Experiment s dlouhodobou selekcí krav na ukazatele produkce a zdravotního stavu v Norsku Ing. Pavel Bucek, Českomoravská společnost chovatelů, a.s. Z chovatelské praxe a z celé řady vědeckých experimentů je známo, že existuje geneticky založený vztah mezi produkcí mléka a celou řadou onemocnění. Při jednostranné selekci na produkci mléka, bez zahrnutí dalších selekčních kritérií lze očekávat snížení odolnosti k celé řadě onemocnění. Mezi nejčastější zdravotní problémy u dojených plemen skotu patří klinické mastitidy, mléčná horečka, ketózy a zadržená placenta (například v Norsku se podílí tato onemocnění cca 67 % na všech vykonaných veterinárních zákrocích). Kladné genetické korelace mezi produkcí mléka a výskytem klinických mastitid, produkcí mléka a ketózami, produkcí mléka a mléčnou horečkou a produkcí mléka a výskytem zadržených placent byly odhadnuty ve studií, kterou zveřejnili autoři Heringstad a kol., 2005, kteří odhadli rovněž kladné korelace mezi některými onemocněními (klinickými mastitidami, mléčnou horečkou, ketózami a zadrženou placentou) v rámci laktace a také mezi jednotlivými laktacemi. Kladné genetické korelace mezi klinickými mastitidami a dalšími onemocněními naznačují, že by selekce na odolnost ke klinickým mastitidám mohla vést rovněž ke zlepšení genetického založení pro odolnost k dalším onemocněním, která jsou kladně korelovaná s klinickými mastitidami. Unikátní projekt, který analyzoval data ze dvou dlouhodobých selekčních experimentů s norským červeným skotem, umožnil dát odpověď na otázku, jak se změní genetické založení krav pro odolnost k onemocněním při dlouhodobé selekci na produkci mléka a při selekci na odolnost proti klinickým mastitidám. První experiment se uskutečnil v letech 1978 až 1989 a byla v něm prováděna dlouhodobá selekce na vysokou a nízkou produkci mléka. Druhý experiment probíhá od roku 1989 a pokračuje do současnosti. Do druhého experimentu byly zahrnuty dvě skupiny krav, z nichž první byla selektována na vysokou produkci proteinu a druhá na odolnost ke klinickým mastitidám. Organizace selekčních experimentů Experiment 1 byl realizován v letech 1978 až 1989. Základní statistické údaje o tomto projektu jsou uvedeny v tabulce 2. Byly vytvořeny dvě skupiny plemenic. První skupina krav byla cíleně selektována na vysokou produkci mléka. Druhá skupina krav byla selektována na nízkou produkci mléka. První skupina plemenic byla připouštěna býky s nejvyššími plemennými hodnotami pro produkci mléka. Na druhou skupinu krav selektovanou na nízkou produkci mléka byli připouštěni býci s hodnotou indexu pro produkci mléka na úrovni cca 90, kterou lze v Norsku považovat za nízkou. Experiment 2 začal v roce 1989 a pokračuje nepřetržitě do současné doby. Byl založen převážně na skupině krav z prvního experimentu s vysokou produkcí mléka. V tomto projektu byly vytvořeny dvě selekční skupiny podle odlišných kritérií v porovnání s prvním experimentem. První skupina krav byla selektována na vysokou produkci proteinu. Druhá skupina krav byla selektována na nízkou frekvenci výskytu klinických mastitid. Na první skupinu krav byli využíváni nejlepší prověření otcové pro produkci proteinu a na druhou skupinu krav býci s nadprůměrnými plemennými hodnotami pro odolnost ke klinickým mastitidám. Pro všechny sledované ukazatele byly odhadnuty plemenné hodnoty. Jednotlivé generace krav byly členěny tak, že krávy, které byly přítomny ve stádech na počátku pokusu, připouštěné podle definovaných pravidel a s dcerou na první laktací byly definovány jako generace 0, jejich dcery jako generace 1 atd. Výsledkem tohoto dlouhodobého experimentu bylo odhadnutí genetických trendů pro klinické mastitidy a další vybraná onemocnění. Experiment také