PSRN Biodiversità Sottomisura 10.2
Progetto BIG
Bufala Mediterranea Italiana – Tecnologie Innovative per il Miglioramento Genetico
Capofila ANASB
Partner DMVPA – UNINA
Consulenti: CIPAB, IZSM, IBBA-CNR, DAFNAE – UNIPD
ARTICOLAZIONE E DURATA DEL PROGETTO
Il progetto si articola in 10 azioni per la durata di 36 mesi.
Obiettivo generale del progetto BIG è il miglioramento genetico di caratteri innovativi legati alla resistenza/resilienza a patologie (brucellosi, tubercolosi, paratubercolosi, emimelia trasversa), alla sostenibilità ambientale (efficienza alimentare, emissioni in atmosfera), alla qualità delle produzioni (caseificazione), alla valorizzazione della produzione della carne come prodotto secondario ed il mantenimento della variabilità genetica nella razza bufala Mediterranea Italiana attraverso il controllo dell’inbreeding e la costituzione di una biobanca di materiale seminale maschile e embrioni.
RISULTATI ATTESI DEL PROGETTO BIG
Attraverso alcune attività di BIG, ed in particolare mediante l’utilizzo di seme sessato e lo sviluppo di indici innovativi, sarà possibile sia ridurre il numero di soggetti maschi che nascono in azienda, sia individuare le linee genetiche più idonee alla produzione di carne, aprendo a nuovi mercati e nuove produzioni. A ciò si aggiunga che la maggiore disponibilità di femmine potrà favorire anche il ripopolamento in quelle aziende che hanno presentato problemi sanitari, quali brucellosi e tubercolosi. In tal senso, le attività di BIG legate all’individuazione di genotipi più resistenti a patologie infettive, aprono un’ulteriore opportunità, al fine di garantire maggior benessere animale e facilitare l’eradicazione di alcune zoonosi presenti in alcune zone dell’areale di produzione.
Attraverso l’utilizzo di strumenti genomici, è possibile ridurre considerevolmente l’intervallo generazionale degli animali e dare un’ulteriore spinta al progresso genetico. Ciò si traduce inevitabilmente in un ulteriore miglioramento della sostenibilità economica delle aziende bufaline, aprendo nuovi sbocchi occupazionali e rilanciando il settore.
Saranno individuate le linee genetiche più efficienti da un punto di vista alimentare, incrementando la sostenibilità ambientale delle aziende bufaline, sia per il migliore utilizzo della razione alimentare somministrata, che per la riduzione delle emissioni di metano, ottenibile attraverso la valutazione dei microrganismi presenti nel rumine.
Con BIG saranno inoltre individuati i soggetti maggiormente in grado di produrre alimenti caratterizzati dalla presenza di metaboliti funzionali. Diversi recenti studi hanno messo in evidenza come le produzioni bufaline siano particolarmente ricche di alcuni derivati betainici, molecole che esercitano una notevole influenza positiva sulla salute umana. Il miglioramento della qualità delle produzioni anche in tal senso apre nuovi scenari e nuovi mercati, in quanto i prodotti bufalini non saranno considerati solo per il mero nutrimento, ma anche per prevenire l’insorgenza di alcune patologie metaboliche in campo umano.
Le 10 AZIONI del Progetto BIG
AZIONE 1: caratterizzazione fenotipica della razza
L’Azione 1 prevede la revisione della scheda morfologica per:
- riconsiderare gli estremi biologici (potenzialmente fuori scala per effetto delle variazioni fenotipiche che hanno accompagnato quelle funzionali);
- integrarla con ulteriori caratteri per la selezione della longevità o dello sviluppo della muscolosità (anche ai fini di una potenziale linea carne);
- rilevare le tare genetiche.
UNINA svilupperà la nuova scheda (primo step di progetto) mentre ANASB rileverà i dati in campo (fino a 150 aziende visitate per step). L’attività sarà svolta per tutta la durata del progetto.
