V obecném slova smyslu jsou biotechnologie chápány jako využívání buď celých organismů nebo jejich částí k průmyslovým účelům. K jejich nesporným výhodám patří, že při racionálním používání umožňují nejen efektivnější hospodaření se zdroji energie, ale jsou i mnohem šetrnější pro životní prostředí než například klasické průmyslové technologie. Lidstvo využívá principů biotechnologií od nepaměti (například kvasné procesy při výrobě piva), ale v moderním pojetí dostávají biotechnologie zelenou až s rozvojem molekulární biologie (termín poprvé užil britský fyzik W. T. Astbury, který žil v letech 1898 až 1961), nové vědní disciplíny, která studuje biologické procesy a jevy na molekulární úrovni.
Tím se také náplň pojmu biotechnologie posouvá z makrosvěta, kde chov hospodářských zvířat může být též chápán jako biotechnologie, do mikrosvěta, kde je středem zájmu jednotlivá buňka či její funkční struktury. V současnosti se výzkum a využívání biotechnologií intenzivně rozvíjí a vznikají stále nové oblasti lidské činnosti, ve kterých jsou biotechnologie nepostradatelné, popř. se jejich nepostradatelnost očekává ve velmi blízké budoucnosti. Takovými oblastmi, kde se již biotechnologie používají v moderním slova smyslu, jsou například genové inženýrství nebo technologie rekombinantní DNA; průmyslové inženýrství (například produkce antibiotik fermentačními postupy); koncentrování minerálů pomocí mikroorganismů; biosenzory; biokatalyzátory (imobilizované enzymy); odstraňování odpadů biodegradací; produkce monoklonálních protilátek; studie vztahů mezi strukturou a funkcí bílkovin za účelem přípravy nebiologických syntetických katalyzátorů.
Pro chovatele prasat se z tohoto úhlu pohledu jeví být zajímavými zejména techniky genetického a genového inženýrství.
Techniky genetického inženýrství
Techniky genetického inženýrství vychází z principů dědičnosti a proměnlivosti živých organismů a zahrnují cílené zásahy do genetických procesů organismů a celých populací, včetně regulace rozmnožovacích procesů. Patří sem zejména umělá inseminace (z angl. AI), mnohonásobná ovulace a embryotransfer (MOET), in vitro produkce embryí (IVEP) a klonování.
Inseminace (AI)
V rozvinutých zemích je umělá inseminace u prasat standardně používána, i když její zavádění do praxe probíhalo mnohem pomaleji než například u skotu, ale v současnosti se rychle rozšiřuje. Uvádí se, že v některých zemích je více než polovina plemenných prasnic inseminována uměle. Pomocí inseminace se geneticky nejlepší kanci (tzv. top-kanci) mohou používat rozsáhle v tzv. nukleu (jádru), ale i na rozmnožovací úrovni. Inseminace též umožňuje na úrovni nuklea propojení jednotlivých farem, čímž vzniká velký tzv. „super“ nukleus a vzrůstá genetický zisk a snižuje se genetický interval mezi nukleem a komerční populací. Dále rozvoj inseminace mění marketingovou strategii šlechtitelských společností, a to od prodeje živých kanců k prodeji spermatu. Avšak na rozdíl od dojeného skotu je dopad kvalitních kanců na populaci omezenější kvůli poměrně nižší reprodukční míře kanců v inseminaci (neuspokojivé výsledky s kryokonzervací).
Mnohonásobná ovulace a embryotransfer (MOET)
Mnohonásobná ovulace a embryotransfer obecně zvyšují reprodukční úroveň samců a samic, avšak u prasat narazily tyto techniky na mnoho praktických překážek, počítaje v to nesnadnost kryokonzervace spermatu a embryí, polyspermii a komplikovanost nechirurgických metod přenosu embryí. Proto dosud nejsou podobné techniky rutinně používány v praktických šlechtitelských programech.