ukázal odezvu na dlouhodobou selekční práci podle rozdílných kritérií selekce. Podklady pro příspěvek byly čerpány z jednání ICAR (Mezinárodní výbor pro kontrolu užitkovosti) v letech 2002 až 2007 a z údajů uveřejněných v časopise Journal of Dairy Science autorů Heringstad a kol., 2007. Data a základní statistické ukazatele populace norského červeného skotu a plemenic v experimentech Přehled o datovém souboru, využitém pro odhad plemenných hodnot, je uveden v tabulce 1. Pro odhad plemenných hodnot bylo využito 2 719 353 prvních laktací, u kterých byly k dispozici informace o klinických mastitidách, ketózách a o výskytu zadržených placent. Interval pro první otelení byl stanoven mezi 1. zářím 1978 až 1. lednem 2005. Frekvence jednotlivých onemocnění byla sledována jako výskyt onemocnění (označeno jako kód 1), nebo jako bez zaznamenaného výskytu onemocnění (kód 0). Výskyt onemocnění byl definován na základě skutečnosti, že kráva měla alespoň jeden výskyt onemocnění v intervalu 15 dnů před až 120 dnů po otelení pro klinické mastitidy nebo ketózy, popřípadě prvních 5 dnů po otelení pro zadrženou placentu. V souboru využitém pro odhad plemenných hodnot byla celková frekvence onemocnění 13,5 % u klinických mastitid, 7 % u ketóz a 2,2 % pro výskyt zadržených placent. V selekčním experimentu 1 mělo celkem 2 385 krav záznamy o zdravotním stavu na první laktaci, ze kterých bylo 1 369 ve skupině s vysokou produkcí mléka a 1 016 bylo ve skupině krav s nízkou produkcí mléka (tabulka 2). Průměr výskytu klinických mastitid, ketóz a zadržených placent byl ve skupině s vysokou produkcí mléka 17,5 %, 11,5 % a 2,6 %. Ve skupině 2 byl vykázán nižší výskyt klinických mastitid, ketóz a výskytu zadržených placent (12,8 %, 9,2 % a 2,4 %).
Z tabulky 2 je patrné, že do druhého selekčního experimentu bylo zařazeno celkem 2 731 krav, ze kterých 1 429 krav bylo ve skupině s vysokou produkcí proteinu a 1 302 krav ve skupině s nízkým výskytem klinických mastitid. Průměr výskytu klinických mastitid, ketóz a zadržených placent byl 14,1 %, 2,4 % a 2,6 % pro skupinu krav s vysokou produkcí proteinu a 10,6 %, 2,5 % a 2,2 % pro krávy s nízkým výskytem klinických mastitid. U skupiny krav s nízkým výskytem klinických mastitid pokračoval pokles výskytu klinických mastitid a pokles výskyt zadržené placenty. Rozdíl ve výskytu ketóz byl zanedbatelný. Tab. 1 Celkový statistický přehled datového souboru využitého pro odhad plemenných hodnot pro klinické mastitidy, ketózy, výskyt zadržených placent a 305 denní produkci proteinu Ukazatel, událost Jednotka Celková statistika datového souboru Krávy s údaji o zdravotním stavu počet, ks 2 719 353 Výskyt klinických mastitid % 13,5 Výskyt ketóz % 7,0 Výskyt zadržených placent % 2,2 Krávy se záznamy o 305denní produkci proteinu počet laktací 2 283 059 Průměrná produkce proteinu za 305 dnů kg 202 Počet zvířat v původech počet, ks 3 264 928 Zdroj: Heringstad a kol., 2007.
Tab. 2 Celkový statistický přehled o jednotlivých experimentech Selekční skupina Ukazatel vysoká nízká produkce vysoká produkce produkce mléka mléka proteinu Počet krav s údaji o zdrav. stavu1) 1 369 1 016 1 429 Výskyt klinických mastitid2) 17,5 12,8 14,1 Výskyt ketóz2) 11,5 9,2 2,4 Výskyt zadržených placent2) 2,6 2,4 2,6 Počet kráv s 305denní produkcí3) 1 209 854 1 249 Produkce proteinu za 305 dnů (kg) 214 188 222 Počet zvířat s PH5) 1 559 1 137 1 475 Počet otců 49 21 45
nízký výskyt kl.4) mastitid 1 302 10,6 2,5 2,2 1 130 206 1 351 38
1) počet krav s údaji o zdravotním stavu na první laktaci; 2) průměrná frekvence v %; 3) počet krav se záznamy o 305denní produkci proteinu; 4) klinických mastitid; 5) počet zvířat s plemennou hodnotou pro sledovaná onemocnění. Zdroj: Heringstad a kol., 2007.
