Metody i programy hodowli zwierząt

Przedmowa XIII Podziękowania XV Wykaz wybranych akronimów XVII 1. Uwarunkowania hodowli zwierząt 1 1.1. Przesłanki społeczno-ekonomiczne rozwoju hodowli 1 1.2. Początki, rozwój wiedzy i efekty doskonalenia 6 1.2.1. Pierwsze metody i pierwsi hodowcy 6 1.2.2. Osiągnięcia doskonalenia zwierząt 9 1.2.3. Inne skutki hodowli zwierząt 10 1.3. Współczesne wyzwania hodowli zrównoważonej 11 1.3.1. Zrównoważony rozwój 11 1.3.2. Ekonomika 14 1.3.3. Środowisko 14 1.3.4. Społeczeństwo 16 1.3.5. Hodowla zrównoważona 17 2. Podstawy genetycznego doskonalenia zwierząt 23 2.1. Podstawy dziedziczenia 23 2.1.1. Nośniki informacji genetycznej 23 2.1.2. Przekazywanie kodu genetycznego 24 2.1.3. Powstawanie nowych organizmów 29 2.1.4. Współdziałanie alleli i dziedziczenie 30 2.1.5. Rodzice a potomstwo 31 2.1.6. Inne zjawiska tłumaczące mechanizm dziedziczenia 34 2.1.7. Zmiana frekwencji alleli 35 2.1.7.1. Dryf genetyczny 35 2.1.7.2. Mutacje 36 2.1.7.3. Migracje 36 2.1.8. Selekcja naturalna 36 2.1.9. Genom i markery genetyczne 37 2.2. Cechy i ich podziały 40 2.2.1. Cechy zwierząt gospodarskich 40 2.2.2. Zmienność cech 41 2.2.3. Podstawowe składowe zmienności 47 2.2.4. Zależności między genotypem, środowiskiem a fenotypem 49 2.2.5. Odziedziczalność 51 2.2.6. Inne składowe zmienności 56 2.2.7. Szacowanie wskaźnika odziedziczalności 58 2.2.8. Błąd oszacowania wskaźnika odziedziczalności 64 2.2.9. Zależności między cechami 65 2.2.10. Szacowanie współczynnika korelacji genetycznej 69 2.2.11. Błąd szacowania współczynnika korelacji genetycznej 71 2.2.12. Powtarzalność 71 2.2.13. Szacowanie współczynnika powtarzalności 73 2.2.14. Cechy i ich parametry w populacji 75 2.3. Genetyczne podobieństwo zwierząt i kojarzenie w czystości rasy 80 2.3.1. Rodowody i pokrewieństwo 80 2.3.2. Inbred 84 2.3.3. Obliczanie współczynnika inbredu 87 2.3.4. Skutki inbredu 88 2.3.5. Spokrewnienie 91 2.3.6. Obliczanie wielkości spokrewnienia addytywnego 93 2.3.7. Macierz spokrewnień addytywnych 95 2.3.8. Outbred 97 2.3.9. Inbred i spokrewnienie molekularne 98 2.3.10. Inbred stary i nowy 101 2.3.11. Inbred w populacjach niepodlegających selekcji 102 2.4. Podstawy selekcji i jej konsekwencje 103 2.4.1. Podstawy selekcji 103 2.4.2. Różnica selekcyjna i reakcja na selekcję 105 2.4.3. Ostrość selekcji i odstęp międzypokoleniowy 108 2.4.4. Dokładność selekcji 112 2.4.5. Rodzaje selekcji na cechy ilościowe 115 2.4.6. Addytywne genetyczne odchylenie standardowe 118 2.4.7. Skutki selekcji 118 2.4.8. Skorelowana reakcja na selekcję 122 2.5. Wartość hodowlana i jej dokładność 124 2.5.1. Pojęcie wartości hodowlanej 124 2.5.2. Szacowanie wpływów alleli 124 2.5.3. Podstawowe własności ocen wartości hodowlanej 130 2.5.4. Podstawy oceny wartości hodowlanej 132 2.5.5. Indeks rodowodowy a indeks rodzicielski 134 2.5.6. Oczekiwana wartość użytkowa potomstwa 136 2.5.7. Dokładność selekcji opartej na fenotypie własnym 139 2.5.8. Znaczenie informacji od krewnych 140 2.5.9. Indeks selekcyjny 142 2.5.10. Obliczanie wag indeksu