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Zuchtwertschätzung in der Tierzucht

Züchten, heißt in Generationen denken........

Nächste Generation

Welches sind die besten Zuchttiere ?

Wie verpaare ich sie optimal ?

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Einordnung in Zuchtprogramme.......

Zuchtziel

Beurteilung

Selektion Verpaarung

Zuchtprogramm

• Leistungsprüfung

• Zuchtwertschätzung

•Märkte

•Verbraucheranforderungen

•Rahmenbedingungen

•Genetisch-züchterische Möglichkeiten

•Modetrends

Tierzüchtung

Populations-genetik

Rechentechnik

Mathematische Statistik

Biotechnologie d. Fortpflanzung

Züchtungstech-niken

KB, ET ET-assoziierte Biotechniken

Molekulargenetik

Genomanalyse

Markergenetik

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Definition von Zuchtzielen......

Auf welche Merkmale will ich selektieren ?

Inwieweit sind diese Merkmale genetisch bedingt ?

Wie sind die genetischen Beziehungen zwischen den Merkmalen ?

Welche Bedeutung kommt den einzelnen Merkmalen zu ?

M 1 M 2 M 3 M 4 M 5 M n

h2 h2 h2 h2 h2

w w w w w

Zuchtziel Funktion (G1, G2, G3, G4, G5, ...)=

Gesamtzuchtwert Merkmalszuchtwerte

ZuchtwertMittlere Abweichung der Nachkommen von Tieren von dem Mittel der

Population (Vergleichsmaßstab)

ZuchtwertschätzungZiel und Inhalt:

Die genauest mögliche Erfassung der genetischen Merkmalsveranlagungen, d.h. der genotypischen Merkmalswerte der für die Zuchtwahl verfügbaren Tiere zwecks Selektion

Vorhersage des erwarteten Zuchtwertes zum Zweck des Vergleiches verschiedener Selektionsverfahren

Phänotyp Genotyp

Schluss von den phänotypischen Leistungsabweichungen der Informanden (P – P) auf den geschätzten ZW (A) des Probanden

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Vorfahren Verwandte gleicher Generation

Erbwert

Nachkommen Zuchtwert

Ausdruck für den ZW eines Tieres ist die durchschnittliche Leistung all seiner Nachkommen

Positiver ZWNegativer ZW

+-

Eigenleistung

Zuchtwert:

Anteil der Leistungsabweichung vom Vergleichsmaßstab

Erwartungswert:

Errechnet sich aus dem Mittelwert des Elternzuchtwertes

Zufällige Abweichung:

Umwelteinflüsse korrigierte EL, NL

Gewichtung:

Teilzuchtwerte für jeden Leistungsabschnitt

Beim Rind gibt es derzeit 5 Abschnitte (Mengenmerkmale)

ZWm = 1

2ZW mi

I = 1

5

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Methodik der Zuchtwertschätzung

Geschätzter Zuchtwert = gewichtete Leistungsabweichung

ZW = bi (xi – VG)

ZW..........geschätzter Zuchtwert

bi............Gewichtung, Regressionskoeffizient

des Zuchtwertes auf die Nachkommen

xi............Eigenleistung oder Leistung der

Nachkommen etc.

VG.........Vergleichswert

Gewichtung b1 ist abhängig von:• Heritabilität des Merkmals

• Verwandtschaftsgrad

• Anzahl der Informanten

• Anzahl wiederholbarer Leistungen

• Wiederholbarkeit des Merkmals

• Genauigkeit der Prüfmethode

• Wirtschaftliche Bedeutung des Merkmals

Fazit: Für jedes Tier muss aufgrund der unter-schiedlichen Informationsquellen ein eigener b-Wert ermittelt werden.

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Grundlagen der ZWS (Wiederholung)

Ziel der Zuchtwertschätzung:

Aus beobachteten Leistungs- und Abstammungs-

informationen möglichst frühzeitig im Leben

eines Tieres möglichst sicher seinen genetischen

Wert (Zuchtwert) zu schätzen, um den

Zuchtfortschritt je Zeiteinheit zu maximieren.

Genetisches Modell

Klima Futter

Genotyp + Umwelt = Phänotyp

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Genotyp + Umwelt = Phänotyp

G

G

G

U

U

U

Niedrige Heritabilität

Mittlere Heritabilität

Hohe Heritabilität

Heritabilität h2 von Merkmalsgruppen

Niedrig: h2: 0,0 bis 0,15 Fruchtbarkeit

Krankheitsresistenz

Vitalität

Wesensmerkmale, z.B. Mütterlichkeit

Rittigkeit

Mittel: h2 : 0,2 bis 0,4 Viele Leistungsmerkmale

z.B. Rückenspeckdicke

Hoch: : 0,5 bis 1,0 Exterieurmerkmale

z.B. Stellung der Vorderbeine

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Gewichtungen im aktuellen Gesamtzuchtwert (DHV)

RZM RZE RZS RZN RZZ/RZR Kalbemerkmale

maternal

RZG 56 20 14 6 4

RZG-I, neu 55 10 5 25 5

RZG-II, neu 45 15 7 20 10 3

RZD

Melkbar-keit

• Gewicht des Leistungsteils geringer, evtl. nur 50 %

• Deutlich stärkeres Gewicht für Nutzungsdauer als im RZG

• Fruchtbarkeits- und Kalbemerkmale haben direkte ökon. Bedeutung und sollten daher Bestandteil bleiben

• RZS und Exterieurmerkmale werden auch im RZN berücksichtigt

Erklärungen:

DT....Donor-Teststation

TL....BLAD frei (Boviner Leukozyten Adhäsionsdefekt)

BL.....BLAD – Träger

ET.....aus Embryotransfer

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Holstein-Friesian in Großbritannien(Q

uelle

Krä

ußlic

h, S

. 15

2, T

ab.

