ественной сельскохозяйственной продукции в мясном скотоводстве.
При выполнении мероприятий подпрограммы для достижения указанной цели необходимо приобретать и использовать технику и оборудование преимущественно российского производства.
Выполнение мероприятий подпрограммы обеспечит:
формирование современной научно-технологической базы мясного скотоводства для реализации подходов ускоренной селекции в разведении крупного рогатого скота мясных пород на основе геномных и постгеномных технологий, включающих:
использование методов проведения генотипирования и анализа полученных данных;
формирование референтных баз данных по поголовью крупного рогатого скота мясных пород, интегрирующих геномные и фенотипические признаки, а также ветеринарные и паратипические факторы, влияющие на мясную продуктивность и воспроизводство крупного рогатого скота мясных пород;
использование систем геномной оценки крупного рогатого скота мясных пород по хозяйственно полезным признакам;
внедрение системы контроля качества поголовья крупного рогатого скота мясных пород на всех этапах производственного цикла на основании экспертизы генетического материала и контроля фенотипических показателей;
совершенствование существующих пород и внутрипородных типов крупного рогатого скота мясных пород;
обеспечение функционирования и развития селекционно-племенных центров для решения актуальных проблем селекции и размножения племенного материала пород и внутрипородных типов крупного рогатого скота мясных пород;
обеспечение потребности сельскохозяйственных товаропроизводителей в улучшенном поголовье молодняка крупного рогатого скота мясных пород;
совершенствование высшего и дополнительного профессионального образования в целях подготовки кадров для подотрасли мясного скотоводства, привлечение молодых специалистов, ориентированных на быструю адаптацию к требованиям научно-технического прогресса.
Ожидаемое влияние результатов подпрограммы на реальный сектор экономики:
устойчивое развитие отечественной подотрасли мясного животноводства и производства высококачественной говядины;
устойчивое снижение импорта мясной продукции, восстановление численности поголовья крупного рогатого скота мясных пород, повышение удельного веса откормочного скота мясных пород, выращиваемого на откормочных площадках (фидлотах) ;
реализация экспортного потенциала отечественного мясного скотоводства;
повышение эффективности селекции племенного крупного рогатого скота мясных пород за счет внедрения в племенное дело методов геномного анализа.
Реализация подпрограммы позволит снизить технологические риски в продовольственной сфере и повысить качество отечественной сельскохозяйственной продукции на основе научно-технологического обеспечения развития агропромышленного комплекса на долгосрочную перспективу.
В разрабатываемых комплексных научно-технических проектах будут применяться технологии генотипирования, таргетного и полногеномного секвенирования, современные технологии сбора фенотипических данных, современные методы статистической обработки больших массивов данных, созданы биобанки, необходимые для реализации проектов сравнительной геномики и обнаружения новых биомаркеров, ассоциированных с хозяйственно полезными признаками и патологиями. Для повышения точности геномного анализа будет разработан специализированный оптимизированный ДНК-биочип для крупного рогатого скота мясных пород.
Для анализа геномных данных должен быть произведен выбор оптимальных аналитических алгоритмов и создано программное обеспечение автоматизации геномного анализа. Для реализации программы геномной селекции в Российской Федерации необходимо создание баз данных генотипов, полученных методами высокопроизводительного генотипирования и (или) секвенирования геномов различных пород крупного рогатого скота. Животноводческие предприятия, осуществляющие деятельность в области разведения племенного крупного рогатого скота мясных пород, смогут выбрать оптимальный план селекционно-племенной работы на основании вариантов, предложенных системой автоматизированного анализа генетических данных животных.
В рамках разработки эффективных технологий генетической и геномной селекции крупного рогатого скота мясных пород планируется:
разработка и внедрение современных технологий автоматизированного сбора информации о фенотипах для усовершенствования этих признаков;
создание единого реестра геномных, фенотипических, ветеринарных и паратипических данных для крупного рогатого скота мясных пород, используемых в Российской Федерации в промышленном производстве, для дальнейшего применения в интересах отрасли животноводства;
внедрение принципов геномной оценки крупного рогатого скота мясных пород для реализации программы ускоренной селекции по хозяйственно полезным признакам и контроля качества поголовья.
