NTW II at Universität Göttingen

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Wodurch unterscheiden sich Evolution, Domestikation und Rassendifferenzierung und wie sind die zugrundeliegenden Prozesse? Welche Bedeutung hatte Domestikation für die Menschheit?

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Was waren die Meilensteine in der Entwicklung der Tierzucht (-wissenschaft) und mit welchen Personen sind diese verbunden?

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Welche Biotechnologien werden in der Tierzucht genutzt und welche sind (noch) nicht zugelassen?
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Übertragung des Konzepts der quantitativen Genetik von einem auf viele Loci

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Warum braucht es ein Modell der quantitativ-genetischen Vererbung?


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Epistasie

 


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Definition der Heritabilität und deren Bedeutung für die Züchtung?

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Definition Verwandtschaft und Inzucht!

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Wie wird der Grad der Verwandtschaft beschrieben?

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Wie wird der Grad der Inzucht beschrieben?

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Was definiert der Inzuchtkoeffizient?

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NTW II

Wodurch unterscheiden sich Evolution, Domestikation und Rassendifferenzierung und wie sind die zugrundeliegenden Prozesse? Welche Bedeutung hatte Domestikation für die Menschheit?

Evolution: 

generelles Naturprinzip der Differenzierung der Arten aus gemeinsamen Ursprüngen

 

Erforderliche Faktoren

  • Variabilität
  • Selektion
  • Vererbung

 

E. verlief über Tausende von Generationen, vermutlich in Schüben und ohne menschl. Einfluss ab

 

Domestikation:

Prozess der Entwicklung von Haustierformen aus Wildarten durch den Menschen.


Merkmale

  • Kontrollierte Haltung
  • Individueller Kontakt
  • Selektion und kontrollierte Reproduktion
  • Versorgung und Nutzung durch den Menschen

 

Ergebnis: Nutztierart (in lokalen Varianten)

 

- Domestikationszentren: +/- 20 Grad vom Äquator; Europa: fruchtbarer Halbmond

 - Durch Domestikation entstehen genetisch signifikant veränderte Populationen.


Rassendifferenzierung:

 

Gezielte Entwicklung unterschiedlicher Rassen innerhalb einer domestizierten Art durch Anwendung züchterischer Strategien innerhalb von dutzenden von Generationen 

NTW II

Was waren die Meilensteine in der Entwicklung der Tierzucht (-wissenschaft) und mit welchen Personen sind diese verbunden?

Charles Darwin (1809 - 1882)

 

Begründer der Evolutionslehre beruhend auf:

  • Variabilität
  • Vererbung
  • Selektion

 

Galton


  • Quantitative Merkmale Ähnlichkeit von Eltern und Nachkommen bei kontinuierlichen Merkmalen mittels statistischer Konzepte (z.B. Regression)


 

Mendel 

Mendel´schen Gesetze

  • Uniformitätsgesetz:  AA x aa -> 100% Aa
  • Spaltungsgesetz: Aa x Aa -> AA: Aa:aa = 1:2:1
  • Unabhängige Rekombination: AaBb x AaBb -> alle Kombinationen

 

-> Konzept basierend auf einigen wenigen Genen

 

Sir Ronald Fisher brachte obere drei Konzepte mathematisch  zusammen

Begründer der quantitative Genetik

 

NTW II

Welche Biotechnologien werden in der Tierzucht genutzt und welche sind (noch) nicht zugelassen?

Reproduktionstechnologien:


Künstliche Besamung (!!)

Embryotransfer (Rinderzucht, aber weniger wichtig)

Ovum pick up

Sperma Sexing (Festlegung, ob männliche oder weibliche Reproduktion)

Klonieren (in der EU nicht zugelassen)

 

Molekulargenetische Methoden:


Gendiagnostik (qualitative Gene, QTL) .. Hornlosigkeit, gen. Defekte

Markergeschützte Seleketion (hat sich nicht etabliert)

Genomische Selektion ("game changer")

Genome Editing (Crisper / Cas9) -> besonders für qualitative Merkmale geeignet (entfernung von Gendefekten), weniger bei quantitativen Merkmalen (Leistungsmerkmalen) ; z.Z. nicht EU-.Zugelassen in der Tierzucht und wird vermutlich auch so schnell nicht geschehen, wenn, dann in der Pflanzenzüchtung

NTW II

Übertragung des Konzepts der quantitativen Genetik von einem auf viele Loci
-> wenn man verschiedene Genorte gleichzeitig betrachten will, werden die einzelnen Paramter (ZW, Varianzen etc.) einfach über alle Loci aufsummiert (Infinitesimalmodell von R.A. Fisher)

NTW II

Warum braucht es ein Modell der quantitativ-genetischen Vererbung?


