено верно. Мы уже прошли этот этап и я, к сожалению, должна признать, что такая оценка будет недостаточно точной чтобы фермы могли почувствовать экономическую выгоду от ее применения. 

Приведу пример – каждая партия молока в нашей лаборатории проходит жесткий контроль на разливание из танка (а такие случаи встречаются, иногда это весь заказ, иногда его части) на признаки скисания, на аномальные значения и много другое. Молоко с консервантом может иметь первичные признаки скисания, даже если приехало в лабораторию в тот же день. Во время скисания изменяются параметры процента жира, процента белка, содержание мочевины в молоке и количества соматических клеток. Скисание молока происходит по разным причинам, иногда из-за недостаточной гигиены при заборе проб. 

Мы разработали алгоритм предсказания степени скисания молока, используя методы машинного обучения. Нас интересуют пробы, которые еще не показывают признаки скисания при органолептическом осмотре, но процесс скисания уже начался и привел к изменению параметров молока. Проще говоря, мы ищем пробы, которые выглядят как хорошие пробы, без признаков скисания, но их показателям уже нельзя доверять. Каждая проба, сделанная в нашей лаборатории, получает оценку степени скисания. Сейчас мы исследуем как фильтрация проб по этому принципу позволит повысить точность оценки племенной ценности.

Очень интересно, это полностью ваша разработка?

Да, это полностью наша, полностью российская разработка. Также как и роботы в нашей лаборатории для раскапывания консерванта и фасовки крышек, о которых я вам уже рассказывала. У нас хорошая команда математиков и программистов, которые постоянно работают над улучшением наших сервисов вместе с зоотехниками и биологами. Я очень рада, что в Агроплем получилась создать уникальный прецедент, когда все эти специалисты могут работать вместе каждый день в одном лабораторном кластере и обмениваться опытом и идеями.

Ваша лаборатория селекционного контроля качества молока открылась 2 года назад, когда вы начнете предлагать клиентам не только иностранные индексы, но и собственный индекс, разработанный на основании российской популяции животных?

Ответ очень прост. Как только точность оценки нашего индекса превысит точность иностранного, мы будем предлагать его нашим клиентам. На сегодняшний день точность иностранных индексов выше, что может, кстати, объясняться еще тем, что наша популяция имеет высокую степень родства с американской. Это обусловлено постоянной покупкой быков, спермопродукции и телочек из-за границы. В такой ситуации, когда популяции родственные на первый план выходят два других фактора – величина референсной популяции и достоверность данных. Именно над ними мы и работаем. К концу года мы планируем сделать первый раунд оценки и обязательно поделимся данными о полученных результатах и точности оценки в научной публикации и, возможно, в отдельной научно-популярной статье.

С точностью все понятно, есть еще какие-то преимущества внедрения геномной оценки?

Внедрение геномной оценки позволяет сократить генерационный интервал. Современным селекционерам не нужно ждать, когда вырастут потомки животного чтобы узнать его племенную ценность. Геномный индекс племенной ценности можно определить сразу после рождения животного. Если индекс будет высоким, животное можно использовать для разведения через 2 года после рождения, а не через 5–7 лет. Технология искусственного оплодотворения позволила сильно поднять интенсивность отбора за счет возможности использовать только самый лучший генетический материал от лучших быков для работы со всей популяций. 

Вернемся к тестированию селекционных проб молока в вашей лаборатории. Получается, что основной результат – это фенотипические данные для разработки системы оценки племенной ценности? 

Вы совершенно правы, как следует из названия, исторически, основной целью тестирования молока каждый месяц был сбор данных для разработки системы оценки племенной ценности. Но впоследствии список тестируемых параметров значительно расширили и была предложена концепция системы улучшения стада (англ. DHI – dairy herd improvement). 

Система улучшения стада – это практика работы на предприятии, при которой на основании данных контрольных доек делаются выводы о состоянии стада, здоровье животных, контролируется кормление. Любые нарушения быстро отлавливаются и корректируются. Мы сегодня много говорили про геномную оценку племенной ценности, которая позволяет отобрать генетически лучших животных. Но именно работа по системе улучшения стада позволяет реализовать генетический потенциал отобранных с помощью геномной оценки животных. 

Система оценки племенной ценности и систему улучшения стада дополняют друг друга и дают возможность получить максимальный эффект.