Nuovi caratteri e tare attualmente in corso di rilevazione: Muscolosità – Forza Attacco Anteriore della Mammella – Locomozione – Unghione a Cavatappi – Piede a Pantofola – Mammella Depigmentata.
AZIONE 2: caratterizzazione genetica delle razze e delle specie allevate in Italia anche mediante l’impiego di informazioni genomiche
Il piano di caratterizzazione è fondamentale per la selezione genomica, per il benessere e la selezione contro anomalie genetiche e per la conservazione della variabilità genetica.
Scopo dell’Azione 2 sarà:
- la caratterizzazione genetica della popolazione bufalina utilizzando il chip di marcatori molecolari SNP ad alta densità (saranno analizzati 950 animali – Laboratorio AGROTIS);
- il sequenziamento completo dei capostipiti (saranno identificati 20 soggetti capostipiti delle linee genetiche e delle famiglie di LG. Il genoma di tali soggetti sarà completamente sequenziato);
- la genotipizzazione di geni candidati noti (verranno caratterizzati circa 2.000 soggetti di LG con dati fenotipici produttivi e riproduttivi per una serie di mutazioni già conosciute: 5 geni per le caratteristiche quanti-qualitative del latte, 2 geni responsabili dell’emimelia trasversa, un gene associato alla resistenza alla mastite, un gene legato ad una maggiore efficienza del sistema immunitario);
- l’analisi del cariotipo dei maschi abilitati all’Inseminazione Strumentale (24 tori).
Da dati ottenuti nell’Azione 2 ci si attende un dataset di dati molecolari unico nel panorama internazionale, che verrà utilizzato per la caratterizzazione molecolare della variabilità presente nella popolazione nazionale, per la stima di indici genomici e per l’identificazione e l’eventualmente diffusione di alleli favorevoli.
Sono stati genotipizzati i primi 96 campioni da AGROTIS e sono presenti nel laboratorio altri 1.104 campioni biologici in attesa di genotipizzazione.
AZIONE 3: verifica della congruenza dei dati e delle informazioni
Il controllo della qualità dei dati fenotipici, genotipici e di pedigree influenza direttamente la qualità e correttezza dei risultati ottenuti.
Saranno sviluppati report e protocolli di controllo ad-hoc per garantire l’attendibilità dei dati per tutta la durata del progetto.
In collaborazione con IBBA-CNR sono stati già elaborati i report delle incongruenze previsti per i primi step di progetto.
AZIONE 4: stima di indici genetici e genomici, di piani di accoppiamento e gestione riproduttiva in relazione alle nuove finalità
L’azione 4 prevede lo sviluppo di nuovi indici genetici e genomici al fine di fornire agli allevatori strumenti di selezione moderni, accurati ed efficienti per il miglioramento di caratteri relativi al benessere e all’efficienza riproduttiva e produttiva.
Saranno sviluppati:
- 3 indici per i caratteri riproduttivi (età al primo parto, intervallo tra parti, days-open);
- 8 indici per i caratteri funzionali (persistenza lattazione, longevità, cellule somatiche, locomozione, muscolosità, mungibilità, facilità al parto, BCS);
- 3 indici per caratteri innovativi (efficienza alimentare, caseificazione, emissioni metano).
Saranno stimate le frequenze di alcune mutazioni a 5 geni candidati miglioratori dei caratteri quanti/qualitativi del latte.
Sarà valutato l’impatto atteso in seguito allo sviluppo dei nuovi indici genetici/genomici in termini di maggiore sostenibilità economica, etica e ambientale.
Infine, per ottimizzare il progresso genetico, favorire la diffusione della Inseminazione Strumentale e al contempo limitare la nascita di soggetti maschi non riproduttori poco valorizzati dalla attuale filiera carne, il progetto condurrà una campagna di sensibilizzazione alle tematiche di ordine etico, promuovendo l’utilizzo di seme sessato femminile nelle prove di progenie.