Produkce embryí in vitro (IVEP)
Další technikou, která se v současnosti intenzivně zkoumá pro použití v chovu prasat, je produkce embryí in vitro (tj. ve skle), což znamená odběr a uchování folikulů z poražených nebo živých prasnic, v návaznosti na vývoj zejména nechirurgických technik embryotransferu (ET), na rozvoj konzervace embryí a technik klonování. Vysoká samičí reprodukční úroveň u prasat klade otázku, v čem by MOET nebo IVEP mohly být prospěšné ve šlechtitelských programech? Samy o sobě tyto techniky nejsou pravděpodobně cenově přístupné (s výjimkou hygienických transferů zvířat). Avšak v kombinaci s dalšími technikami, jako jsou markery využitelné při selekci a při introgresi (viz níže), mohou sehrát důležitou roli, a to zejména tím, že nastal-li by větší rozsah IVEP, tak by kvalitní prasnice mohly mít stejně velký vliv na genetický pokrok jako mají kanci, a to prostřednictvím vyšší selekční intenzity. Například Visscher a kol. (2000) uvádějí, že pokud by se intenzita selekce u prasnic mohla zvýšit z 1,27 až na 1,76, což by odpovídalo podílu selektovaných 25 a 10 %, a je-li samčí intenzita selekce 2,06 (tj. selektovaný podíl je 5 %), jednoletý genetický zisk pro růstové znaky by se zvýšil přibližně o (2,06+1,76)/(2,06+1,27) = 15 %. Pro reprodukční znaky, kde části informace o samcích a samicích nejsou stejné, by bylo proporcionální zvýšení ještě větší.
Kromě zvýšení intenzity selekce by produkce embryí in vitro mohla změnit i rozmnožovací strukturu průmyslového chovu prasat. IVEP by mohla být pojata jako několik „embryo farem“, ve kterých by se produkovala embrya od „top“ prasnic a uměle by se inseminovala spermatem od nukleových kanců. Embrya by byla implantována do příjemkyň, které dosahují rané pohlavní dospělosti a které mají velkou reprodukční kapacitu, například čistokrevné genotypy meishan nebo existující mateřské linie selektované pro velkou reprodukční kapacitu. Selata narozená od příjemkyň by byla transportována na komerční farmy. Výhodou takovéhoto schématu je, že se přepravuje méně zvířat z nuklea do rozmnožovacích chovů, dále je potřeba méně prasnic v rozmnožovací úrovni a je umožněna větší kontrola nad rozmnožovacím procesem pro šlechtitelské společnosti. Uvedené schéma může efektivně přenášet požadavky na čistokrevný rozmnožovací pás a redukuje hybridní pás v průmyslu, čímž snižuje genetický interval. Použití čínských prasat není nevyhnutelnou podmínkou tohoto programu, ale je použito pro ilustraci kvůli jejich nadřazené reprodukční užitkovosti. Mohlo by se namítnout, že použití současných čínských genotypů není vhodné kvůli jejich malé velikosti selat. Avšak je možné, aby vhodná prasnice - nositelka pocházela buď ze soudobých (bílých) mateřských linií (selektovaných na vyšší početnost vrhu a konstantní hmotnost selat), nebo z genotypů meishan (selektovaných na vyšší hmotnost vrhu a stabilní početnost vrhu).
Klonování
Smyslem klonování v chovu prasat by mělo být nejen „namnožení“ geneticky kvalitních zvířat, ale i snížení variability (proměnlivosti) požadovaných užitkových vlastností. Na rozdíl od přirozeného páření či využívání technik IVEP, kdy embryo pochází od jedné dárkyně a je oplodněno jiným plemeníkem, což zvyšuje variabilitu v genetickém zisku, jsou klony geneticky identické a vzniklá populace je více uniformní. Klonování také umožňuje snížit genetický interval mezi nukleem, rozmnožovacími a komerčními chovy, neboť klonovaná zvířata by mohla být dodávána přímo komerčním zemědělcům. A v neposlední řadě má používání technik klonování za následek jednorázové zvýšení genetického zisku především v komerční sféře.
