Stima della genetica delle dimensioni corporee e dei livelli di attività nei suini utilizzando la stima automatizzata della posa

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 15384 (2022) Citare questo articolo

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L’allevamento dei suini sta cambiando rapidamente a causa del progresso tecnologico e di fattori socio-ecologici. Le nuove tecnologie di allevamento di precisione, come i sistemi di visione artificiale, sono cruciali per la fenotipizzazione automatizzata su larga scala di nuovi tratti, poiché la robustezza e il comportamento dei suini stanno diventando sempre più importanti negli obiettivi di allevamento. Tuttavia, attualmente gli ostacoli principali sono l’identificazione individuale, l’elaborazione dei dati e la disponibilità di un software adeguato (open source). L'obiettivo generale di questo studio era quello di espandere la pesatura dei suini con misurazioni automatizzate delle dimensioni corporee e dei livelli di attività utilizzando un sistema di video-analisi automatizzato: DeepLabCut. Inoltre, questi dati sono stati abbinati alle informazioni genealogiche per stimare i parametri genetici per i programmi di allevamento. Abbiamo analizzato 7428 registrazioni durante il periodo di ingrasso di 1556 suini all'ingrasso (padre Piétrain x madre incrociata) con intervalli di due settimane tra le registrazioni sullo stesso suino. Siamo stati in grado di stimare con precisione le parti del corpo rilevanti con un errore di tracciamento medio di 3,3 cm. Le metriche corporee estratte dalle immagini video erano altamente ereditabili (61-74%) e significativamente correlate geneticamente con l'aumento medio giornaliero (rg = 0,81-0,92). I tratti di attività erano da bassi a moderatamente ereditari (22-35%) e mostravano basse correlazioni genetiche con i tratti di produzione e le anomalie fisiche. Abbiamo dimostrato un metodo semplice ed economico per estrarre i parametri delle dimensioni corporee e i tratti dell'attività. Si stima che questi tratti siano ereditari e quindi possano essere selezionati. Questi risultati sono preziosi per le organizzazioni di allevamento (di suini), poiché offrono un metodo per fenotipizzare automaticamente nuovi tratti produttivi e comportamentali a livello individuale.

La carne suina rappresenta già quasi il 40% della produzione mondiale di carne, ma si prevede che la sua domanda globale aumenterà ulteriormente1. L’allevamento di suini si trova sempre più spesso ad affrontare sfide quali la sostenibilità ambientale, il benessere degli animali, l’efficienza dell’allevamento e la concorrenza globale. Le innovazioni nel campo della genetica sono considerate cruciali per risolvere questi problemi2,3. Le caratteristiche legate alla robustezza e alla resilienza sono oggi tanto rilevanti per i programmi di allevamento degli animali quanto quelle legate alla (ri)produzione2. Esiste ovviamente la necessità di tecnologie di allevamento di precisione per ottimizzare la fenotipizzazione dei suini ad alto rendimento, che fino ad oggi rimane difficile, ad alta intensità di manodopera e costosa4.

I sistemi di visione artificiale (CVS) potrebbero consentire la fenotipizzazione non invasiva della composizione corporea, del comportamento e delle anomalie fisiche nei suini, ma ci sono state poche applicazioni pratiche del punteggio automatizzato dei tratti morfologici e/o comportamentali. Fernandes et al.5 hanno utilizzato telecamere 3D con vista dall'alto per prevedere il peso corporeo, la profondità dei muscoli e il grasso della schiena nei suini all'ingrasso. Altri studi hanno utilizzato il CVS per valutare le posizioni e la postura del corpo6, l'aggressività7, il comportamento della scrofa8 e l'alimentazione9,10. Solo pochi studi hanno analizzato la genetica di questi fenotipi4. Nei bovini da carne, l'ereditarietà e le correlazioni genetiche sono state stimate utilizzando l'analisi delle immagini per i tratti della carcassa11. Inoltre, i parametri genetici relativi al colore del mantello e ai tratti conformazionali sono stati stimati nei bovini da latte utilizzando immagini tratte da cataloghi web12.

È stato riportato che i tratti morfologici dei suini, come la lunghezza, la larghezza e l'altezza del corpo, sono da moderatamente ad altamente ereditari, con stime di ereditarietà (h2) che vanno dal 20 al 60%13,14,15. È stato dimostrato che anche i tratti comportamentali sono ereditari, ma le stime h2 differiscono notevolmente3. Queste stime erano molto spesso basate sul punteggio manuale dei tratti comportamentali suscettibili di bias dell'osservatore16. Ad esempio, si stima che i punteggi di attività durante la pesatura siano da bassi a moderatamente ereditari (h2 = 10–23%), sebbene vi siano fattori ambientali che hanno influenzato queste stime3,17,18,19. In particolare, Ott et al.16 hanno dimostrato che i punteggi di attività CVS erano altamente correlati con le osservazioni umane (r = 0,92). Altri studi hanno correlato cambiamenti nei punteggi di attività nel recinto con morsi alla coda, infezioni16,20,21,22 o assunzione residua di mangime23. Per inciso, la relazione tra l'attività durante la pesatura e l'aggressività nel recinto era da bassa a moderata (r = 0,15–0,60)3,24.