È previsto l’utilizzo di 3.785 dosi di seme sessato (757 per 5 step) acquistate dagli allevatori al costo del seme normale.
Per questa azione è stato elaborato e pubblicato l’indice età al primo parto.
AZIONE 5: miglioramento delle risorse genetiche animali ad interesse zootecnico; valutazione della consanguineità, della diversità genetica e calcolo dell’inbreeding; rilevamento dati in stazione di controllo
Verranno rilevati fenotipi complessi in ambiente controllato da utilizzare per indici genomici innovativi e per la stima dell’impatto ambientale delle produzioni.
Saranno raccolti da UNINA fenotipi legati:
- alla sostenibilità ambientale;
- al benessere animale
- all’efficienza produttiva.
La selezione mirata all’incremento dei caratteri quanti qualitativi comporta conseguenze sfavorevoli determinate principalmente dall’aumento della consanguineità.
L’azione 5 prevede il calcolo della consanguineità genomica di ogni animale entro allevamento, provincia e regione.
Questi parametri serviranno per il monitoraggio continuo della consanguineità della popolazione.
Attraverso l’utilizzo del software innovativo EVA, integrando le informazioni anagrafiche e genomiche, i singoli indici genetici e gli indici aggregati prodotti dal progetto sarà possibile ottimizzare contemporaneamente progresso genetico e consanguineità utilizzando un approccio Optimal Contribution.
Attraverso questo approccio verranno identificati i migliori riproduttori da avviare alle IS e prodotti piani di accoppiamento aziendali innovativi.
In collaborazione con IBBA-CNR sono stati già elaborati i report della consanguineità previsti per i primi step di progetto.
Sono stati elaborati i dati per i prelievi da effettuare da metà novembre nelle aziende pilota.
AZIONE 6: monitoraggio della diversità genetica nella razza bufala Mediterranea Italiana
L’obiettivo della presente azione è studiare in maniera approfondita la struttura genetica della popolazione di LG al fine della conservazione della variabilità genetica complessiva attualmente disponibile. L’attività permetterà un monitoraggio approfondito della variabilità genetica presente nella popolazione, sia della componente femminile che maschile.
Utilizzando i dati di pedigree saranno stimati una serie di parametri utili al monitoraggio della diversità genetica ed alla definizione della sua struttura. I parametri calcolati saranno:
- completezza del pedigree: generazioni complete equivalenti, numero massimo di generazioni complete, indice di completezza del pedigree;
- diversità genetica: coefficiente di consanguineità, parentela media, aumento consanguineità, numero di fondatori, numero di ascendenti, frequenza accoppiamenti tra categorie di parenti (fratelli pieni, mezzi fratelli, padre-figlia).
Il monitoraggio della variabilità genetica sarà effettuato utilizzando anche i dati delle genotipizzazioni, analizzati con modelli statistici avanzati (oltre 500 milioni di SNP).
In collaborazione con IBBA-CNR sono stati già elaborati i report della variabilità di pedigree previsti per i primi step di progetto.
AZIONE 7: valutazione ed individuazione di caratteri di resistenza genetica degli animali di interesse zootecnico alle malattie
L’obiettivo di questa azione è quella di approfondire gli aspetti ambientali e genetici legati a tre importanti zoonosi (brucellosi, tubercolosi e paratubercolosi) presenti negli allevamenti bufalini e che rappresentano un forte vincolo al benessere dei soggetti allevati oltre che un pericolo ed un costo per l’allevatore e la società.
A questo scopo saranno utilizzati i dati forniti dall’Istituto Zooprofilattico del Mezzogiorno (ISZM) e raccolti in allevamenti bufalini iscritti al LG e dati su mutazioni a geni candidati prodotti dal progetto.
Inoltre, verranno studiati anche gli spetti di resistenza/resilienza a dismetabolie.
