SusAn 29 ReDiverse Biodiversity within and between European Red dairy breeds - conservation through utilization

Det overordnede målet med den norske forskningen i REDIVERSE er å forbedre metodene for genomisk prediksjon (GP) på tvers av rase og for heterogene populasjoner, samtidig som genetisk mangfold (GD) opprettholdes. Dette er viktig fordi ikke alle raser involvert i REDIVERSE er numerisk store nok eller mangler de økonomiske ressursene for å etablere en tilstrekkelig stor rasespesifikk referansepopulasjon som gjør det mulig for GP å oppnå en konkurransedyktig prediksjonsnøyaktighet. Spesielt for små raser er antall okser med datterbaserte avlsverdier som skal inkluderes i referansepopulasjonen ofte begrensende. Løsninger til denne begrensningen kan vare: å legge til kyr av samme rase til referansepopulasjonen; eller ved å legge til okser og kyr fra en annen, men beslektet rase. Begge løsningene øker heterogeniteten av fenotypene og genotypene som brukes i analysene. Den norske forskningsinnsatsen skal utvikle prosedyrer og verktøy for å designe referansepopulasjoner som optimalt bruker disse heterogene dataene i GP. Fenotypiske og genotypiske data ble samlet inn om 60 000 Norsk Rød Fe (NRF), 2500 nederlandske MRY-storfe og 700 tyske RDN-storfe. Genotypene til storfe fra NRF inneholdt ~ 700 000 markører, og de av MRY og RDN ~ 50.000 markører. Etter å ha sammenlignet genotyper på tvers av rasene, fant vi et sett med 45204 SNPer som rasene hadde til felles og kunne brukes før på tvers av rase-analyser. Opprydningen av dyrene resulterte i et sett med 7248 norske rødkveg, 2507 nederlandske MRY-storfe og 801 tyske RDN-storfe som er ferdig for analyse. En genomisk relasjonsmatrise på tvers av raser for alle disse dyrene er estimert. Det er utført genomiske prediksjoner på tvers av raser, og nøyaktigheten ble evaluert i et evalueringsdatasett, som ble holdt atskilt fra datasettet som ble brukt for estimering av SNP -effekter. De nederlandske dataene var nøyaktig for å forutsi avlsverdier for tyske kyr, og omvendt. De norske dataene ga imidlertid ikke nøyaktige spådommer for tyske eller nederlandske kyr, og omvendt. Dette var forventet fra våre estimater av det effektive antallet segmenter i genomet, som var veldig stort på tvers av nederlandske og tyske kyr på den ene siden og norske på den andre. Sistnevnte indikerer at prediksjon på tvers av nederlandske/tyske og norske kyr krever nøyaktig prediksjon av mange små kromosomsegmenter, noe som er vanskelig i datasett av begrenset størrelse.

The effective number of chromosomal segments turned out instrumental in deciding whether the joining of data sets across countries is beneficial for genomic prediction or not. If the effective number of segments across the breeds is of the same order of magnitude as within the breeds, combining of the data sets is helpful. If the nuber of segments between the breeds is one or more orders of magnitude higher than within the breeds, combining of the data is not helpful when using the genomic prediction methods used here. Possibly, with higher density SNP chips and variable selection genomic prediction methods, it may be possible to improve genomic prediction accuracies even if the effective number of segments is large.

Red dairy breeds across Europe represent a unique source of genetic diversity and are partly organized in trans-national breeding programs but are also well adapted to local conditions providing regional identity of products for consumers. The objective of REDIVERSE is to develop and to set in place collaborative and integrated novel breeding and management concepts to achieve a resilient and competitive use of these resources. A further goal is to strengthen best practices for small farmholders for improving product quality and to supply ecosystem services according to their specific circumstances. The challenge of establishing appropriate breeding and maintenance strategies for diverse farm systems and regional markets is met by multi-actor operations also considering economic, structural and social diversity in participating countries to offer tailored solutions. The holistic approach relies on integrative research of scientists in the fields of animal genetics, proteomics, economy and social sciences. Cutting edge technology such as large scale genomic and proteomic tools will be implemented to enhance genetic progress and to characterize specific properties. Innovative survey approaches will assess the impact of the sector on social acceptance and the needs of farmers. The project will generate novel knowledge and concepts that will be timely disseminated to lead-users such as the breeding and dairy industry, food sector, farmer cooperatives and farmers. A consistent monitoring of the consequences on the different levels when applying new tools or concepts is the key to balance the additional benefit to the sector on the various actors. The trade-off between economic, environmental and social interests will ensure sustainable dairy production, improve animal welfare and help to develop rural landscape.