Il 15 febbraio 2016, nell’ambito della rubrica “genetica” di Ruminantia Mese, avevamo affrontato il tema degli animali con gene “polled” nell’articolo “Selezionare per l’assenza di corna” della genetista Fabiola Canavesi.

Sei anni fa si parlava di questa mutazione, che provoca l’assenza di corna, come di un tema interessante dal punto di vista della selezione, in quanto il gene ha un effetto dominante, contrariamente agli altri geni recessivi più conosciuti, e quindi un riproduttore che lo possiede, nella peggiore delle ipotesi, può dare almeno il 50% della progenie acorne. Ciò significa che, avendo un numero sufficiente di riproduttori di alto livello, si potrebbe arrivare ad avere una mandria completamente acorne in tempi non troppo lunghi.

Il gene “polled” è stato trovato in diverse razze, tra cui: Holstein, Jersey, Limousine, Charolaise, Blond d’Aquitaine e Aberdeen Angus (conosciuta per essere completamente acorne).

Ad eccezione di quest’ultima, i cui riproduttori non sono proprio abilitati alla monta se presentano corna, nelle altre razze non è stato finora applicato un programma di selezione mirato per questo carattere, cosa che ha comportato, per esempio nel mondo della Holstein, l’avere tori polled ben lontani da quelli al top delle classifiche internazionali.

Il motivo per cui, a distanza di tempo, abbiamo deciso di riprendere le fila di questo discorso nasce da un’esplicita richiesta di un nostro lettore che diceva di essere interessato a conoscere la disponibilità di riproduttori da latte con tali caratteristiche, in considerazione della crescente attenzione sul tema del benessere animale e, di conseguenza, sulla pratica della decornazione.

Effettivamente le ragioni per cui un allevatore potrebbe essere interessato a fare questa scelta sono sostanzialmente due:

  1. Innalzare lo standard di benessere animale evitando la pratica della decornazione.
  2. Inserirsi in un nuovo mercato di riproduttori, per chi fa animali da vita.

Abbiamo pertanto pensato di rivolgerci al mondo della ricerca, chiedendo quale fosse ad oggi la situazione al Prof Paolo Ajmone Marsan, Professore Ordinario di Miglioramento genetico animale presso la Facoltà di Agraria dell’Università Cattolica del S. Cuore di Piacenza.

Innanzitutto, il professore ci ha spiegato che le mutazioni che danno assenza di corna sono diverse, ma che alcune di queste sono associate ad anomalie genetiche e pertanto non possono essere prese in considerazione per la selezione. Quella però presente sul cromosoma 1 non presenta correlazioni con caratteri deleteri, né tantomeno correlazioni negative con le performance dei soggetti studiati, e risulta avere carattere dominante, come sopra accennato. La sua frequenza è però molto bassa; bisognerebbe quindi aumentarla portando tale gene su quei riproduttori di alto valore genetico.

Per fare questo abbiamo a disposizione fondamentalmente due strade: la prima è quella dell’uso su larga scala di riproduttori portatori della mutazione nell’ambito di un programma di miglioramento genetico, mentre la seconda è il ricorso al editing del genoma.

Nel primo caso è necessario che le associazioni di razza interessate definiscano un programma combinato di miglioramento all’interno del quale inserire tori portatori di questo gene, aumentandone la frequenza, mantenendo un buon livello genetico dei portatori e facendo attenzione a conservare la biodiversità della razza.

Nel secondo si tratterebbe, invece, di effettuare una modificazione genetica inserendo la mutazione con l’ausilio del “gene editing”. In questo caso la mutazione potrebbe essere inseirta anche in razze che non possiedono la mutazione. Nell’Unione europea questa strada non risulta ancora perseguibile, mentre all’estero ci sono una serie di ricerche in corso e si sono ottenuti risultati diversi a seconda della mutazione usata come target.