Obecně platí, že zvyšování genetického zisku je závislé na dědivosti daného znaku, přesnosti selekce a na stupni inbrídingu. Klonování by umožnilo zvyšovat genetický zisk i tehdy, kdy současné (klasické) metody genetického zušlechťování by byly již prakticky neúčinné. Předpokládá se, že používání klonování v nukleové populaci prasat nemá žádný nebo malý vliv na další zvyšování genetického zisku v této úrovni, což je celkem oprávněný argument, ale nesmí se zapomínat na existující disproporci ve vývoji genetického zisku v nukleu a v komerční sféře. Úroveň zvyšování genetického zisku pro porážkové znaky u komerčních prasat je průměrem zvýšení pro tyto znaky u otcovských a mateřských linií. Jestliže by mohlo být levně aplikované klonování a embryotransfer, porážkové generace prasat by neobsahovaly geny z mateřských linií a tak úroveň zvýšení genetického zisku by v komerční sféře byla stejná jako u otcovských linií. To by mohlo znamenat značný ekonomický profit, neboť selekční tlak na reprodukční geny u mateřských linií je v komerční sféře bezvýznamný, což je také důvod, proč jsou současná šlechtitelská schémata tak málo účinná. Lze si představit i kompletní separaci genů pro produkci a reprodukci, čímž by se mohla docílit větší úroveň zvýšení genetického zisku na komerční úrovni. Ovšem zároveň s tím je třeba vyvíjet i kultivační techniky pro přenos buněčných jader, jelikož rozsáhlé operace přesunů v nukleu vyžadují konstantní zdroj kvalitních ovocytů a jejich ověřený vývoj in vitro.
Z uvedeného vyplývá, že velkoplošné používání produkce embryí in vitro a popř. klonování by mohlo radikálně změnit celou strukturu průmyslové produkce prasat.
Techniky genového inženýrství
Genové inženýrství se zabývá manipulací s genetickou informací na úrovni jednotlivých genů (respektive na úrovni dezoxyribonukleové kyseliny - DNA) a proto je tedy jedním z cílů molekulární genetiky identifikovat a lokalizovat geny spojené s expresí (vyjádřením) kvalitativních nebo kvantitativních znaků. Použití těchto informací ve šlechtitelských programech by umožnilo postihnout genetickou hodnotu jedince přímo, aniž by se musel nevyhnutelně brát do úvahy jeho fenotyp nebo fenotypy jeho příbuzenstva. Jelikož DNA může být získána od jedinců libovolného pohlaví nebo věku, umožňuje to hodnotit všechny jedince pro znaky, které by jinými metodami byly obtížně měřitelné (jako jsou například pohlavně specifické nebo jatečné znaky).
Genetické markery
Poznání genů ovlivňujících kvantitativní znaky v současnosti rychle roste. U prasat již byly objeveny jednotlivé geny nebo chromozómové oblasti s velkým účinkem na expresi žádaných znaků (například halotanový gen, estrogen receptor gen) a četné další budou pravděpodobně objeveny. Genová mapa prasete má tisíce tzv. markerů (v přeneseném slova smyslu „označených“ míst), jenž poskytují důležitý zdroj informací při mapování lokusů kvantitativních znaků (QTL - quantitative trait locus, což je místo nebo část v genomu, u které byl zjištěn vliv na kvantitativní znak). Pomocí informací o markerech lze sledovat chromozomální oblasti přes celé generace a vztahy mezi zvířaty mohou být odhadovány použitím tzv. testu identity (IBD - identity-by-decent). Studium vztahů mezi testem identity a fenotypovou užitkovostí umožňuje detekci vztahů mezi markery a lokusy kvantitativních znaků a tím identifikaci těch oblastí genomu, které mají velký vliv na kvantitativní znaky.
Využití genetických markerů ve šlechtitelských programech by mohlo nalézt široké uplatnění. Markery mohu být využívány při kombinování alel odlišných plemen nebo linií nebo pro zlepšení odezvy selekce uvnitř linií. Kromě těchto dvou hlavních funkcí existují i různé další způsoby, jak používat genetické markery. Patří sem zjišťování heterozygotnosti a inbrídingu, kontrola a identifikace produktů a zvířat a prognóza dominance či heterozy uvnitř a mezi liniemi. Tento výčet není v žádném případě úplný a šlechtitelské společnosti bezpochyby objeví další způsoby využívání technik molekulárních markerů.
Daný trend objevování molekulárních markerů a pokroky ve statistických technikách mapování QTL dávají tušit, že seznam známých jednotlivých genů a oblastí genomu působících na kvantitativní znaky rázně poroste.
