Innovation in the pig breeding sector: new traits, new models and new methods in breeding value prediction

I profitti più rilevanti per l’industria suinicola italiana derivano dalla trasformazione della carne in prodotti tipici di alto valore economico, principalmente prosciutti crudi con Denominazione di Origine protetta (DOP). Le cosce fresche destinate alla produzione dei prodotti DOP derivano principalmente da soggetti ibridi che vengono macellati a pesi elevati (circa 165 kg) e ad età avanzate (almeno 270 giorni). I programmi di selezione delle linee suine destinate alla produzione dei prosciutti crudi dovrebbero focalizzarsi sul miglioramento delle prestazioni di crescita, della qualità della carcassa e delle caratteristiche qualitative e tecnologiche delle cosce fresche, cosicché i requisiti dettati dai disciplinari di produzione siano soddisfatti. In questo scenario gli obiettivi di selezione devono essere definiti a livello di soggetto ibrido, piuttosto che a livello di linea pura. I valori genetici (breeding values, EBV) stimati utilizzando le informazioni fenotipiche dei soggetti di linea pura sono poco correlati con gli obiettivi di selezione definiti al livello dei soggetti ibridi. Per questo la valutazione genetica dei candidati riproduttori di linea pura attualmente avviene attraverso un approccio che combina informazioni derivanti sia da soggetti puri che da soggetti ibridi. Questo approccio presenta alcune criticità dovute alla necessità di allevare appositamente soggetti ibridi (mezzi fratelli dei candidati riproduttori di linea pura) per ottenere i rilievi fenotipici per caratteristiche che alcune volte sono difficili da misurare (come i caratteri di qualità della coscia o i cali di stagionatura). Inoltre, quando nella valutazione genetica non sono incluse informazioni fenotipiche rilevate sugli animali di linea pura, i EBV per i candidati riproduttori che appartengono alla stessa famiglia di fratelli pieni sono identici. L’obiettivo principale della tesi è stato quello di fornire nuove conoscenze su caratteri innovativi per l’industria del suino pesante e di proporre nuovi modelli statistici e procedure di valutazione genetica per migliorare la predizione dei EBV per caratteri legati alla qualità della carcassa e delle cosce fresche destinate alla produzione dei prosciutti crudi DOP. Gli studi qui presentati sono stati condotti in collaborazione con un’azienda suinicola italiana, Gorzagri s.s (Fonzaso, Italia). Essa ha come obiettivo la produzione di verri (linea C21) e scrofe (linea Goland) usati negli allevamenti commerciali come padri e madri di soggetti ibridi destinati alla produzione dei prodotti DOP. La prima parte della tesi si proponeva di studiare l’incidenza e il determinismo genetico dell’odore di verro, un nuovo carattere associato sia alla qualità della carne che al benessere animale, il quale sta diventando sempre più rilevante per l’industria suinicola italiana ed europea dopo la decisione di abbandonare la castrazione chirurgica dei suinetti maschi a partire dal 1 gennaio 2018. Questo impone la necessità di trovare valide alternative a questa pratica per ridurre l’odore di verro nei suini maschi interi. Allo scopo di indagare la possibilità di sfruttare la selezione genetica per limitare l’odore di verro nel suino pesante, gli obiettivi dello studio sono stati: valutare la prevalenza dell’odore di verro in suini maschi interi di 160 e 220 giorni d’età e stimare i parametri genetici per i composti responsabili del problema alle due diverse età nonchè le relazioni genetiche che intercorrono tra questi e i caratteri legati all’accrescimento. I contenuti di androstenone (AND), scatolo (SCA) e indolo (IND) sono stati quantificati tramite cromatografia liquida ad alta prestazione in microcampioni di tessuto adiposo prelevati in-vivo dalla regione del collo di 500 suini maschi interi della linea C21 al raggiungimento dell’età di 