selekcyjnego 145 2.5.11. Rodzaje indeksów selekcyjnych 148 2.5.11.1. Klasyczny indeks selekcyjny 149 2.5.11.2. Indeks ekonomiczny 149 2.5.11.3. Indeks syntetyczny 149 2.5.11.4. Indeks zbiorczy 149 2.5.12. Dokładność indeksu selekcyjnego 150 2.5.13. Czynniki warunkujące dokładność konwencjonalnych wartości hodowlanych 158 2.5.14. Zmienność ocen wartości hodowlanej 159 2.5.15. Zmienność wartości hodowlanych potomstwa 163 2.6. Ocena wartości hodowlanej 164 2.6.1. Początki oceny wartości hodowlanej 164 2.6.2. Eliminacja wpływów niegenetycznych 165 2.6.3. Definiowanie grup jednoczesnego porównania 168 2.6.4. Stacje testowe 171 2.6.5. Metoda BLUP 171 2.6.6. Źródła informacji w metodzie BLUP 177 2.6.6.1. Ocena na potomstwie 178 2.6.6.2. Ocena z udziałem krewnych bocznych 179 2.6.7. Selekcja z udziałem BLUP 180 2.6.8. Modele oceny wartości hodowlanej 182 2.6.8.1. Modele wielocechowe 182 2.6.8.2. Modele powtarzalnościowe i z losowymi regresjami 184 2.6.8.3. Modele z efektami matczynymi 185 2.6.8.4. Grupy nieznanych rodziców 185 2.6.8.5. Modele oceny wielorasowej 186 2.6.8.6. Uwzględnianie inbredu w czasie oceny wartości hodowlanej 186 2.6.8.7. Ocena przy dużej ilości informacji 187 2.6.9. Ocena komponentów wariancji dla złożonych modeli 187 2.7. Ekonomika w hodowli zwierząt 188 2.7.1. Źródła kosztów i zysków w hodowli 188 2.7.2. Uwzględnianie ekonomiki w celu hodowlanym 190 2.7.3. Indeks ekonomiczny 191 2.7.4. Wyznaczanie wag indeksu ekonomicznego 192 2.7.5. Indeks ekonomiczny na bazie wartości hodowlanych 194 2.8. Selekcja i sposoby jej prowadzenia 194 2.8.1. Uwarunkowania prowadzenia selekcji 194 2.8.2. Selekcja na cechy ilościowe 196 2.8.3. Genetyczna różnica selekcyjna 199 2.8.4. Selekcja na cechy o prostym dziedziczeniu 200 2.8.5. Jednoczesne doskonalenie wielu cech 204 2.8.5.1. Selekcja z udziałem indeksów wielocechowych 204 2.8.5.2. Niezależne poziomy brakowania a indeksy selekcyjne 206 2.9. Selekcja wspomagana markerami 208 2.9.1. Założenia selekcji wspomaganej markerami 208 2.9.2. Genomowa wartość hodowlana 212 2.9.3. Obliczanie genomowej wartości hodowlanej 216 2.9.3.1. GBLUP 216 2.9.3.2. SNP-BLUP 217 2.9.3.3. Metoda jednego kroku 217 2.9.3.4. Inne aspekty oceny genomowej wartości hodowlanej 218 2.9.4. Walidacja oceny genomowej 219 2.9.5. Dokładność genomowej wartości hodowlanej 221 2.9.6. Optymalizacja oceny genomowej wartości hodowlanej 223 2.9.7. Pozyskiwanie genomowych wartości hodowlanych 224 2.9.7.1. Mikromacierze 224 2.9.7.2. Imputacja 225 2.9.7.3. Organizacja pobierania materiału genetycznego 225 2.9.8. Korzyści z genotypowania i skutki selekcji genomowej 227 2.9.8.1. Tempo postępu genetycznego 228 2.9.8.2. Zmiana dokładności oceny wartości hodowlanej 229 2.9.8.3. Ostrość selekcji 231 2.9.8.4. Skrócenie odstępu międzypokoleniowego 232 2.9.8.5. Wykorzystanie zmienności mendlowskiej 233 2.9.8.6. Wzrost zinbredowania 234 2.9.8.7. Doskonalenie nowych cech 234 2.9.8.8. Ściślejsza kontrola prowadzonych rodowodów 234 2.9.8.9. Dokładniejsze monitorowanie zmian w populacjach 