Markery asistující při introgresi (MAI)
Obecně je cílem genomové introgrese přenesení a zabudování příznivé vlastnosti od dárců jednoho plemena (linie) do příjemců druhého plemena (linie). V zootechnické praxi to znamená, že se chová populace F1, vzniklá křížením populace příjemců a dárců, a je selektována na žádoucí znaky z populace dárců. Po několika generacích (zpravidla po 5 až 7) zpětného křížení je genetický původ výsledné populace stejný jako populace příjemců, ale je uchován příznivý znak z populace dárců. Je tedy na snadě, že jsou-li známé jednotlivé geny nebo oblasti genomu s velkým vlivem na znak, mohou být využívány pro jednorázovou introgresi do genomu populace příjemců a tím urychlit obnovu genomu příjemců (což je ekvivalentní jedné až dvěma generacím selekce).
V literatuře je uváděno několik příkladů, kdy je možné v komerčním chovu prasat při introgresi využívat markery. Například dominantní bílá alela, kterou přinášejí prasata bílého fenotypu, byla identifikována a může být použita k introgresi do barevných plemen a linií. Existují dílčí zprávy o alele QTL od plemena meishan na chromozómu 7, která zvyšuje podíl libového masa u kříženců s evropskými prasaty. Introgrese této příznivé alely do komerčních mateřských linií by byla žádoucí, zejména mohlo-li by to být spojeno s introgresí dalších QTL pro reprodukční vlastnosti.
Markery asistující při selekci (MAS)
Cílem využití markerů při selekci je zlepšení odezvy na selekci zejména uvnitř populace. V programech šlechtění prasat se prospěšnost metody MAS očekává hlavně ve zvýšení přesnosti odhadu plemenné hodnoty, ale také ve vzrůstu intenzity selekce a ve snížení generačního intervalu. Použití MAS je v literatuře hodně diskutováno a byly navrženy různé způsoby, přizpůsobené rozdílným šlechtitelským strukturám u hospodářských druhů zvířat, včetně prasat. Rozdíly při používání MAS jsou prakticky v tom, že se buď využívají jen informace o DNA, nebo jsou tyto ještě kombinovány se záznamy o užitkovosti zvířat.
Využití markerů pro výběr vhodných linií ke křížení
Výběr plemen či linií pro křížení a produkci F1 populace nebo porážkových prasat je v praxi často náhodný a mnohokrát i chybný, což je drahý způsob jak produkovat křížence, a lze předpokládat, že nejlepší kombinace křížení stejně nebude nalezena, jelikož nelze vyzkoušet všechny kombinace plemen a linií. Použití molekulárních markerů může pomoci vyřešit problém, které kombinace plemen či linií vyzkoušet. Výzkumy molekulárních markerů u kukuřice a u kuřat naznačily, že existuje kladný vztah mezi genetickou distancí mezi populacemi a rozsahem heterozy u jejich kříženců. Genetická vzdálenost mezi dvěmi populacemi je měřítkem počtu generací, jenž divergovaly od předpokládaného společného předka, a je obvykle vypočítána z rozdílů ve frekvenci alel mezi populacemi v několika lokusech. I když korelace mezi genetickou vzdáleností a heterozou není pokaždé velká, tato metoda by mohla cíleně kombinovat specifické linie, které jsou mnohem pravděpodobnější k produkci vysoce výkonného potomstva. Stejně tak by tato technika mohla být použita pro výběr párů rodičů.
Genetické modifikace
Až dosud byly uváděny reprodukční a molekulární technologie, které nemění genom jinak než skrze standardní postupy selektivního šlechtění. Diskuse o transgenních nebo genetických modifikačních technologiích je zatím bezpředmětná, jelikož se nepředpokládá, že by tyto technologie byly využívané ve zušlechťování prasat v příštích 5 až 10 letech. Tato předpověď je založená především na spotřebitelském hledisku, neboť geneticky upravené maso pro spotřebitele v blízké budoucnosti. není pravděpodobně přijatelné.
Kombinování jednotlivých technik: rychlá genetika
Skutečný přínos biotechnologií pro šlechtění prasat by mohl nastat kombinováním výše uváděných reprodukčních a molekulárních technik, což by umožnilo radikální změny generací a dále by se mohla provádět selekce, při které by nebyly nutné fenotypové informace, respektive informace o užitkovosti.
Georges a Massey (1991) doporučili urychlit genetický pokrok u skotu prostřednictvím tzv. „velogenetiky“ (nebo-li rychlé genetiky). Tento postup spočívá v získávání ovocytů již od telat v děloze a s využitím markerů při selekci lze v takovémto schématu, které by mohlo být aplikováno i u prasat, podstatně snížit generační interval (obr. 1). Jeden cyklus selekce začíná zráním ovocytů vhodné dárkyně, následuje oplodnění in vitro a pak je provedena implantace embryí do vhodné příjemkyně (například s velkou děložní kapacitu).