Weil die Vererbungsregel von Mendel nur für einzelne Genorte gelten, d.h. an der Vererbung von Merkmalen sind nur einzelne oder wenige Allele beteiligt, sie gilt aber nicht für komplexe, quantitative Merkmale, bei dem viele Genorte (d.h. viele Allele) für ein Merkmal verantwortlich sind

 

NTW II

Epistasie

 


Genort A dunkel; Genort C hell

Demnach müsste jeder Genotyp der AA beinhaltet dunkel sein.

Es kann aber sein, dass nicht alle den gleichen Phänotyp haben. 

Z.B. AAcc -> weil cc beinhaltet und cc immer in Merkmal weiß resultiert -> klassische Interaktion zw. Zwei Loci


  • Weit verbreite Phänomen, trotzdem beobachtete Werte gering, bleibt deswegen unberücksichtigt


 

NTW II

Definition der Heritabilität und deren Bedeutung für die Züchtung?

= Erblichkeitsgrad (h^2) 

 

beschreibt den Anteil der additiv-genetischen (𝜎^2 A) an der phänotypischen Varianz (𝜎^2 P). 

->wichtigster Populationsparameter 

->Je größer der additiv genetische Anteil eines Merkmals desto höher die Erblichkeit.

-> h2 liegt zwischen O (das Merkmal ist nicht erblich) und 1 (das Merkmal ist nicht 

Umweltbeeinflusst bzw. wird uneingeschränkt vererbt, z.B. Blutgruppe, Behornung). 

-> Je höher der Wert von h2 ist, desto einfacher (mit weniger kann das Merkmal züchterisch bearbeitet werden. 

 

Formel: 

h^2= 𝜎^2A / 𝜎^2P 

= 𝜎^2A / (𝜎^2A + 𝜎^2R)


gering: <0.1(Merkmale aus Fitness, Gesundheit und Fruchtbarkeit)

mittel 0.1-0.4 (wichtigste Leistungsmerkmale)

hoch >0.4 (anatomische Merkmale)

NTW II

Definition Verwandtschaft und Inzucht!

Zwei Individuen sind verwandt, wenn in den beiden Stammbäumen die gleichen Ahnen auftauchen 

Ein Tier ist ingezüchtet, wenn die beiden Eltern verwandt waren. 

NTW II

Wie wird der Grad der Verwandtschaft beschrieben?

Der Grad der Verwandtschaft zwischen Tier x und y wird über den Verwandtschaftskoeffizienten Rx,y  beschrieben

 (O<= Rx,y <= 2) 

Der Verwandtschaftskoeffizient kann aus einem gegebenen Pedigree 

berechnet werden. 

 

Es gilt 

Verwandte 1. Grades: Rx,y = 0.5 

Elter-Nachkomme; Vollgeschwister 

 

Verwandte 2. Grades: Rx,y = 0.25 

Großelter-Enkel, Halbgeschwister, Tante-Neffe 

 

Verwandte 3. Grades: Rx,y  = 0.125 

Urgroßelter-Urenkel, Cousin-Cousine 

NTW II

Wie wird der Grad der Inzucht beschrieben?

Der Grad der Inzucht eines Tieres z mit den Eltern x und y wird über den Inzuchtkoeffizienten Fz beschrieben 

(0 <=  Fz <= 1). 

Dabei ist der Inzuchtkoeffizient des Nachkommen gleich dem halben Verwandtschaftskoeffzienten der Eltern: FZ = 0.5 Rxy 

Inzucht hängt nur von der Verwandtschaft der Eltern ab. Die Anpaarung ingezüchteter Eltern führt zu einem nicht ingezüchteten Nachkommen, wenn die Eltern nicht verwandt sind. In geschlossenen Populationen ist ein Inzuchtzuwachs unvermeidlich.

NTW II

Was definiert der Inzuchtkoeffizient?

Der Inzuchtkoeffizient ist definiert als die Wahrscheinlichkeit, dass die homologen 

Allele eines Tieres am gleichen Genort herkunftsgleich sind, d.h. sie sind eine 

Kopie eines Allels in einem Ahnen, der sowohl im mütterlichen als auch im 

väterlichen Stammbaum ist 

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Informationsquellen für die Zuchtwertschätzung


  • Eigenleistung 
    • Einmalig (bisherige Betrachtung)
    • Wiederholt gemessen 
  • Verwandtenleistung 
    • Eltern 
    • Nachkommen 
    • Geschwister, Großeltern .
  • Leistungen in korrelierten Merkmalen 
  • Genotypdaten 

 

...und das in beliebiger Kombination 

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