235 2.9.8.10. Zmiana frekwencji alleli 235 2.9.8.11. Obniżanie zmienności genetycznej 235 2.9.8.12. Dobór do kojarzeń 236 2.9.8.13. Selekcja genomowa a małe populacje 236 2.9.8.14. Inne zmiany 238 2.9.9. Selekcja genomowa a zrównoważony rozwój 238 2.9.10. Utrzymanie oceny genomowej 239 2.9.11. Poszukiwanie QTL 240 2.9.12. Wykorzystanie sekwencji DNA w ocenie wartości hodowlanej 243 2.10. Dobór do kojarzeń i krzyżowanie 244 2.10.1. Rola doboru do kojarzeń 244 2.10.2. Dobór do kojarzeń a postęp genetyczny 245 2.10.3. Dobór do kojarzeń a zinbredowanie 247 2.10.4. Dobór do kojarzeń a wady genetyczne 248 2.10.5. Dobór do kojarzeń i selekcja 249 2.10.6. Krzyżowanie 249 2.10.6.1. Heterozja 249 2.10.6.2. Komplementarność populacji 251 2.10.6.3. Systemy krzyżowania 252 2.10.6.4. Krzyżowanie a rozpowszechnianie postępu genetycznego 253 2.10.7. Tworzenie nowych ras 253 2.10.7.1. Nowe rasy 253 2.10.7.2. Rasy syntetyczne 254 2.11. Biotechniki rozrodu w doskonaleniu genetycznym 254 2.11.1. Przesłanki do stosowania biotechnik rozrodu 254 2.11.2. Sztuczne unasienianie 256 2.11.3. Przenoszenie i pozyskiwanie zarodków 258 2.11.4. Seksowanie nasienia i zarodków 260 2.11.5. Klonowanie 263 2.12. Współpraca międzynarodowa w hodowli zwierząt 264 2.12.1. Współpraca w zakresie kontroli użytkowości 265 2.12.2. Współpraca w zakresie oceny wartości hodowlanej 266 2.12.2.1. Podnoszenie jakości oceny wartości hodowlanej 266 2.12.2.2. Współdzielenie populacji referencyjnej 267 2.12.2.3. Międzynarodowa współpraca naukowa i organizacyjna 267 2.12.2.4. Współpraca w celu rozszerzania ocenianej populacji 268 2.12.3. Międzynarodowa ocena wartości hodowlanej 268 2.12.3.1. Interbull 268 2.12.3.2. Interbeef 271 2.12.3.3. Intergenomics 272 2.12.3.4. InterGenomics Holstein 272 2.12.3.5. Genomowe wartości hodowlane dla małych populacji 272 2.12.4. Jedno zwierzę – różne wartości hodowlane 272 2.13. Interakcja genotyp–środowisko 274 2.13.1. Perspektywa międzynarodowa 274 2.13.2. Perspektywa lokalna 276 3. Programy hodowlane 279 3.1. Pojęcie programu hodowlanego 279 3.2. Strategie hodowlane 279 3.2.1. Selekcja między rasami 281 3.2.2. Krzyżowanie 281 3.2.3. Selekcja w ramach ras 282 3.3. Wybór strategii doskonalenia 282 3.4. Organizacja pracy hodowlanej 284 Ad I. Cel hodowlany 285 1. Formułowanie celu hodowlanego 285 2. Doskonalone cechy 289 3. Rola czasu w programach hodowlanych 290 4. Liczba cech w programie hodowlanym 291 5. Indeksy ekonomiczne w praktyce 292 6. Tworzenie indeksów życzeniowych 294 7. Interpretacja wag w indeksach syntetycznych 296 8. Historia rozwoju celów hodowlanych na przykładzie bydła mlecznego 296 Ad II. System gromadzenia danych (ocena wartości użytkowej) 300 1. Zakres i sposób gromadzenia informacji 300 2. Nowe technologie 304 3. Wykorzystanie technologii sztucznej inteligencji 306 4. Jakość gromadzonych informacji 308 Ad III. Metody i narzędzia oceny wartości hodowlanej 310 1. Procedura oceny wartości hodowlanej 312 2. Wyrażanie wartości hodowlanej 314 3. Publikowanie wyników oceny wartości hodowlanej 