160 e 220 giorni. Inoltre, per 100 di essi, i composti sono stati quantificati anche in un campione di grasso di copertura della coscia prelevato in sede di macellazione. Le concentrazioni dei tre composti misurati nel grasso di animali di 220 giorni sono risultati superiori a quelli riscontrati a 160 giorni di età, così come la percentuale di campioni che superano i limiti di accettabilità utilizzati per discriminare le carcasse affette o meno dall’odore di verro. Questo suggerisce che l’incidenza del problema dell’odore di verro è maggiore nei suini più pesanti e maturi da un punto di vista sessuale. Inoltre, un’elevata correlazione è stata riscontrata tra il contenuto di AND, SCA e IND nel grasso dorsale e nel grasso di copertura delle cosce, suggerendo che il problema può essere rilevante anche nei prosciutti crudi DOP. I composti responsabili dell’odore di verro hanno mostrato un’elevata ereditabilità ad entrambe le età, confermando che la selezione genetica potrebbe essere una valida soluzione per ridurre l’odore di verro anche in suini macellati a pesi elevati. Le correlazioni genetiche tra AND, SCA e IND misurati alle due diverse età sono risultate di grado moderato o elevato. Tuttavia, sono state riscontrate delle differenze nelle classifiche dei candidati riproduttori quando i fenotipi misurati alle due diverse età sono stati usati per la stima dei EBV. Infine, le correlazioni genetiche tra AND, SCA e IND e caratteri legati all’accrescimento sono risultate modeste, suggerendo che la riduzione della concentrazione di questi composti nel tessuto adiposo tramite selezione genetica non dovrebbe influenzare le prestazioni di crescita in suini non castrati. Nella seconda parte di questa tesi è stato esaminato in contributo degli effetti sociali sulla variabilità di caratteri legati alla qualità della carcassa e della coscia in suini pesanti. Le attuali procedure di valutazione genetica della linea C21 non tengono in considerazione l’influenza che il genotipo di un animale ha sul fenotipo dei suoi compagni di gruppo (effetto sociale). Se presenti, gli effetti sociali contribuiscono alla varianza ereditabile e quindi possono influenzare la risposta alla selezione. Lo studio si è quindi proposto di stimare le componenti di varianza per il peso a 270 giorni di età (PESO270), caratteri di qualità della carcassa e della coscia utilizzando modelli genetici “classici” e modelli competitive (che includono gli effetti sociali), nonché determinare la bontà dell’adattamento ai dati di questi modelli. Lo studio è stato condotto su 9,871 suini ibridi Goland allevati in gruppi contenenti da 4 a 7 individui, con dimensione media del gruppo pari a 6.1 suini. Quindi, quattro modelli sequenziali sono stati utilizzati per la stima delle componenti di varianza. Il confronto dei modelli ha rivelato che il modello competitive mostra un miglior adattamento ai dati rispetto ad un modello che considera solo gli effetti genetici additivi per il PESO270, la percentuale di carne magra in carcassa (CM), il numero di iodio, la globosità e lo spessore del grasso sottocutaneo misurati sulla coscia. Gli effetti sociali contribuiscono in modo considerevole alla varianza ereditabile per il PESO270 e CM, mentre hanno un effetto meno rilevante per gli altri caratteri esaminati. La correlazione tra la componente genetica additiva e quella sociale è risultata negativa per i caratteri legati alla qualità della carcassa e della coscia, causando una diminuzione della varianza ereditabile sfruttabile per la selezione di questi caratteri. In conclusione, lo studio ha dimostrato che gli effetti sociali contribuiscono alla variabilità di caratteri rilevanti nel suino pesante destinato alla produzione dei prosciutti crudi DOP e, quindi, le attuali procedure per la valutazione genetica della linea C21 dovrebbero includere anche la componente sociale. La terza parti della tesi ha riguardato lo studio