Ad oggi sono state identificate 4 varianti dell’allele “polled”, denominate:

  1. Mongolia
  2. Guarani
  3. Frisian
  4. Celtic

E’ stato osservato che tutte le mutazioni che causano l’assenza di corna, soprattutto nelle razze da carne, si trovano nelle cosiddette “Long Noncoding RNA”, ovvero quelle zone che non codificano per le proteine. Non è ancora chiarissimo però il meccanismo con cui l’allele mutato naturalmente agisce dando il fenotipo “polled”; pertanto, anche nelle sperimentazioni ad oggi effettuate, si è visto che non è sempre possibile ricrearlo con le tecniche di editing del genoma. Probabilmente è un fenomeno legato al background genetico, un pò come le mutazioni del gene della miostatina che causano doppia coscia nel bovino, per esempio nella Piemontese, e che danno fenotipi più o meno estremi non solo in funzione di dove il gene sia mutato, ma anche della razza che porta la mutazione. Una mutazione può quindi essere espressa fenotipicamente a livelli diversi, anche per nulla, pur essendo presente nel genoma; fenomeni che conosciamo come penetranza ed espressività di un carattere.

In Inghilterra stanno comunque portando avanti degli studi utilizzando il gene editing e sembra che il trend dei risultati sia positivo. Lo stesso sta succedendo in America, dove uno studio del 2018 ha evidenziato come per la razza Holstein e Jersey ci siano dei limiti nella disseminazione della mutazione nella popolazione attraverso programmi di selezione. La bassa frequenza e la presenza dell’allele polled in animali di valore genetico non sufficientemente elevato causerebbero un aumento di consanguineità e un rallentamento del miglioramento genetico. In questo caso la strategia migliore sarebbe il “gene editing”, editando il genoma di diversi riproduttori poco imparentati e di alto livello genetico.

A fronte delle casistiche altalenanti derivanti da questa metodica, abbiamo invece che l’utilizzo di riproduttori portatori del gene “polled” fornisce risultati più certi, per quanto in questo caso ci sia il limite della non conoscenza di tutte le mutazioni presenti che inducono la caratteristica “assenza di corna”.

Alla luce di queste riflessioni, se consideriamo che in UE non è ancora consentito l’uso del gene editing e che questo nel caso del fenopito polled presenta comunque ancora risultati variabili, la strada dell’utilizzo di riproduttori che portano la mutazione naturale sembrerebbe quella più logica da perseguire nel breve periodo.

Certo, come sopra ricordato, è fondamentale che il lavoro di selezione si inserisca in un programma di miglioramento genetico ad hoc che, tra le altre cose, garantisca contestualmente il mantenimento della biodiversità. Il beneficio che ne può derivare in termini di benessere animale e di sicurezza per gli operatori delle aziende zootecniche è grande, ma è necessario investire sulla ricerca per non inficiare il lavoro di selezione e miglioramento che da circa 70 anni viene portato avanti in Italia dalle Associazioni di razza.

Per chi volesse approfondire il tema, riportiamo di seguito i link a pubblicazioni scientifiche internazionali che il Prof. Ajmone ci ha gentilmente messo a disposizione:

  1. A variance component estimation approach to infer associations between Mendelian polledness and quantitative production and female fertility traits in German Simmental cattle.
  2. CRISPR/Cas12a mediated knock‑in of the Polled Celtic variant to produce a polled genotype in dairy cattle.
  3. A de novo frameshift mutation in ZEB2 causes polledness, abnormal skull shape, small body stature and subfertility in Fleckvieh cattle.
  4. A deletion at the polled PC locus alone is not sufcient to cause a polled phenotype in cattle.
  5. LincRNA#1 knockout alone does not afect polled phenotype in cattle heterozygous for the celtic POLLED allele.
  6. Understanding the effects of the bovine POLLED variants.
  7. Comparison of Genetic Merit for Weight and Meat Traits between the Polled and Horned Cattle in Multiple Beef Breeds.
  8. The Complex and Diverse Genetic Architecture of the Absence of Horns (Polledness) in Domestic Ruminants, including Goats and Sheep.
  9. Short communication: Phenotypic and genetic effects of the polled haplotype on yield, longevity, and fertility in US Brown Swiss, Holstein, and Jersey cattle.
  10. Independent Polled Mutations Leading to Complex Gene Expression Differences in Cattle.
  11. Genomic and phenotypic analyses of six offspring of a genome-edited hornless bull.