318 4. Obciążenie oceny wartości hodowlanych 323 5. Ośrodki obliczeniowe 324 6. Utrzymanie i rozwój systemów oceny wartości hodowlanej 324 Ad IV. Selekcja i dobór do kojarzeń 326 1. Ścieżki selekcyjne 326 2. Hodowla zarodowa 328 3. Dobór do kojarzeń a selekcja 330 4. Optymalny udział przodków 335 5. Dobór do kojarzeń w praktyce 337 6. Genetyczne zarządzanie stadem 338 7. Komponenty warunkujące użytkowość mieszańców 339 8. Szacowanie podstawowych komponentów warunkujących użytkowość mieszańców 341 9. Przewidywanie użytkowości mieszańców 343 10. Systemy krzyżowania 344 11. Ograniczanie zinbredowania 351 Ad V. Struktura przekazywania uzyskanego postępu do populacji produkcyjnej 357 Ad VI. Następstwa prowadzenia pracy hodowlanej i ich monitorowanie 360 1. Zmiana wartości hodowlanej 361 2. Zmniejszanie zmienności genetycznej 364 3. Wzrost poziomu zinbredowania 367 4. Wady genetyczne i ich rozprzestrzenianie 371 5. Skutki ekonomiczne 374 6. Monitorowanie skutków pracy hodowlanej 375 3.5. Programy hodowlane MOET i hodowli zachowawczej 378 3.5.1. Programy hodowlane MOET 378 3.5.2. Programy hodowli zachowawczej 381 3.6. Organizacja hodowli 382 3.6.1. Uczestnicy programów hodowlanych 382 3.6.2. Uregulowania prawne 386 3.7. Projektowanie i optymalizacja programów hodowlanych 388 3.7.1. Projektowanie programów hodowlanych 388 3.7.2. Struktura programów hodowlanych 389 3.7.2.1. Zdolności reprodukcyjne 390 3.7.2.2. Infrastruktura społeczna 390 3.7.2.3. Cel hodowlany 392 3.7.2.4. Doskonalone cechy 392 3.7.2.5. Parametry cech 392 3.7.2.6. Interakcja genotyp–środowisko 393 3.7.3. Optymalizacja i rozwój programów hodowlanych 393 3.7.3.1. Przesłanki do ulepszania programów hodowlanych 393 3.7.3.2. Wykorzystanie programów symulacyjnych 395 3.7.4. Czynniki ograniczające ostrość selekcji i skuteczność programów hodowlanych 396 3.8. Edukacja i doradztwo hodowlane 397 3.8.1. Potrzeba kształcenia 397 3.8.2. Edukacja rolnicza 398 3.8.3. Doradztwo hodowlane 399 3.8.3.1. Obszary do doskonalenia 399 3.8.3.2. Podmioty realizujące 400 4. Doskonalenie wybranych gatunków zwierząt gospodarskich 401 4.1. Bydło mleczne 401 4.1.1. Uwarunkowania 401 4.1.2. Cel hodowlany i ocena użytkowości 402 4.1.3. Ocena wartości hodowlanej 405 4.1.4. Selekcja genomowa i ścieżki doskonalenia 406 4.1.5. Krzyżowanie 409 4.1.6. Efekty doskonalenia 410 4.2. Trzoda chlewna 410 4.2.1. Organizacja, cele hodowlane i ocena użytkowości 410 4.2.2. Krzyżowanie 413 4.2.3. Ocena wartości hodowlanej 414 4.2.4. Selekcja i dobór do kojarzeń 416 4.2.5. Nowe cechy 417 4.3. Drób 418 4.3.1. Cele hodowlane i uwarunkowania hodowli ras mięsnych 418 4.3.2. Cele hodowlane i uwarunkowania hodowli kur nieśnych 419 4.3.3. Strategie doskonalenia i ocena wartości hodowlanej – kury mięsne 420 4.3.4. Strategie doskonalenia i ocena wartości hodowlanej – kury nieśne 421 4.4. Bydło mięsne 423 4.4.1. Uwarunkowania i organizacja hodowli 423 4.4.2. Cele hodowlane i strategie doskonalenia 424 4.4.3. Ocena wartości hodowlanej i selekcja 424 Bibliografia 427 Skorowidz 441