Kredit:Pixabay/CC0 Public Domain
Forskare vid Università Cattolica, Piacenza, letar efter gener för att göra nötkreatur och fårraser motståndskraftiga mot klimatförändringar, värmeböljor och torka:det riskerar att överleva många lokala raser, med enorma ekonomiska förluster för produktionskedjan, medan ankomsten av nya sjukdomar kan allvarligt påverka nötkreatur.
Vid fakulteten för jordbruks-, livsmedels- och skogsvetenskaper under ledning av prof. Marco Trevisan studerar avdelningen för djur-, närings- och livsmedelsvetenskap – DiANA, under ledning av professor Francesco Masoero genetiken för anpassning. Genetikerna, koordinerade av Prof. Paolo Ajmone Marsan och involverade Prof. Riccardo Negrini, Prof. Licia Colli och en stor grupp unga doktorander och postdoktorala, publicerade nyligen en recension i tidskriften Animals om boskapsanpassning till klimatförändringar.
Produktionsbortfall på grund av klimatförändringar
"Produktionsförluster på grund av värme beror på miljöförhållandena, som bedöms av temperatur/fuktighetsindex (THI)," förklarar professor Ajmone Marsan. Flera studier avslöjade oroande uppskattningar i storleksordningen miljoner euro i direkta kostnader (bortfall av produktion) och indirekta kostnader (kostnader för veterinärinsatser, foder, etc.).
Prof. Trevisan påpekar att en artikel publicerad i år i The Lancet Planetary Health , uppskattar förlusten av global produktion från värmestress till ungefär 40 miljarder dollar per år i slutet av århundradet (från en lägsta nivå på 34 dollar till en högsta av 45 dollar), motsvarande cirka 10 procent av 2005 års värde på kött och mjölk .
"Värmestress är skadligt för alla djurarter", förklarar professor Negrini, "särskilt för idisslare och högproducerande mjölkboskap, såväl som våra raser. Tyvärr tyder klimatprognoser på att sommarvädret i vårt land kommer att bli allt torrare och varmare. Det kommer att öka stressen hos djur, trots skuggning, ventilation, vattenstänk och eventuell konditionering."
Genomik för att rädda boskap
Genomik kan hjälpa till att rädda boskap från klimatförändringar, förklarar professor Ajmone Marsan. Sedan några år tillbaka har nationella avelsprogram ändrat urvalsmålen för boskapsarter och gynnat djur som är mer robusta och funktionella och inte bara högproduktiva. Traditionellt urval ger utmärkta resultat men det kräver minst 5 år. Genomics har nästan tredubblat urvalshastigheten. Med genomik är det möjligt att identifiera och använda de bästa varianterna av gener involverade i vad som helst av intresse för boskapens välbefinnande.
Genom genomik har vissa genetiska varianter (mutationer) som hjälper djur att bättre anpassa sig till fientliga klimat redan identifierats. Till exempel, i vissa lokala karibiska nötkreatursraser (Senepol, Limoneiro och Carora), har en "slick" mutation upptäckts som resulterar i hårförkortning och en rad fysiologiska förändringar som gör djuren extremt motståndskraftiga mot värmestress. Mutationen har introducerats i den friesiska rasen i Florida och den har även visat sig vara effektiv i denna ras, som är mycket viktig för mjölkproduktionen.
Ett mål kan vara att sätta in genen i italienska besättningar och använda den i urvalsprogram.
De pågående forskningsprojekten i Italien och Europa
"Många pågående forskningsprojekt letar efter andra gynnsamma genetiska varianter förknippade med anpassning till miljön hos andra raser och andra arter. Vi är aktivt involverade i några av dessa projekt", säger prof. Colli.
"Vi studerar den genetiska grunden för anpassning som en del av nationella och internationella projekt", förklarar han. "Särskilt koordinerar vi projektet SCALA-MEDI som studerar genetiken för anpassning hos nordafrikanska får och fjäderfä. Fem länder, Italien, Frankrike, Tunisien, Algeriet och Marocko, 18 partners och mer än 100 forskare är involverade i projektet Huvudsyftet är att studera och förbättra anpassningsförmågan till extrema klimat hos lokala nordafrikanska raser, särskilt mycket varma och torra klimat som de Sahara. Att förstå de genetiska och epigenetiska mekanismerna för klimatanpassning är viktigt för att planera genetiska och genomiska förbättringar program som ökar produktionseffektiviteten för lokala raser utan att kompromissa med deras adaptiva egenskaper."
"Vårt mål är att visa det ekonomiska värdet av de studerade raserna också", säger professor Negrini, "för att bidra till deras hållbara bevarande. Adaptiva gener finns bevarade i lokala raser, men många av dem är på väg att dö ut, ersättas av förbättrade raser som är ekonomiskt fördelaktiga, samtidigt som de har dålig anpassningsförmåga. Det måste finnas en balans mellan effektiv produktion med industriella raser, som gör att världen kan utfodras på ett hållbart sätt, och bevarande av boskapens biologiska mångfald som reservoar av användbara gener."
"Genomik kan öka effektiviteten hos lokala raser, förbättra deras hållbarhet, samtidigt som de studerar deras DNA för att identifiera gener för anpassning som är användbara för industriella raser," påpekar professor Ajmone Marsan.
"Ett andra europeiskt projekt som just har avslutats är IMAGE (www.imageh2020.eu) koordinerat av franska INRA. Projektets primära mål har varit att karakterisera och exploatera biobanker av DNA och djursperma och oocyter från boskapsarter," professor säger Ajmone Marsan. "Vår grupp identifierade gener förknippade med klimatanpassning hos europeiska får. Vi identifierade flera gener och varianter förknippade med miljövariabler (som temperatur, luftfuktighet, etc.) som är aktiva i immunförsvaret och ämnesomsättningen, särskilt fettomsättningen."
Ett avslutande projekt är "A multi-species genomic approach to assessment pre- and post-columbian population dynamics in South America", som parallellt studerar genomen av människor, bönor och boskap på den sydamerikanska kontinenten.
"Medan dess huvudsakliga mål är att återuppbygga mänskliga migrationsvägar under den paleolitiska koloniseringen av kontinenten, kommer kontinental provtagning av nötkreatur återigen att tillåta oss att studera generna för boskapsanpassning längs en extremt varierad klimatgradient, från Patagonien till tropikerna; från havet i nivå med de peruanska bergens höjder", säger Prof. Erminio Trevisi.
"Genomics är ett kraftfullt verktyg och det kommer att underlätta urvalet av djur som är mer motståndskraftiga mot klimatförändringar, men det är bara en av faktorerna som kan säkerställa djurens välbefinnande i extrema klimat; det är också avgörande att kontrollera gårdsstrukturer, avelsförvaltning och precisionsutfodring . Den goda nyheten är att djuren i produktionen övervakas allt mer noggrant av kameror, sensorer och intelligenta dataanalyssystem, som varnar lantbrukare så snart djuren visar de första tecknen på stress, vilket möjliggör omedelbar implementering av lindrande åtgärder." + Utforska vidare
