История успеха прикладных исследований
Новые способы прогнозирования качества спермы и продуктивности молодых хряков, предназначенных для искусственного осеменения (ИО) имеют важное значение для племенных центров, поскольку гарантируют, что хряки на стациях искусственного осеменения соответствуют установленным минимальным стандартам качества для искусственного осеменения и вместе с тем для распространения желаемых производственных характеристик.
Концепция технологии Fertiboar была разработана в сотрудничестве IFN Schönow , инновационным научно-исследовательским институтом животноводства в городе Шонов (Германия) в ходе 4-летнего интенсивного совместного исследовательского проекта. Технология дает возможность прогнозировать качество спермы хряка на основе результатов ультразвукового исследования семенников до первого сбора семени. С помощью этой технологии можно идентифицировать хряков с наилучшим качеством семени и отбирать их племенных центров. При этом племенные центры могут использовать хряков более интенсивно, а коммерческие производители могут ожидать более высоких показателей фертильности от улучшенного качества семени.
Концепция, разработанная с применением 3-х инновационных
Программа FertiBoar было разработана и обучена на основе ультразвуковых изображений, полученных от более 1500 хряков и более 500 ассоциативных анализов эякулятов. Чтобы более корректно рассчитать объем семенников (рисунок 1) было сделано от двух до трех вертикальных снимков, а также один горизонтальный снимок каждого из семенников во время постановки на тест и снятия с теста.
Анализ шкалы серого (GSA) , поддерживаемый специально разработанным программным обеспечением, был выполнен на всех собранных изображениях, описывающих текстуру ткани семенников с помощью различных характеристик пикселей, таких как самый темный/самый светлый пиксель, средняя градация серого пикселей и т. д. Чтобы автоматизировать этот процесс и определить соответствующие области для анализа в семеннике, сверточная нейронная сеть была обучена выполнять семантическую сегментацию (Рисунок 1).
Станции искусственного осеменения, получившие хряков, предоставили образцы в андрологическую лабораторию для оценки качества собранного семени. На основании этого хряк считался продуктивным, если за серию из 5 сборов семя из не менее двух последовательных эякулятов было подтверждено качественным.
Правое изображение = необработанное ультразвуковое изображение.
Левое изображение = автоматическое дифференциация паренхимы яичка и других структур.
Данные анализа серой шкалы, а также данные ультразвукового сканирования в сочетании со сперматологическими данными используются для программирования контролируемого алгоритма обучения, чтобы спрогнозировать, будет ли хряк производить семя с оптимальным качеством спермы.
Исключительные результаты
Модель принятия решений, разработанная на основе данных исследований способна правильно прогнозировать более 90% хряков с плохим качеством спермы, в то время как автоматизация всего процесса анализа серой шкалы позволяет широко применять эту технологию. Кроме того, модель настроена таким образом, что непрерывный сбор и анализ данных будет способствовать дальнейшему повышению точности этой технологии.
Важное преимущество в эффективности хряков
Существуют данные, что в 7-месячном возрасте (в основном, когда начинается садка хряков и анализ их семени после постановки на СИО) семя примерно 37% всех хряков не соответствуют минимальным стандартам качества. Применение технологии FertiBoar перед продажей хряков на племенные станции, теоретически могло бы снизить это число до ~ 3,7% (обратите внимание, что некоторые повреждения семенников также могут появиться после отбора хряков с помощью FertiBoar).
Технология, которая приносит пользу всем участникам свиноводческой отрасли
FertiBoar дает преимущества для племенных фермы и СИО, которые получают уже проверенных хряков, а также – для производителя товарного поголовья, который использует дозы семени от таких хряков.
Племенная ферма
FertiBoar помогает племенным фермам поставлять хряков с более высокой вероятностью успешного использования на СИО. Таким образом, достигается более высокая скорость распространения генетики и более быстрая реализация генетического прогресса на уровне клиентов. Это становится еще более актуальным в сегодняшних бизнес-реалиях, где ежегодно для генетического обновления стада поставляется ограниченное количество хряков производителей (экспорт хряков в страны со строгими правилами импорта).
СИО
Используя хряков, отобранных с помощью технологии FertiBoar, станции искусственного осеменения станут еще более эффективными при вводе хряков в производственную систему основного стада, которое используется для производства доз семени. В результате затраты на карантин хряков могут быть значительно сокращены, в то время как объем семени на каждого хряка в стаде увеличится.
Пример:
Снижая процент выбытия хряков на СИО размером в 300 голов и 65% уровнем замены стада в год при затратах на карантин в 1000 Евро на голову, с 20 до 5% потенциально дает экономию около 29 000 Евро в год.
Если хряки остаются на СИО в течение 10 недель до того, как будет выявлено/подтверждено низкое качество семени и будет проведена выбраковка, вышеуказанный сценарий снизит размер продуктивного поголовья хряков на более чем 5 голов, что приведет к возможному снижению производства доз семени примерно на 10.000 доз в год (при условии годового производства 2000 доз на хряка).
Репродукторы
В целом, применение технологии FertiBoar увеличивает количество хряков с качественным семенем , а также улучшает среднее качество семени в стаде. Поскольку качество семени связано с процентом опороса и размером помета, производители также косвенно получат преимущества от технологии FertiBoar.
Пример использования FertiBoar на производстве
Технология FertiBoar была внедрена на первом репродукторе в Германии где производятся хряки для регулярного использования в июне 2021 года. Первые полностью протестированные животные уже поступили клиентам в сентябре 2021 года. После настройки всех процессов и оптимизации логистики данных эта технология будет применяться в следующем году на других европейских репродукторах для производства хряков.
Ключевые моменты о Fertiboar
FertiBoar обеспечивает раннее выявление и выбраковку хряков с ожидаемым низким качеством семени. Технология использует ультразвуковые изображения семенников для автоматического анализа соответствующих участков органов с использованием сверточной нейросети и подходов семантической сегментации и описания функциональных характеристик ткани с помощью параметров шкалы серого. Эта информация используется в алгоритме классификации для прогнозирования способности хряков производить семя хорошего качества в дальнейшей жизни хряка. Технология предлагает преимущества по всей цепочки создания стоимости за счет:
- У племенных компаний больше возможностей для генетического распространения.
- Повышение общей эффективности производства семени на СИО.
- Обеспечение производителей семенем более высокого качества и соответственно положительного влияния на оплодотворяемость.
Источники:
Resende PCSL, Siqueira AP, Rodrigues LC, Lagares MA, Chiarini–Garcia H, Almeida FRCL. Взаимосвязь между предпубертатными биометрическими измерениями и параметры семени для отбора чистопородных и гибридных хряков с с высокой генетической ценностью. Териогенология 2019; 127: 1-6.
Robinson JA, Buhr MM. Влияние генетического отбора на содержание хряков. Териогенология 2005; 63: 668-678.
Schulze M, Buder S, Rüdiger K, Beyerbach M, Waberski D . Влияние на характеристики семени, используемые для отбора молодых хряков для искусственного осеменения. Исследования в области репродукции животных. 2014 август; 148 (3-4): 164-70.
Schulze, S. Beyer, F. Beyer, R. Bortfeldt, A. Riesenbeck, C. Leiding, M. Jung, M. Kleve–Feld. Связь между пубертатным ультразвуковым исследованием яичек и будущим потенциалом репродуктивной функции у хряков породы Пьетрен, Териогенология 2020; 158: 58-65.
