Projekt genomu masného skotu mění pravidla hry

Věda udělala v posledních letech zásadní pokrok v oblasti genetiky masného skotu. Mezinárodní tým výzkumníků z Čínské univerzity v Yunnanu publikoval komplexní přehledovou studii, která mapuje současný stav a budoucí směřování Projektu genomu masného skotu. Pro chovatele to znamená revoluci v možnostech šlechtění a výběru plemenných zvířat.

Zatímco hovězí maso zůstává klíčovým zdrojem bílkovin ve světovém měřítku a jeho spotřeba stále roste, čelí chovatelství vážným výzvám. Genetická diverzita skotu klesá. Právě zde vstupuje do hry Projekt genomu masného skotu, který si klade za cíl vytvořit přesnou funkční mapu genomu, jež umožní analyzovat genetické mechanismy stojící za důležitými znaky u masného skotu.

Revoluce v sekvenačních technologiích

Vývoj technologií prodělal v posledních letech dramatickou proměnu. Od původního Sangerova sekvenování přes druhogenerační technologie reprezentované společností Illumina až po třetí generaci technologií PacBio a Nanopore – všechny tyto postupy postupně zpřesňují naše schopnosti sestavit kvalitní referenční genom.

Průlomovým okamžikem byl březen 2022, kdy konsorcium T2T (telomere-to-telomere) publikovalo první kompletní sekvenci lidského genomu. Tento milník poskytl solidní základ pro vytvoření kompletní genomové mapy masného skotu.

Pan-genom: pohled na genetickou rozmanitost

Studie detailně popisuje aplikaci pan-genomového výzkumu u masného skotu. Pan-genom zahrnuje veškerou genetickou informaci napříč různými plemeny a jedinci, čímž poskytuje komplexnější pohled na genetickou variabilitu než tradiční referenční genom jednoho zvířete.

Tento přístup umožňuje identifikovat unikátní genetické varianty specifické pro jednotlivá plemena, které by jinak zůstaly nepovšimnuty.

Funkční geny pro klíčové vlastnosti

Výzkumníci systematicky zmapovali funkční geny spojené s nejdůležitějšími produkčními vlastnostmi:

• Růst a tělesný vývoj
  Identifikace genů ovlivňujících růstové schopnosti umožňuje přesnější výběr zvířat s optimálním přírůstkem.
• Kvalita masa
  Geny odpovědné za mramorování, křehkost a další kvalitativní parametry masa jsou nyní lépe zmapovány než kdy dříve.
• Reprodukce
  Genetické markery pro plodnost a reprodukční schopnosti pomáhají optimalizovat otelení a délku produktivního života.
• Bezrohá zvířata
  Identifikace genů pro přirozenou bezrohost nabízí alternativu k odrohování.
• Odolnost vůči nemocem
  Klíčové geny pro imunitní odpověď a rezistenci vůči běžným onemocněním otevírají cestu ke zdravějším stádům.
• Environmentální adaptabilita
  Geny spojené s odolností vůči teplotnímu stresu a schopností prosperovat v různých klimatických podmínkách.

T2T genom: další krok k dokonalosti

Budoucnost genomového výzkumu skotu směřuje k sestavení kompletních genomů typu telomera-k-teloméře (T2T). Na rozdíl od současných referenčních genomů, které obsahují mezery a nejasnosti, T2T genom poskytuje kompletní a přesný obraz všech chromozomů od jednoho konce po druhý.

Studie zdůrazňuje rostoucí význam strukturních variací (SV) - velkých změn v DNA zahrnujících delece, duplikace, inverze a translokace. Tyto variace, které často přesahují tisíce až miliony bází, mají významný dopad na fenotypové vlastnosti, ale dosud jim nebyla věnována dostatečná pozornost.

Moderní technologie dlouhého čtení (long-read sequencing) nyní umožňují tyto strukturní variace přesně identifikovat a analyzovat jejich vliv na produkční vlastnosti.

Multi-omika: komplexní pohled na biologii skotu

Nejpřevratnějším přínosem studie je popis integrace multi-omických přístupů. Regulační síť skotu je natolik komplexní, že analýza pouze genomu není dostačující. Proto výzkumníci kombinují:

• Genomiku - studium DNA sekvencí
• Transkriptomiku - analýzu exprese genů
• Proteomiku - zkoumání proteinů
• Metabolomiku - studium metabolitů
• Lipidomiku - analýzu lipidů
• Fenomiku - systematické měření fenotypových vlastností

Tato integrace poskytuje komplexní pohled na to, jak geny ovlivňují konkrétní vlastnosti prostřednictvím složitých biologických drah.

Co to znamená pro praktické šlechtění?

Pro moderní chovatele a šlechtitele skotu tyto pokroky znamenají:

1. Přesnější genomickou selekci: Možnost vybírat zvířata na základě komplexnějších genetických informací, nejen tradičních SNP čipů.
2. Rychlejší šlechtitelský pokrok: Identifikace kauzálních variant umožňuje rychlejší fixaci žádoucích vlastností.
3. Lepší predikci vlastností: Multi-omické přístupy zvyšují přesnost předpovědi produkčních parametrů.
4. Zachování genetické diverzity: Pan-genomové přístupy pomáhají udržet vzácné ale cenné genetické varianty.
5. Individualizované šlechtitelské strategie: Možnost optimalizovat šlechtění pro specifické environmentální podmínky a tržní požadavky.

Éra precizního šlechtění

Autoři studie jasně konstatují, že chov masného skotu vstupuje do „NOVÉ ÉRY". Kombinace T2T genomů, strukturních variací a multi-omických analýz vytváří bezprecedentní příležitosti pro zlepšení genetických vlastností skotu.

Pro praktické chovatele to znamená, že již není nutné spoléhat na klasické šlechtění. Genomické nástroje poskytují objektivní data, která umožňují informovanější rozhodování při výběru plemenných zvířat. S tím, jak technologie sekvenování a výpočetní algoritmy nadále pokračují ve svém vývoji, můžeme očekávat další průlomy, které učiní precizní genomické šlechtění dostupnějším a efektivnějším pro stále širší okruh uživatelů.

Zdroj: Gao, Z., Lu, Y., Chong, Y., Li, M., Hong, J., Wu, J., Wu, D., Xi, D., & Deng, W. (2024). Beef Cattle Genome Project: Advances in Genome Sequencing, Assembly, and Functional Genes Discovery. International Journal of Molecular Sciences, 25(13), 7147.