Цифровая генетика в животноводстве
Конференция «Путь к эффективному свиноводству: от генетики до управления», организованная Национальным Союзом свиноводов и компанией «Агрос Экспо», была призвана обеспечить понимание современных аспектов свиноводства, предоставив аналитику от ведущих экспертов и профессионалов отрасли.
Свиноводство остается ключевым сегментом в производстве мяса и играет важную роль в обеспечении продовольственной безопасности. Однако с растущими ожиданиями по качеству, устойчивости и ответственности перед отраслевиками встают новые задачи. Одна из них – широкое внедрение IT-технологий для достижения генетического прогресса.
История развития генетики
Селекцией человек начал заниматься с момента одомашнивания животных. Однако с середины XIX века он уже стал использовать научный подход.
В 1960-х годах применялся в основном визуальный отбор особей и были определены черты, по которым отсортировывали животных, такие как экстерьер, размер, продуктивность.
В 1970-е года начали появляться более точные и индивидуальные показатели – среднесуточные привесы, толщина шпика, более широкие экстерьерные параметры и др.
С 1980-х годов начали прибегать к статистическим методам. Тогда был разработан и внедрен всем известный BLUP. Стали учитывать больше количественных показателей, например по родственникам животных, обозначился прогресс в улучшении репродуктивных характеристик.
Ну а XXI век принес геномику и геномное редактирование, которые позволили существенно увеличить генетический прогресс.
Современная селекционная работа
О том, как развивается генетика сегодня, участникам конференции рассказала директор по производству СГЦ «Знаменский» Надежда Свеженцева. Она сразу пояснила, что в настоящее время геномное редактирование – более научная область, хотя в будущем, без сомнения, оно будет внедрено в массовое производство.
«Современная селекционная работа построена на генетическом улучшении показателей с течением времени. При этом чем больше выборка и точность измерения, тем быстрее мы достигаем генетического совершенствования», – отметила спикер.
По ее словам, современная генетика идет по спирали: начинается со сбора данных – промеры, продуктивность, показатели по прямым родственникам, и заканчивая вычислением генетического прогресса и улучшением уже следующего поколения животных.
На основе этого были выведены породы, максимально подходящие для индустриального свиноводства, – крупная белая, ландрас, дюрок, пьетрен. Они были разделены по производственным материнским и отцовским показателям. То есть от одних пород мы получаем больше поросят, а от других – больше мяса. Это позволило добиться поточного бесперебойного поступления продуктов свиноводства потребителю.
Но запросы человека растут, и существующие технологии перестают удовлетворять его потребностям. Так, до 2020-х годов были достигнуты предельные производственные показатели, в частности по многоплодию. И было принято решение постоянно наращивать поголовье. Правда, данная технология не привела к ожидаемым результатам. Да и содержание большого количества животных требовало повышенных ресурсов.
Возможности IT-технологий
«Поэтому перед генетиками встала задача увеличения сроков использования одного животного, не улучшая его производственных показателей, а влияя на рождение более выносливого и жизнеспособного потомства, устойчивого к различным заболеваниям. На помощь пришли новые технологии, такие как геномная селекция, биоинженерия и др.», – пояснила Надежда Свеженцева
Биоинженерия позволяет редактировать геном, в котором можно удалять, добавлять и заменять нуклеотиды, а также целые цепочки ДНК.
Геномная селекция дала возможность определять генетический потенциал животных на ранних стадиях выращивания. В свиноводстве этот потенциал можно установить с точностью до 100% начиная с двухмесячного возраста поросенка. Также она позволяет работать с большим объемом данных, находить разнообразие признаков.
На этом фоне произошли два важных события – появление технологии секвенирования и расшифровка генома не только человека, но и сельскохозяйственных животных. Благодаря этому стало возможным проводить масштабные генетические исследования и расширять спектр применения их результатов.
IT-технологии помогли уйти от потока бумажного документооборота, автоматизировать все процессы – от рождения до выбытия животных, возможность вести дополнительный индивидуальный учет, пользоваться терминалом сбора данных, вести аналитику, производить оценку племенной ценности по каждому признаку, обрабатывать большой массив информации и делать прогнозы.
Эксперт напомнила, что в России с 2019 года реализуется Федеральная научно-техническая программа развития генетических технологий до 2027 года. Она призвана ускорить научный прогресс, создать генетические базы. При этом программа предусматривает решение задачи технологической независимости страны.
Внедрение нейросетей в процесс селекции
Для успешной реализации селекционной стратегии предприятиям необходимо программное обеспечение. Тема эта не нова, но актуальна.
«В 2022 году многие зарубежные компании – производители ПО, которые помогали отечественным животноводам с селекцией, резко ушли с рынка, – об этом рассказала Анна Бочарова, менеджер продукта «Селекция в животноводстве» компании BIA technologies, во время круглого стола, посвященного глубокой мясопереработке. – Так что некоторые предприятия, с которыми они работали, даже потеряли свои данные. Ситуация с тем ПО, что осталось, тоже критическая: существует как риск ухода вендоров в любой момент, так и то, что государство усилит контроль, в частности станет обязательной российская аккредитация».
По ее словам, минус иностранного ПО состоит еще в том, что это черный ящик. Мы загружаем туда свои данные, а система выдает готовый ответ, при этом мы не знаем, на чем он основан. Ко всему прочему она не давала возможности загрузить свои стратегии. Многим хозяйствам это подходило – недолго думая, получаешь быстрый результат. Но есть селекционеры, которые хотят большего – вести собственную политику, опираться на другие показатели.
И задача российских разработчиков – предложить хороший вариант решения проблемы.
Например, на сегодняшний день специалистам нужна не только возможность ведения и расчета селекционных индексов, но и формирование собственной селекционной стратегии. Селекционеры в том числе хотят работать с теми показателями, которых просто может не быть в иностранном ПО.
Если говорить о будущем развитии, то кроме генотипирования, которым пользуются многие, нужно думать о возможности применения нейросетей, алгоритмов бустинга и видеоаналитики, которые помогут еще точнее интерпретировать и прогнозировать результат, выбирать наилучшие подходы.
Решение от компании МАТРИЦА
Одним из передовых предложений на рынке является программа компании МАТРИЦА «1С:Предприятие 8. Селекция в животноводстве. Свиноводство».
Программа производит обмен между сельскохозяйственным предприятием, генетическими центрами, датчиками и оборудованием, установленным в хозяйстве. Вся информация хранится в облачном сервисе, предоставляя доступ к подробным и точным данным для принятия стратегических решений в вопросах управления и племенной работы. Она учитывает реалии российского сельскохозяйственного рынка, а также потребности руководителей, зоотехников и ветеринаров, позволяя проводить учет сразу по нескольким показателям.
Помимо автоматизации производственного учета программа «1С:Предприятие 8. Селекция в животноводстве. Свиноводство» предоставляет следующий функционал:
- организует единую базу животных с их родословной;
- ускоряет процесс селекции и проверку пород и линий на комбинационную способность при гибридизации;
- способствует достижению высоких показателей продуктивности;
- помогает рассчитывать рейтинги животных по различным показателям;
- формирует информацию по бонитировке стада.
Все это позволяет вести грамотную и эффективную племенную работу в стаде с минимизацией расходов и возможных рисков.