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Identificazione dei marcatori genomici e fenotipici per una maggiore produzione lattiero-casearia

In qualità di principale allevatore di bestiame, l’UE deve promuovere una produzione alimentare sostenibile per mitigare una popolazione globale in crescita e gli impatti dei cambiamenti climatici. GplusE ha sviluppato nuovi fenotipi e strumenti genomici a vantaggio dell’efficienza, dell’ambiente, accanto alla fertilità e al benessere degli animali.

Alimenti e Risorse naturali

Si prevede che la popolazione mondiale raggiungerà i 10 miliardi entro il 2050. L’Organizzazione delle Nazioni Unite per l’alimentazione e l’agricoltura ha stimato che per nutrire questa quantità di persone, con diete sempre più occidentalizzate (che coinvolgono maggiori quantità di prodotti caseari), sarà necessario produrre e distribuire il 70 % in più di cibo. Per soddisfare questa domanda di prodotti lattiero-caseari, gli agricoltori devono aumentare la produzione, ma in modo sostenibile se vogliono evitare di aumentare la loro impronta di carbonio e un’ulteriore accelerazione dei cambiamenti climatici. Raggiungere tale obiettivo in maniera redditizia richiederà un aumento della resa del latte nonché salute, longevità e buona fertilità della mucca, migliorando al contempo l’efficienza dei mangimi e riducendo la produzione di gas serra. Il contributo del progetto GplusE, supportato dall’UE, è stato quello di rendere più facile la selezione genomica delle vacche da latte adatte, identificando i genotipi per la variazione biologica e indagando su come l’ambiente e la gestione dell’azienda possono influenzare tale variazione. GplusE ha annotato il genoma bovino con informazioni relative ai fenotipi della variazione genomica. Sono state inoltre sviluppate strategie di gestione delle mandrie lattiere, che includevano l’identificazione di 11 fattori di rischio e sette punti critici di controllo per migliorare la salute, il benessere e la produttività delle vacche da latte in lattazione. Migliorare la selezione Il progetto ha condotto esperimenti per correlare il genotipo con il fenotipo nelle vacche da latte. Inizialmente il team ha sviluppato tratti di biomarcatori facilmente misurabili che sarebbero correlati a tratti importanti relativi alla salute, alla fertilità, allo stato fisiologico, al benessere, alla produzione e all’ambiente. Utilizzando questi tratti, sono stati condotti studi di associazione dell’intero genoma su circa 30 000 vacche da latte, in vari ambienti di produzione in Europa e in Cina. Il team ha identificato numerosi marcatori fenotipici nel latte, compresi gli indicatori dello spettro medio infrarosso (MIR) e quelli metabolici per la fertilità (ad es. IGF-I), lo stato di squilibrio energetico (biomarcatori del latte e biomarcatori basati sul MIR), salute e impronta ambientale, compresa l’efficienza dell’azoto. Il lavoro ha portato a stime dei valori riproduttivi (il rischio di un animale di ereditare un disturbo) per alcuni dei biomarcatori MIR relativi a «robustezza», che potrebbero aiutare nella selezione delle vacche da latte in grado di tollerare meglio lo stress termico. «I marcatori genomici del progetto dovrebbero essere usati per migliorare la selezione genomica e l’allevamento in base a caratteristiche come la riduzione dell’impronta di carbonio e una maggiore salute generale», afferma il coordinatore del progetto, il prof. Mark Crowe. «Sono particolarmente orgoglioso del nostro sviluppo di forti caratteri predittivi di fertilità, che abbiamo validamente convalidato». Sono stati inoltre condotti studi epigenomici per rivelare specifici modelli di espressione genica e la loro regolazione in vari tessuti (leucociti del sangue intero, monociti del sangue periferico, cellule somatiche del fegato e del latte). Sono stati identificati nuovi percorsi genici che collegano lo stato metabolico alla fertilità e alla mastite (infiammazione della ghiandola mammaria o delle mammelle). Inoltre, la ricerca ha migliorato la comprensione della relazione tra stato immunitario e salute nelle mucche dopo il parto. Promuovere la produzione alimentare sostenibile I risultati di GplusE promettono di aumentare la previsione dello spettro medio infrarosso (la tecnica standard utilizzata dagli agricoltori) dei tratti di salute, per migliorare il benessere degli animali, aumentando allo stesso tempo l’efficienza della produzione alimentare. Inoltre, poiché il progetto offre una gestione e un processo decisionale più efficaci da parte dei produttori lattiero-caseari, supporta una maggiore sostenibilità agricola, contribuendo a garantire che i consumatori ottengano in definitiva accesso a prodotti di alta qualità. «Il nostro lavoro sul genoma informerà anche altri progetti sui mammiferi che indagano su possibili relazioni genomico-fenomiche e quindi contribuirà alla salute di altri mammiferi, inclusi gli esseri umani. Per contribuire a facilitare questo, abbiamo profuso un notevole sforzo nell’introdurre opportunità di formazione per i ricercatori che lavorano nel campo», afferma il prof. Crowe. Il team sta attualmente esplorando ulteriori opzioni di finanziamento per portare avanti i risultati del progetto al punto da poter essere adottati dal settore.

Parole chiave

GplusE, genomica, fenotipo, genotipo, tratti, impronta di carbonio, latticini, mucche, epigenomica, fertilità, allevamento

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