Kombinace selekce pomocí markerů (MAS) a embryotransferu by mohla být ještě efektnější využitím transferu nukleí, tzn. technologie, která je zatím ve stadiu výzkumu a vývoje. Na rozdíl od „standardní“ velogenetiky jsou nová embrya vytvářena in vitro pomocí transferu buněčných jader a po selekci na základě markerů jsou potom implantována do samice – příjemkyně. Selata, vyvíjející se v děloze, mohou pak poskytnout nové nezralé ovocyty. Mohly-li by být získány tyto nezralé ovocyty kolem druhého měsíce březosti, celkový selekční cyklus by mohl být dokončen ve 2 až 3 měsících. Dále si lze představit, že diferencování buněk bude regulovatelné in vitro a že meioza a následné oplodnění by mohlo být též reálné in vitro. Takováto super rychlá šlechtitelská schémata by byla vhodná pro programy genové introgrese, které nepožadují další fenotypové informace. Například introgrese genů plodnosti od exotických plemen by mohla být prováděna jenom in vitro, čímž by se snížila celková doba programu introgrese (z roků na měsíce).
Praktické dopady biotechnologií na šlechtění prasat
Hybridizační programy
Výhody hybridizačních programů u prasat, založených na využívání heterozy pro reprodukční a růstové znaky, a na plemenné (nebo liniové) komplementaritě, byly popsány v dnes již klasickém článku Smitha a Kinga (1964). Typickým produktem hybridizačních programů jsou čtyřplemenní kříženci určení pro výkrm. Takové křížení využívá individuální, maternální a paternální heterozu u porážených a rodičovských generací a osvědčilo se jako optimální i díky celkové průmyslové efektivitě. Prakticky zahrnuje různé typy používaného křížení, od zpětného křížení, trojplemenného křížení, až po křížení zahrnující více než čtyři linie. Kromě výhody využívání heteroze, mohou být chována rozdílná plemena nebo linie pro rozdílné cíle, například specializovaní plemeníci a mateřské linie selektované pro tempo růstu libové tkáně a reprodukci. A podle poptávky trhu mohou být voleny žádané kombinace linií a schémata křížení.
Praktickým následkem potřeb chovat rozdílné linie spolu s přáním dělat genetiku v jednom místě a odtud rozšiřovat genetický zisk na porážková prasata je tradiční pyramidální struktura chovu prasat. V takové struktuře bývá několik nukleových stád na vrcholu pyramidy (tady je dosahován genetický pokrok) a mnoho rozmnožovacích stád, která množí buď čistokrevná nebo hybridní prasata pro nasycení potřeb velkého množství prasat v komerční sféře na spodu pyramidy. Ze šlechtitelského hlediska (šlechtitelské firmy nebo národní schémata) je současná struktura prasečího průmyslu nejen nezbytná, ale také potenciálně výnosná, neboť komerční zemědělci potřebují nepřetržitou zásobu vyměňovaných křížených prasniček (a kanců), kteří nemohou být odchováni doma.
Avšak u soudobých schémat křížení jsou stále některé kritické body:
Cena vydržování jednotlivých linií a cena vytváření kříženců mezi liniemi pro produkci hybridních zvířat.
Genetický interval, který je potenciálně vymezený potřebou produkovat hybridní prasata na prodej komerčním producentům.
Výběr pro dosažení požadované užitkovosti u hybridů je ve skutečnosti náročný, jelikož nukleové populace bývají testovány jako čistokrevné.
Lze předpokládat, že nové biotechnologie mohou v budoucnu napomáhat k překonání těchto nedostatků, a to snížením počtu linií, které je nutné chovat, vyřazením jednoho nebo dvou pásů z tradiční šlechtitelské pyramidy a efektivním vyžíváním informací z křížení pro selekci uvnitř (čistokrevných) linií.