di nuove procedure di valutazione genetica basate sulla selezione genomica (SG). L’obiettivo è quello di migliorare la predizione dei EBV per caratteri importanti nel suino pesante superando alcune delle criticità dell’attuale sistema di valutazione genetica della linea C21 basato su un programma di sib-testing. In un primo lavoro, sono state studiate procedure di SG basate sulla metodologia single-step BLUP (SSBLUP). Le informazioni fenotipiche per caratteri riguardanti la qualità della carcassa e della coscia sono state registrate in 11,488 suini ibridi Goland. Per 1,878 animali sono stati inoltre rilevati i cali di peso della coscia durante le diverse fasi di trasformazione in prosciutto crudo. Allo scopo di costituire la popolazione di riferimento per lo sviluppo dell’equazione di predizione dei breeding values genomici (GEBV), 1,088 soggetti ibridi, 136 verri nucleo di linea C21 (C21_VN) e 500 soggetti C21 mezzi fratelli degli animali ibridi (C21_MF) sono stati genotipizzati per 8,826 polimorfismi a singolo nucleotide utilizzando il DNA chip GGP Porcine LD Chip. La valutazione genetica tradizionale è stata condotta sfruttando la metodologia BLUP, mentre la valutazione genomica si è basata su un approccio SSBLUP. L’equazione di predizione dei GEBV è stata validata utilizzando i 500 C21_MF con genotipo come popolazione di validazione. La valutazione genetica tradizionale e quella genomica sono state confrontate tra loro attraverso la correlazione tra EBV e GEBV (r_(EBV,GEBV)). Elevati coefficienti di correlazione tra EBV e GEBV sono stati osservati sia per i soggetti ibridi genotipizzati che per gli individui C21_VN, suggerendo che le stime dei GEBV sono simili a stime accurate dei EBV ottenute con metodi tradizionali. Per quanto concerne i soggetti inclusi nella popolazione di validazione, r_(EBV,GEBV) sono risultate di entità minore rispetto ai due gruppi considerati in precedenza. Differenze nelle classifiche dei candidati riproduttori sono state osservate quando esse erano basate sui EBV piuttosto che sui GEBV. Tali differenze sono attribuibili all’abilità della metodologia SSBLUP di stimare GEBV individuali, anziché EBV identici per soggetti che appartengono alla stessa famiglia di fratelli pieni (quando essi hanno informazione genomica). Quindi l’utilizzo di un approccio di SG permette di scegliere i soggetti migliori in base a meriti genetici individuali piuttosto che “familiari”, limitando il tasso di consanguineità e aumentando l’accuratezza della selezione. Inoltre, i risultati ottenuti rivelano che l’implementazione di procedure di SG nel programma di selezione della linea C21 consentirebbero di introdurre tra gli obiettivi di selezione anche caratteri di difficile misurazione. Come descritto in precedenza, gli effetti sociali contribuiscono alla variabilità di caratteri rilevanti per il suino pesante e che modelli competitive forniscono un miglior adattamento ai dati per i caratteri PESO270, CM, il numero di iodio, la globosità e lo spessore del grasso sottocutaneo misurati sulla coscia. Quindi, per questi caratteri, sono state analizzate procedure di SG basate sulla metodologia SSBLUP che consideravano, oltre agli effetti genetici diretti, anche gli effetti sociali. Le informazioni fenotipiche e genomiche utilizzate sono le medesime descritte per il precedente studio. Differenze nelle classifiche degli animali inclusi nella popolazione di validazione sono state riscontrate sia quando esse erano basate su EBV e GEBV riferiti alla sola componente genetica diretta, che quando sono stati utilizzati i valori genetici e genomici totali. Quindi l’implementazione procedure di SG nel programma di selezione della linea C21 che utilizzano modelli competitive consentirebbero di sfruttare i vantaggi della SG già descritti in precedenza e contemporaneamente stimare più correttamente la varianza ereditabile totale considerando anche la componente associativa.