В рамках развития селекционно-племенной работы с крупным рогатым скотом мясных пород предусматривается:
апробирование методики оценки племенной ценности методами BLUP и GBLUP, подготовленной в рамках Евразийского экономического союза;
усовершенствование и автоматизация методов оценки племенной ценности крупного рогатого скота мясных пород;
совершенствование пород и типов крупного рогатого скота мясного направления продуктивности;
разработка геномной технологии прогнозирования устойчивости крупного рогатого скота мясных пород к инфекционным заболеваниям;
разработка методических указаний, норм и правил по вопросам мясного скотоводства;
применение геномных технологий для производства товарного поголовья крупного рогатого скота, основанных на поддержании гетерозиготности при скрещивании различных пород и генетических линий крупного рогатого скота мясных пород.
Внедрение современных технологий, позволяющих отслеживать и осуществлять автоматизированный сбор данных для оценки состояния здоровья крупного рогатого скота, репродуктивного поведения и индивидуального потребления корма, в сочетании с геномным анализом позволит усовершенствовать селекцию по таким признакам, как фертильность быков и коров, способность к конверсии корма, мясная продуктивность, что может повысить экономическую эффективность выращивания крупного рогатого скота мясных пород.
Намеченные задачи подпрограммы должны быть реализованы в рамках сформированных комплексных научно-технических проектов. При этом основной акцент должен быть сделан на обеспечение роста объемов производства отечественного племенного и товарного крупного рогатого скота мясных пород с улучшенными характеристиками на территории Российской Федерации, созданного в рамках реализации подпрограммы.
Заказчиками формируемых комплексных научно-технических проектов выступают сельскохозяйственные товаропроизводители, признанные таковыми в соответствии со статьей 3 Федерального закона "О развитии сельского хозяйства", организации или индивидуальные предприниматели, осуществляющие первичную и (или) последующую (промышленную) переработку сельскохозяйственной продукции, в соответствии с перечнями, указанными в части 1 статьи 3 и пункте 1 части 1 статьи 7 Федерального закона "О развитии сельского хозяйства".
В качестве участников комплексных научно-технических проектов могут выступать научные и образовательные организации, проводящие фундаментальные и поисковые исследования в области генетики, биотехнологии, селекции и племенного дела крупного рогатого скота мясных пород.
Опытно-промышленные и промышленные работы в рамках комплексных научно-технических проектов будут выполняться в Сибирском, Центральном, Южном и Северо-Кавказском регионах.
III. Научная база и перспективные научные исследования
Естественная селекция на протяжении тысячелетий привела к формированию более 1000 пород крупного рогатого скота, адаптированного к существованию в различных регионах мира. Разведение тех или иных пород связано c экономической выгодой, которую они способны приносить в различных условиях обитания, что, в свою очередь, определяется различиями в их геноме. За последние два столетия некоторые популяции крупного рогатого скота были существенно улучшены, что привело к формированию коммерчески успешных пород, демонстрирующих заметные преимущества при содержании в оптимальных условиях. Выбор животных по определенным признакам проводится животноводческими хозяйствами постоянно для воспроизводства стад и поддержания наиболее коммерчески успешных фенотипов. К настоящему времени благодаря научной деятельности с использованием современных геномных технологий в подотрасли мясного животноводства Российской Федерации удалось достичь определенных практических результатов, а именно:
создана новая отечественная мясная порода крупного рогатого скота - русская комолая и 11 внутрипородных типов;
впервые определена структура популяций и филогенетическое положение 19 исконно российских пород крупного рогатого скота среди 134 мировых пород крупного рогатого скота;
разработаны тест-системы крупного рогатого скота мясных пород, позволяющие определять достоверность происхождения и породную принадлежность крупного рогатого скота;
изучен генофонд отечественного крупного рогатого скота мясных пород в разрезе географических и климатических зон их разведения, разработаны генетические паспорта пород, выявлены ДНК-маркеры, контролирующие селекционно ценные признаки;
разработаны тест-системы для обнаружения носителей наследственных патологий, в том числе множественного артрогрипоза (AМ, синдромальный термин для врожденного состояния, характеризующегося артрогрипозом или контрактурой нескольких суставов, более чем одной части тела) и двойной дупликации (полимиелии) крупного рогатого скота мясных пород (DD, синдром, ассоциированный с формированием дополнительных тканей) ;