Sarà inoltre valutato l’impatto atteso delle attività di progetto relativamente al benessere degli animali utilizzando le metodiche accreditate dal Centro di Referenza Nazionale sull’Igiene e le Tecnologie dell’Allevamento e delle Produzioni Bufaline (CReNBuf), raccogliendo i dati riguardanti il consumo di farmaci antimicrobici in allevamento e stimando i costi diretti e indiretti dovuti alla gestione sanitaria in una serie di allevamenti in ambiente controllato.
AZIONE 8: raccolta di materiale biologico e germoplasma
La creazione delle cosiddette “biobanche” costituisce uno strumento d’elezione per la preservazione della biodiversità.
Obiettivo principale della presente azione è la creazione di una biobanca di carattere nazionale per la crioconservazione di materiale germinale maschile e embrioni di linee genetiche rare.
Nello specifico, i campionamenti previsti sono i seguenti:
- campionamento di materiale biologico per le analisi genomiche e molecolari (circa 6.000 soggetti totali utilizzando ad esempio criteri geografici, di rappresentatività nei pedigree, di valore genetico, di parentela etc.);
- campionamento di materiale biologico in stazione controllata (sangue, latte e feci di circa 800 bufale);
- produzione di embrioni per la conservazione di linea genetiche rare (100 embrioni prodotti, 50 embrioni trasferiti);
- creazione di una biobanca di materiale germinale maschile (verranno campionati 60 soggetti totali, ciascuno rappresentato da circa 5/10 dosi).
AZIONE 9: elaborazione e gestione delle informazioni raccolte
I dati raccolti e prodotti devono essere immagazzinati in database dinamici che ne permettano l’aggiornamento, il controllo, l’estrazione, l’elaborazione e l’utilizzo.
L’azione 9 prevede:
- elaborazione dei dati fenotipici raccolti in stazione di controllo in ambiente controllato;
- elaborazione dei dati fenotipici e biometrici;
- gestione dei dati molecolari attraverso l’utilizzo di un database genomico;
- calcolo degli accoppiamenti programmati attraverso software specifici;
- elaborazione di indici aggregati.
L’elaborazione avanzata dei dati prodotti o raccolti consentirà lo sviluppo di indici genetici aggregati di sanità, sostenibilità e qualità delle produzioni e la produzione e distribuzione di piani di accoppiamento innovativi per potenziare il progresso genetico e al contempo preservare la variabilità genetica della razza.
AZIONE 10: azioni di informazione, disseminazione e preparazione di report tecnici e relazioni tecnico-scientifiche
Le ricadute del progetto sul comparto bufalino saranno sicuramente proporzionali alla capacità di divulgazione delle informazioni e disseminazione dei risultati specialmente a livello di allevatori e di tecnici operanti nel sistema.
Il progetto dedicherà grande attenzione alla presentazione, in un primo momento, degli obiettivi di BIG, e delle innovazioni e risultati appena disponibili, utilizzando sia canali tradizionali che canali social, organizzando incontri dedicati in maniera capillare e continuativa.
L’Azione 10 prevede, a questo scopo:
- la predisposizione di materiali e strumenti di divulgazione (coordinato d’immagine e sito web);
- l’organizzazione di incontri tecnici, seminari ed eventi di divulgazione;
- la promozione dei nuovi strumenti selettivi e IS;
- la divulgazione e disseminazione dei risultati progettuali attraverso materiale informativo;
- la partecipazione a congressi nazionali ed internazionali.
AZIONE 10: attività del CIPAB
L’apporto del Consorzio Incremento Produttivo Allevamenti Bufalini (CIPAB) al progetto risulterà di fondamentale importanza per il raggiungimento degli obiettivi prefissati nell’Azione 5 (identificazione dei riproduttori, piani di accoppiamento) e nell’Azione 10 (organizzazione di eventi tecnici).