Výsledky experimentu a diskuse Jednotlivé skupiny krav byly definovány v předchozím textu. Výskyt klinických mastitid u jednotlivých generací krav ve dvou selekčních experimentech a čtyřech skupin je uvedena v grafu 1. Z grafu 1 je patrné, že u skupiny s nízkou produkcí mléka byl vykázán plochý trend pro výskyt klinických mastitid a že u skupiny krav s vysokou produkcí mléka došlo ke zvýšení frekvence výskytu klinických mastitid v následujících generacích. Ve druhém selekčním experimentu došlo v dlouhodobém časovém intervalu u jednotlivých generacích krav k poklesu výskytu klinických mastitid u krav ve skupině s nízkým podílem klinických mastitid a ve skupině s vysokou produkcí proteinu došlo ke zvýšení výskytu klinických mastitid. U výskytu ketóz byl ve všech experimentech v delším časovém období u jednotlivých generací zaznamenám pokles výskytu u obou experimentů a u všech skupin. U výskytu zadržených placent byly vykázány výkyvy (0 až 6,3 %) v jednotlivých generacích a nebyl vykázán jednoznačný trend výskytu tohoto ukazatele mezi jednotlivými skupinami. Dědivosti a odhady genetických korelací sledovaných ukazatelů jsou uvedeny v tabulce 3. Dědivost pro jednotlivá onemocnění byla podle očekávání nízká. Z tabulky 3 je dále patrné, že existují kladné genetické korelace mezi jednotlivými onemocněními a mezi produkcí bílkovin a jednotlivými onemocněními. Znamená to, že při výskytu jednoho ze sledovaných onemocnění byla zaznamenána tendence předpokladu výskytu dalších onemocnění. Lze usuzovat, že selekce na klinické mastitidy by vedla ke snížení výskytu i dalších sledovaných onemocnění.
Tab. 3 Odhad dědivosti (na diagonále) a genetických korelacích (nad diagonálou)1) Ukazatel Klinické mastitidy Ketózy Zadržená placenta Klinické mastitidy 0,26 0,23 0,03 Ketózy 0,07 0,03 Zadržená placenta 0,01 Produkce bílkovin
Produkce bílkovin 0,31 0,31 0,05 0,22
1) pro sledované ukazatele v experimentu. Zdroj: Heringstad a kol., 2007.
Průměrné hodnoty pro výskyt klinických mastitid ve druhém experimentu uvedené v grafu 2 ukazují, že u skupiny krav s nízkým výskytem klinických mastitid byl vykázán trend genetického založení pro snižování výskytu klinických mastitid (plemenné hodnoty v grafu 2 jsou navrženy tak , že nižší hodnoty znamenají, že je geneticky vytvořen předpoklad pro snižování výskytu klinických mastitid). U skupiny krav s vysokou produkcí proteinu došlo v průběhu jednotlivých generací k mírnému zhoršení trendu a byla vykázána tendence genetického založení k vyššímu výskytu klinických mastitid. Rozdíly mezi jednotlivými generacemi jsou dány přímou selekcí na omezení výskytu klinických mastitid. Stejné konstrukce, kdy vyšší plemenná hodnota značí genetické založení pro vyšší výskyt onemocnění a nižší plemenná hodnota genetické založení pro nižší výskyt onemocnění byl využit i pro analýzu ketóz, která je uvedena v grafech 3 a 4 (průměry plemenných hodnot). Z grafu 3 je patrné, že existují rozdíly v genetickém založení pro výskyt ketóz mezi skupinou s nízkou produkcí mléka a vysokou produkcí mléka v průběhu jednotlivých generací. Krávy ve skupině s nízkou užitkovostí vykázaly tendenci ke genetickému založení pro nižší výskyt ketóz v následujících generacích. Genetické diference po 4 až 5 generacích byly rovněž vykázány v experimentu u skupiny