Snižování genetického intervalu
Pro modelovou představu, jakým způsobem lze pomocí výše popsaných technik snižovat genetický interval v chovu prasat, vyjděme z předpokladu, že v ČR se poráží přibližně 5 miliónů jatečných prasat ročně. Dále předpokládejme tradiční šlechtitelské schéma prasat s typickou pyramidální strukturou rodičů (R), prarodičů (PR), vzdálenějších prarodičů (PPR) a nukleových zvířat (PPPR). Dejme tomu, že prarodiče produkují v průměru 18 samičích rodičů za celý svůj produktivní život, což je asi dva roky a že praprarodiče produkují v průměru 15 samičích prarodičů a PPPR produkují v průměru 10 samičích praprarodičů ve svém produktivním životě. Z těchto prognóz vyplývá, že na 5 miliónů porážkových prasat je třeba chovat přibližně 250 000 rodičovských prasnic v populaci, jejichž geny by mohly být v konečném důsledku dodávány malým nukleem asi 100 prasnic (obr. 2). Ve skutečnosti je však počet nukleových prasnic, zásobujících podobný trh mnohem vyšší, a to z důvodů například neúčinnosti neintegrovaných šlechtitelských schémat, konkurence mezi chovy plemen, potřeby udržovat jednotlivé linie a v důsledku potřeby chovat dostatečně početné linie, aby se zamezilo vysoké hodnotě inbrídingové deprese. Dále, dejme tomu, že nukleové prasnice dávají svůj první vrh v šesti měsících po selekci, prasnice ve všech pásech dávají čtyři vrhy s mezidobím šest měsíců a věk prvního oprasení je 12 měsíců, z toho tedy vyplývá, že doba mezi selekcí nukleových prasnic a porážkou komerčních zvířat je přibližně sedm let.
Jestliže kanci jsou předáváni dolů ve šlechtitelské pyramidě jako živá zvířata, interval samčích vlastností by byl podobný samičím. Jenže používání umělé inseminace, zapojené v čistokrevných pásech, sníží interval samčích vlastností tak, že souhrnný interval může být snížen ze sedmi přibližně na pět až šest let. Snížit genetický interval shora uvedeného schématu lze též kombinací PPPR a PPR do extra nuklea s využitím inseminace (obr. 3). a tím vynechat jeden pás šlechtitelské pyramidy.
Další pás může být odstraněn tím, že embrya porážkových prasat jsou implantovaná do příjemkyň, které jsou chovány pro reprodukční užitkovost (tolik selat narozených živě, kolik jen lze). Dále předpokládejme, že existuje neomezená zásoba embryí/klonů z dárkyň, jejichž embrya jsou produkovaná na úrovni nuklea (použití selektovaných nukleových genotypů), a že komerční prasečí producenti kupují embrya/klony, jenž jsou nechirurgicky implantované do příjemkyň. Můžeme mít samostatný šlechtitelský program pro prasnice - příjemkyně. Nejlepší příjemkyně například mohou pocházet z F1 křížení ze dvou asijských plemen nebo z křížení mezi asijskou a bílou linií či současnou mateřskou linií, a komerční producenti prasat dělají jejich vlastní výměnu nákupem embryí - příjemkyň (F1). Jelikož selekce na reprodukční znaky, pokud se týče linií příjemkyň, je mnohem komplikovanější než selekce na růstové znaky, uvažujeme větší nukleus pro liniové šlechtitelské schéma příjemkyň. Na konec předpokládáme budoucí produkci prasnic - příjemkyň asi 40 selat ročně. Tyto jednotlivé prognózy dávají předpoklad velkého snížení v počtu prasnic přítomných v každém okamžiku a velké snížení genetického intervalu (obr. 4). Tudíž, v porovnání s tradičním šlechtitelským schématem je populace prasnic poloviční, interval mezi nukleem a komerční sférou je fakticky nulový a jen 250 rodičů je třeba na výměnu příjemkyň. Počet pásů je snížen na tři.
Celkem tedy vzato, nové reprodukční techniky, jako je klonování, nebo technické zdokonalení současných technik, jako jsou umělá inseminace, MOET a IVEP, mají pravděpodobně přímý dopad na genetické zušlechťování v úrovni nuklea a na rychlost rozšíření nadřazených genů do komerčního pásu. Avšak každá z těchto technik má odlišný dopad na hybridizační strategie jako takové.