La promozione dei nuovi strumenti selettivi dell’Azione 10 prevede, in collaborazione con il CIPAB, l’organizzazione di 5 eventi specifici sulle potenzialità dell’IS e dell’utilizzo del seme sessato, sull’interpretazione e utilizzo dei nuovi indici genetici, sull’applicazione dei piani di accoppiamento.
Tali eventi prevederanno sia una parte formativa teorica, sia una parte pratica in stalla.
CONSULENTI DI PROGETTO
Istituto Zooprofilattico Sperimentale del Mezzogiorno (IZSM): l’IZSM rappresenta il principale ente sanitario presente attualmente in Campania nel quale è istituito il Centro di Referenza Nazionale sull’igiene e le tecnologie dell’allevamento e delle produzioni bufaline. L’apporto dell’IZSM al progetto risulterà di fondamentale importanza per il raggiungimento degli obiettivi prefissati nell’Azione 7 dedicata agli aspetti di resistenza/resilienza alle malattie.
Consorzio Incremento Produttivo Allevamenti Bufalini (CIPAB): il CIPAB è una società consortile a responsabilità limitata che ha come mission il miglioramento genetico e la diffusione dell’inseminazione strumentale nel mondo allevatoriale bufalino. L’apporto del CIPAB al progetto risulterà di fondamentale importanza per il raggiungimento degli obiettivi prefissati nell’Azione 5 per la corretta applicazione dei piani di accoppiamento in azienda e nell’Azione 10 per la promozione dell’IS e dell’utilizzo di seme sessato.
Istituto di Biologia e Biotecnologie agrarie del CNR (IBBA – CNR): il Dipartimento di Scienze Bio-Agroalimentari, di cui è parte l’Istituto di Biologia e Biotecnologia Agraria (IBBA-CNR), si prefigge di far progredire le conoscenze scientifiche e tecnologiche utili per lo sviluppo e la valorizzazione di un sistema agroalimentare sostenibile e innovativo. L’apporto dell’IBBA-CNR al progetto risulterà di fondamentale importanza per lo sviluppo di modelli di valutazione genomica. In particolare, l’IBBA-CNR sarà coinvolto principalmente nelle Azioni 2-4-9.
Dipartimento di Agronomia Animali Alimenti Risorse naturali e Ambiente – DAFNAE – Università di Padova: risultato al primo posto in Italia tra i dipartimenti afferenti al settore delle Scienze Agrarie e Veterinarie nella recente valutazione della qualità della ricerca (ANVUR, 2017). Le competenze del soggetto partecipante fanno riferimento a molteplici aspetti legati all’allevamento e selezione della vacca da latte e della bufala. Il ruolo del DAFNAE in BIG sarà legato allo sviluppo di modelli MIRS per la predizione delle caratteristiche tecnologiche e predittivi ai fini del miglioramento genetico.
TAVOLO TECNICO PERMANENTE
Al fine di garantire il raggiungimento degli obiettivi del progetto e a garanzia del rispetto delle tempistiche definite verrà implementato un sistema di monitoraggio attivo e continuo delle attività.
Il monitoraggio sarà garantito dall’istituzione di un tavolo tecnico permanente presieduto al Presidente dell’ANASB e con il Direttore dell’ANASB con funzioni di segretario e a cui parteciperanno: il coordinatore tecnico scientifico del Progetto, ANASB, DMVPA – UNINA, CNR – IBBA, DAFNAE – UNIPD, CIPAB e IZSM.
Una serie di riunioni, anche sfruttando sistemi di videoconferenza, sarà pianificata a cadenza trimestrale, durante le quali verranno discussi i progressi delle singole azioni confrontando le tempistiche con quanto previsto in sede progettuale e i risultati parziali con quanto descritto nel progetto.
Questo monitoraggio consentirà, tra l’altro, di adottare tempestivamente opportune azioni correttive o trovare soluzioni condivise nel caso dovessero verificarsi ritardi o problemi non previsti.
