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M öglichkeiten der molekularen Rinderzucht

M öglichkeiten der molekularen Rinderzucht. Johann Sölkner. Gliederung. Einleitung Molekulare Marker Suche nach wichtigen Genen Molekulare Zuchtwertschätzung Auswirkung auf Zuchtprogramme. Versprechen der Molekulargenetiker. Prof. Förster, LMU München, 1995

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M öglichkeiten der molekularen Rinderzucht

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Presentation Transcript

  1. Möglichkeiten der molekularen Rinderzucht Johann Sölkner

  2. Gliederung • Einleitung • Molekulare Marker • Suche nach wichtigen Genen • Molekulare Zuchtwertschätzung • Auswirkung auf Zuchtprogramme

  3. Versprechen der Molekulargenetiker • Prof. Förster, LMU München, 1995 „Informationen zur Wirkung von Genen auf Leistungsmerkmale werden recht bald die Leistungsprüfung ersetzen“

  4. Skepsis der quantitativen Genetiker • Prof. Essl „Selbst wenn wir Gene mit großer Wirkung finden, werden wir niemals genug über deren Aktion und Wechselwirkung wissen, um den Zuchtwert von Tieren ausreichend zu beschreiben“

  5. Ein möglicher Weg • Meuwissen, 2002 • Alternative Nutzung der molekularen Information • Keine Suche von Genen • Einbau aller vorhandenen molekularen Informationen in die Zuchtwertschätzung • Simulation • vielversprechend bei vielen Markern (>1000)  Genomische Selektion

  6. Das Genom • 4 Basen-Bausteine • Adenin • Cytosin • Guanin • Thyrosin • ~ 3 Mrd Bausteine, in 30 Chromosomenpaaren (1 – 29, X/Y)

  7. Das Genom • Sequenz von 3 Basen codiert für eine Aminosäure • Proteine und Enzyme sind Aminosäurenketten

  8. Das Genom • Beim Menschen 2002 erstmals vollständig sequenziert (2005 beim Rind) • In 50.000-100.000 Genen organisiert • 99 % der Sequenz ist identisch bei allen Individuen einer Art

  9. Molekulare Marker • Mikrosatelliten • SNP

  10. Mikrosatelliten • Regionen der DNA, in denen sich kurze Sequenzen (2-6) wiederholen • ...GCACTCATATAT...ATATGCGATCG... • Hoch variabel • Hoch mutabel • Abstammungskontrolle mit 10-20 Mikrosatelliten ist möglich • Beim Rind sind Tausende bekannt und Chromosomen zugeordnet

  11. SNP • „single nucleotide polymorphisms“ • Regionen der DNA, in denen Basen in mehr als einer Variante vorkommen • ~1 % des Genoms

  12. SNP Chips • Genotypisierung einer großen Anzahl von SNP ist technisch kostengünstig möglich • Mensch: 500.000 SNP um 200 € • Rind: demnächst 30.000 SNP um 200 €

  13. Suche nach Genen mit Einfluß auf Leistung • Grobkartierung mit ~ 300 Mikrosatelliten • Feinkartierung von vielversprechenden Regionen mit mehr Mikrosatelliten • Kartierung mit SNP • Der Schritt von der Eingrenzung der Region zur Leistungsunterschiede verursachenden Mutation ist äußerst schwer

  14. DGAT1 • Derzeit einziges Gen beim Rind, dessen verursachende Mutation und Funktion bzgl. Eines Leistungsmerkmals geklärt wurde (TU München) • Großer Effekt auf Fettgehalt • Variante, die für hohen Fettgehalt codiert, verursacht auch eine geringere Milchmenge • Nettoeffekt gering

  15. Weitere Gene • Kandidaten für Fleischqualität • Sehr eng eingegrenzte Regionen für mehrere Merkmale • Gen für Wurfgröße beim Schwein

  16. SNP-Projekt in Australien • 15.000 SNP bei 1.500 HF-Stieren • Nachkommengeprüft, sichere Information über den Zuchtwert für viele Merkmale • Ideal zur Überprüfung von Ansätzen zur genomischen Selektion  molekulare Zuchtwertschätzung • Datensatz ist (noch...) weltweit einzigartig

  17. Molekulare Zuchtwertschätzung • Entwicklung einer Schätzformel mittels multipler Regression der sicher geschätzten Zuchtwerte auf SNP Genotypen (codiert als 0,1,2) • Wege zur Nutzung der SNP-Info: • Variablenselektion mittels „genetischem Algorithmus“ • „partial least squares“

  18. Molekulare Zuchtwertschätzung • Wichtig!! • Überprüfung der Qualität der Schätzung an Tieren, die bei der der Entwicklung der Schätzformel nicht beteiligt waren

  19. Merkmal Sicherheit der molekularen ZWS Gesamtzuchtwert 65 % Eiweissmenge 60 % Gesamtnote Exterieur 58 % Fruchtbarkeit 54 % Zellzahl 30 %

  20. Vorgeschätzer Zuchtwert von Teststierkandidaten („Ahnenindex“) • Mittelwert der geschätzten Zuchtwerte von Vater und Mutter • Sicherheit: Sicherheit Vater / 4 + Sicherheit Mutter / 4 • Theoretisch maximale Sicherheit von 50 % • Milchleistung: ~ 35 % • Fruchtbarkeit: ~ 20 %

  21. Nächste Schritte • Entwicklung einer Methode zur Kombination des molekularen Zuchtwerts mit dem vorgeschätzten Zuchtwert • Zuchtplanungsrechnungen

  22. Potenzielle Auswirkungen • „Billige“ Methode, um Teststierkandidaten besser selektieren • 1000 x 200 € für die Entwicklung der Schätzformel für eine Rasse • 200 € pro Teststierkandidat

  23. Potenzielle Auswirkungen • Verschiebung des Zuchtfortschritts in Richtung Fitness-Merkmale • Grund: Gute Sicherheit auch für die niedrig heritable Fruchtbarkeit • Methodik ist noch zu prüfen

  24. Potenzielle Auswirkungen • Änderung der Leistungsprüfung??? • Testherden mit extrem gut kontrollierter Information (bis zu Blutwerten) über Kühe

  25. Schluss • Genomische Selektion / Molekulare ZWS ist erfolgversprechend • Die österreichische Rinderzucht hat hohes innovatives Potential • Wege der Umsetzung werden diskutiert

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