Budoucí možnosti biotechnologií ve šlechtění prasat
V tomto přehledu jsou uváděny možnosti nových nástrojů biotechnologie u prasat ve šlechtitelských (respektive hybridizačních) programech. Zejména byly probrány možnosti využívání reprodukčních a molekulárních technik, a to buď samostatně nebo v kombinaci. Bylo zdůrazněno, že největší dopad takových technik nastane, když budou používány souběžně, jelikož by bylo výhodné kombinovat snížený genetický interval se selekcí, která není závislá na pohlaví a věku zvířat a která není závislá ani na čekání na informace o fenotypu. Tyto šlechtitelské programy jsou podstatně odlišné od tradičních šlechtitelských programů, které využívají zejména reciproční rekurentní selekce, jelikož pro tato schémata je požadovaná fenotypová informace v každém cyklu selekce.
Jak již bylo uvedeno, křížení se praktikuje pro využívání heterozy a komplementarity plemen či linií. V eventuálních budoucích schématech, kde rodiče porážkových generací prasat nejsou příbuzní k embryím, jenž pouze „nosí“, vyvstává otázka, jestli je ještě potřeba křížení. Například, jedna velká nukleová šlechtitelská populace by mohla produkovat klony porážkových generací, využívající párovou selekci ke kombinování genotypů. Jestliže je heteroza způsobena dominancí na mnoha lokusech, selekce uvnitř linií a schémata křížení by měla být schopna využívat této proměnlivosti způsobené dominancí a není třeba chovat oddělené linie pro maximální odezvu na selekci. Nicméně, je-li heteroza způsobena superdominancí, to jest heterozygoti jsou lepší než oba rodiče, maximalizace heterozygotnosti je důležitá a nejsnadněji docílitelná křížením rozdílných linií. Rizikem chovu oddělených populací je, že inbríding snižuje heterozygotnost na úrovni nuklea a dále dolů v pyramidě. V současných schématech, kde inbríding nastává na úrovni nuklea, ale ne na komerční úrovni, tomu tak není. Tudíž, rizikem použití klonovacích technik ve velkém rozsahu je, že negativní vlivy způsobené inbrídingem se projeví i na komerční úrovni a nejen v nukleových stádech. Genetické markery mohou být užívány pro kontrolu realizované úrovně inbrídingu, avšak negativní vlivy inbrídingové deprese určují, že křížení bude pravděpodobně setrvávat při produkci rodičů a porážkových prasat.
Výše uváděné informace lze využít při konstrukci nových komerčních schémat křížení prasat. Obr. 5 zachycuje teoreticky možné takové budoucí schéma, které by mohlo zahrnovat následující prvky (Visscher et al., 2000):
Samostatná produkce a reprodukce linií, šlechtěných dle požadavků spotřebitelů.
Selekce uvnitř linií konstruovaná na optimalizovanou užitkovost u křížených zvířat a prováděná pomocí markerů.
Data z nuklea rozšířená o elektronický sběr dat ze všech úrovní pyramidy.
Introgrese nových alel do linií použitím rychlé genetiky.
Tvorba hybridních embryí pro produkci zvířat (reprodukci zvířat) s využitím inseminace. Párování na základě konečných lokusových modelů pro optimalizaci rozumné kombinace genů.
Embrya transportována na komerční farmu a nechirurgický embryotransfer používaný u hostitelské prasnice.
A tak produkční a reprodukční zvířata jsou kříženci F1 a navíc produkční zvířata neobsahují alely od reprodukčních linií. Rozdíl mezi reprodukčními zvířaty v tomto příkladu a reprodukčními zvířaty u dnešních mateřských linií je ten, že druhé pravděpodobně obsahují alely od produkčních linií, a že porážková prasata dostanou polovinu genů od mateřských linií, kdežto v budoucích schématech by porážkové genotypy mohly být kompletně nepříbuzné k reprodukčním genotypům. Uváděné schéma je závislé na účinnosti používaných technik a na jejich praktické realizovatelnosti (tabulka).
Otázkou zůstává, kdy budou popsané techniky připraveny k realizaci? Pro širší komerční použití je nutné zdokonalení reprodukčních a molekulárních technik, než se stanou ekonomicky efektivní. To však nebrání jejich současnému používání v úrovni nukleových chovů. Také lze předpokládat, že snížení ceny molekulárních technik a zlepšení jejich účinnosti nastane v důsledku tlaku na jejich využívání v humánní medicíně.
Ing. Jaroslav Smital, Ing. Lourenco Lino De Sousa, PhD.