исследованы генотипы крупного рогатого скота абердин-ангусской и русской комолой пород по локусам, ассоциированным с параметрами мясной продуктивности и качеством мясного сырья, разработаны генетические паспорта;
проведен мониторинг распространения генетических аномалий и хромосомных нарушений, изучена степень распространения генетических маркеров некоторых хозяйственно полезных признаков у высокопродуктивного племенного крупного рогатого скота в Ставропольском крае;
собран и систематизирован банк данных цветовых характеристик мышечной и жировой ткани, данных по показателям мраморности говядины, полученных от крупного рогатого скота разных полов, возрастов и направлений продуктивности, а также разработаны эталоны цвета мышечной ткани, цвета жира и мраморности говядины;
разработаны технологии получения конкурентоспособной говядины на основе рационального использования хозяйственно-биологических особенностей разных районированных пород крупного рогатого скота, наиболее перспективных вариантов двух- и трехпородного скрещивания крупного рогатого скота отечественных мясных пород, успешной адаптации импортного поголовья крупного рогатого скота абердин-ангусской породы австралийской селекции с учетом их генофонда;
проведена сравнительная оценка быков-производителей различных пород по происхождению, качеству потомства;
установлена генетическая обусловленность показателей продуктивности;
проведены комплексные научные исследования по адаптации завозного крупного рогатого скота в условиях Якутии;
начато создание баз данных фенотипов, ветеринарных и паратипических факторов различных пород крупного рогатого скота, необходимых для начала реализации проектов геномной селекции крупного рогатого скота;
осуществляется внедрение современных репродуктивных технологий в сельском хозяйстве, которые лягут в основу научно-технологической платформы вспомогательных репродуктивных технологий, являющейся объединяющим базисом фундаментальных знаний, решений, сервисов в сфере репродукции, включающей в себя криоконсервацию эмбрионов и семени, созревание и оплодотворение яйцеклеток in vitro, трансплантацию реципиентам ранних эмбрионов, находящихся на разных стадиях развития, оценку здоровья и генетического соответствия потомков.
Во многих странах мира внедрение и повсеместное распространение современных методов геномного анализа привели к существенному прогрессу в животноводстве. Популярность молекулярно-генетических методов в животноводстве обусловлена экономическими преимуществами их применения, поскольку они открывают новые возможности для проведения селекции животных на основе генетических особенностей.
Геномная селекция - технология, позволяющая улучшить генофонд популяций сельскохозяйственных животных, используя знания о геномах для оценки племенной ценности животных и определения носительства наследуемых заболеваний. Геномный подход к селекции крупного рогатого скота - комплексный анализ поголовья, который учитывает информацию о фенотипе и генотипе (на основании высокопроизводительного генотипирования и (или) секвенирования) . В основе данного подхода лежит анализ как всего генотипа, так и ДНК-маркеров, ассоциированных с проявлением хозяйственно полезных признаков. Использование геномной селекции имеет преимущество перед традиционными методами селекции, поскольку позволяет оценить потенциал животного сразу после его рождения с более высокой точностью, чем это достигается при племенной оценке на основании родословных. Селекция животных на основе индивидуального генотипа возможна при правильном расчете ассоциации определенных нуклеотидных вариантов с фенотипическими признаками. Считается, что геномный подход к селекции повышает точность оценки племенной ценности до 20 - 100 процентов, что позволяет в 2 раза сократить сроки достижения целевых показателей в зависимости от того, какой признак является целью отбора, а также от размера референтной популяции животных.
Эффективным способом селекции наиболее продуктивных особей является анализ генома животных и сопоставление его с референтной базой данных для определения геномного индекса племенной ценности, позволяющего оценить способность животного производить наиболее экономически выгодное потомство на основании доступных ДНК-маркеров. Одним из наиболее широко распространенных критериев оценки племенной ценности животных, используемых как в научных исследованиях, так и в сельском хозяйстве, является ожидаемая вариация в потомстве, позволяющая провести количественную оценку числа выживших при рождении животных, ожидаемый вес, фертильность и другие хозяйственно полезные признаки животных. При проведении геномной оценки племенной ценности животных важную роль играет использование известных информативных мутаций: это позволяет повысить точность геномного индекса племенной ценности и скорость генетического прогресса.
Таким образом, поиск информативных маркеров имеет большое значение для реализации программ селекции.