s vysokou produkcí proteinu a nízkým výskytem klinických mastitid. Krávy s nízkým výskytem klinických mastitid vykazovaly genetické založení pro snižování výskytu ketóz v průběhu jednotlivých generací Mezi produkcí proteinu a výskytem ketóz je kladná genetická korelace a existuje také kladná genetická korelace mezi výskytem klinických mastitid a výskytem ketózy. Trend plemenných hodnot pro ketózy ve skupině s vysokou produkcí mléka je dán selekcí na vysokou produkci mléka. Zlepšení situace u skupiny krav s nízkým výskytem klinických mastitid je dáno selekcí na nižší výskyt klinických mastitid a kladnou korelací výskytu klinických mastitid s výskytem ketóz. U plemenných hodnot pro výskyt zadržených placent byl rovněž vykázán rozdíl v genetickém trendu po čtyřech generacích krav. Genetické založení pro pokles výskytu zadržených placent bylo vykázáno u skupiny s nízkou produkcí mléka. Vyšší rozdíl byl vykázán ve druhém experimentu mezi skupinou s vyšší produkci bílkovin a s nižším výskytem klinických mastitid. U skupiny s nízkým výskytem klinických mastitid bylo vykázáno genetické založení pro nižší výskyt zadržených placent, což bylo pravděpodobně dáno kladnou genetickou korelací mezi výskytem klinických mastitid a výskytem zadržených placent. Genetické založení pro nižší výskyt zadržených placent u skupiny s nižším výskytem mastitid je pravděpodobně dáno selekcí na nižší výskyt klinických mastitid. Závěr Zvyšování nákladů na zdravotní stav je korelováno s jednostrannou selekcí na zvyšování produkce mléka a bylo zjištěno v celé řadě studií. Výsledky druhého experimentu demonstrují efekt přímé a nepřímé selekce na klinické mastitidy a rovněž korelovanou odezvu u ketóz a zadržených placent. Selekce pouze na mléčnou užitkovost vede ke zvýšení náchylnosti na výskyt některých onemocnění. Z projektu vyplývá, že při selekci na odolnost proti mastitidám lze dosáhnout zároveň pokrok ve zlepšení odolnosti proti ketózám a lze dosáhnout nižšího výskytu zadrženým placent. Celá řada experimentů v severských zemích dokazuje, že při vhodné konstrukci selekčních indexů a při zahrnutí produkčních ukazatelů a plemenných hodnot pro ukazatele zdraví lze dosahovat vysokou produkci mléka při přiměřeném a akceptovatelném výskytu jednotlivých onemocnění.
Graf 1 Výskyt klinických mastitid v jednotlivých generacích krav
35
Vysoká produkce mléka
Výskyt klinických mastitid (%)
Nízká produkce mléka 30
Vysoká produkce proteinu Nízký výskyt klinických mastitid
25 20 15 10 5 0 0
1
2
3
4
5
Generace krav
Graf 2 Průměr plemenných hodnot pro klinické mastitidy (výpočet je navržen tak, že nižší hodnoty znamenají příznivější vývoj)
6
Průměr plemenné hodnoty (%)
4
2
0 0
1
2 Generace krav
-2
-4
-6
-8
Vysoká produkce proteinu Nízký výskyt klinických mastitid
3
4
5
Graf 3 Průměr plemenných hodnot pro ketózy - experiment 1 (výpočet je navržen tak, že nižší hodnoty znamenají příznivější vývoj)
4
Průměr plemenné hodnoty (%)
3
2
1
0 0
1
2
3
4
5
Generace krav
-1
-2
Vysoká produkce mléka Nízká produkce mléka
-3
Graf 4 Průměr plemenných hodnot pro ketózy - experiment 2 (výpočet je navržen tak, že nižší hodnoty znamenají příznivější vývoj)
2
Průměrné plemenné hodnoty (%)
1,5
1
Vysoká produkce proteinu Nízký výskyt klinických mastitid
0,5
0 0 -0,5
-1
-1,5
1
2 Generace krav
3
4
5