Высокая эффективность геномного подхода к оценке племенной ценности сельскохозяйственных животных привела к созданию программ по геномной селекции крупного рогатого скота во многих развитых странах мира. Реализация таких программ основана на создании референтных баз данных генотипов животных с подробным описанием их фенотипических признаков и особенностей содержания. Осуществление международных проектов позволяет увеличить размер референтных баз данных генотипов животных. Надежность методов, применяемых для геномной селекции, имеет прямую зависимость от размера базы данных генотипов и достоверности информации о фенотипах. Стандартные подходы к геномной оценке будут оптимизированы с учетом результатов анализа геномных ассоциаций с хозяйственно полезными признаками и патологическими состояниями.
К надежным и быстрым методам анализа генотипа животных относится технология генотипирования с помощью микрочипов. Данная технология генотипирования стандартизирована и позволяет получать информацию о генотипах в удобных форматах для последующей статистической обработки. Главным ее преимуществом является относительно низкая стоимость тестирования одного генома по сравнению со стоимостью полногеномного секвенирования. В исследованиях крупного рогатого скота широко применяется микрочип BovineSNP50 v3 DNA Analysis BeadChip (Illumina, США) , позволяющий детектировать около 50 тыс. нуклеотидных вариантов. ДНК-микрочип разработан компанией "Illumina" совместно с Министерством сельского хозяйства Соединенных Штатов Америки, Университетом штата Миссури и Университетом Альберта. Более 22 тыс. однонуклеотидных полиморфизмов, используемых для генотипирования, были выявлены при исследовании 3 экономически значимых популяций пород крупного рогатого скота.
Генотипирование позволит создать базы данных ДНК-маркеров крупного рогатого скота мясных пород для реализации проектов геномной селекции в Российской Федерации.
Научные исследования по генетики, биотехнологии, селекции и племенного дела крупного рогатого скота мясных пород в Российской Федерации ведут федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр животноводства - ВИЖ имени академика Л.К.Эрнста" (Московская область) , федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт племенного дела" (Московская область) , федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук" (Новосибирская область) и федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей генетики имени Н.И.Вавилова Российской академии наук. (г. Москва) .
В целях выполнения мероприятий подпрограммы сформирован комплексный план научных исследований подпрограммы, приведенный в приложении № 1 (далее - комплексный план научных исследований) .
IV. Механизм реализации подпрограммы
Достижение цели и решение задач подпрограммы осуществляются в рамках реализации плана системных мер государственной политики по реализации подпрограммы, приведенного в приложении № 2 (далее - план системных мер государственной политики) , и выполнения комплексных научно-технических проектов, отражающих системный и комплексный подход к выполнению мероприятий подпрограммы.
Ответственный исполнитель подпрограммы развивает инструменты реализации государственной политики в установленной сфере ведения в соответствии с планом системных мер государственной политики в целях обеспечения достижения целевых индикаторов и показателей подпрограммы согласно приложению № 3.
Ответственный исполнитель подпрограммы - Министерство сельского хозяйства Российской Федерации:
обеспечивает реализацию плана системных мер государственной политики;
принимает в пределах своей компетенции нормативные правовые акты, необходимые для реализации подпрограммы (по согласованию с другими исполнителями мероприятий подпрограммы, если принимаемые нормативные правовые акты также регулируют вопросы, относящиеся к компетенции других исполнителей мероприятий подпрограммы) ;
организует отбор комплексных научно-технических проектов для участия в подпрограмме, а также принятие решения о согласовании (несогласовании) изменений в отобранные ранее комплексные научно-технические проекты;
утверждает формы отчетов заказчиков комплексных научно-технических проектов о ходе выполнения указанных проектов, включающие в себя сведения о достижении установленных показателей результативности проекта и расходовании бюджетных и внебюджетных средств, а также порядок представления заказчиками комплексных научно-технических проектов указанных отчетов.
В случае непредставления заказчиками комплексных научно-технических проектов отчетов о ходе выполнения комплексных научно-технических проектов дирекция Программы направляет сведения, содержащие перечень заказчиков комплексных научно-технических проектов, не представивших указанные отчеты в срок, в Министерство сельского хозяйства Российской Федерации для организации им проведения проверок таких заказчиков в целях недопущения срыва реализации мероприятий комплексных научно-технических проектов и достижения значений целевых индикаторов и показателей подпрограммы и Программы в целом.