48)

Zuchtwertschätzung beim Schwein

ZWS Mast- und Schlachtleistung

ZWS Mast- u. Schlachtleistung (Feldtest)

ZWS Fruchtbarkeit

Reinzucht Mutter/Vaterrassen

Kreuzung Vaterrassen

Reinzucht Mutterrassen

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LW - 3 - Alpha - 400465 - NN

RZ: 132FB: 94

Züchter: Tillig GbR, 01561 Ebersbach

Aufzüchter: Sächs.Landesanstalt f.LW- LPA, 04886 Köllitsch

geb.: 21.05.2002

Spitze: 14

T R K F B G: 7 7 8 7 8 8

Zitzen: 7/7

Widerrist: 81 cm

400251 Alpin 400327 Alpinist

400728 HB-Sau

400316 Kingsley 402006 HB-Sau

400712 HB-Sau

geprüfte Töchter: n: 1004 LTZ: 616 g US: 9.7 mm

BV: n: 638 lgF: 11.7 Würfe Mutter: n: 2 lgF: 10.5 agF: 10.5

Reinzucht

S/F PTZ FuA MFB IL FuV RFl FFl LTZ SSD RZ

Tier EL 1101 2.03 177 742 12.5

NK 0/945 615 9.8

ZW 11 3.6 -1.0 23 0.1 132

Vater EL 1172 2.03 171 757 11.5

NK 111/2605 918 2.41 57.6 103 193 46.7 18.8 611 10.5

ZW 7 1.0 -2.4 46 -0.5 137

Mutter EL 661 11.4

NK 4/0 989 2.32 57.0 101 189 48.9 21.7 682 12.0

ZW 0 3.7 -2.4 0 -0.7 100

Fruchtb.

lgF1 lgF2-11 FB

Tier ZW -0.08 -0.12 94

Vater ZW -0.54 -0.57 65

Mutter ZW 0.09 0.16 108

Züchterischer Erfolg

SE =h2 x SD

I

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Ende 1. Laktation der Töchter

ZUCHTWERTSCHÄTZUNG

SELEKTION BULLENVÄTER

ANPAARUNG

Geburt der Bullen

Beginn Testeinsatz

Geburt Töchter

Beginn 1. Laktation der Töchter

0

18

27

51

61

70 Geburt der Söhne

Zeit (Monate)

männliche Selektionspfade: Generationsintervall

Geburt der Bullen, Typisierung und MAS

Beginn Zuchteinsatz

Herkömmlich (NKP) genomische Selektion

Geburt der Söhne

=> Genauigkeit ca. wie mit Nachkommenschaftsprüfung, nach Geburt

Genomische Zuchtwertschätzung

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Marker für alle Chromosomen

genomische Information

Chip-Technik

40 000 Marker

Zuchtwertschätzung

Ein SNP auf DNA-Ebene

S..ingle

N..ucleotide

P..olymorphisms

(Einzelnukleotid-Polymorphismen)

Veränderungen einzelner Basenpaare in einem DNA-Strang begründen genetische Variationen für Leistungs- u. Fitnessmerkmale.

Bsp: Basenfolge AAGCCTA AAGCTTA

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Wenn diese Punktmutation eine Keimzelle (Eizelle, Spermium) eines Tieres betrifft, können Nachkommen dieser Tiere diese Mutation erben und der SNP kann sich nach mehreren Generationen in der Population etablieren.

Jedes Genom besitzt Vielzahl von SNPs.

Beispiele:

Mensch: (= 1 SNP je 1000 Basenpaare (bp)

Rind: Bei ca. 3 Miard. Basenpaare des Rindergenoms wurden ca. 2,5 Mio. variable ( = polymorphe) Stellen gefunden.

SNPs sind Stellen in der Erbsubstanz, in der die zugehörige Basenfolge in mehr als einer Variante vorkommt.

Interessante Merkmale: Nutzungsdauer, Lebensleistung

SNPs

Ableitung der SNP-Effekte

• Voruntersuchungen: Schätzung der Effekte der 50.000 SNPs auf ein Merkmal (Milchleistung) entspricht dem Vergleich der Tiere untereinander (Gruppe A zu Gruppe B).

• Vergleichgruppe (Bsp.: Referenzgruppe = Gruppe A) mit sicheren Zuchtwerten (> 90% Sicherh.) ca. 3000 Bullen

• Typisierung der Referenzbullen zwecks Ableitung von Beziehungen zwischen genet. Buchstaben (SNPs) und Merkmalen……= Effekt der SNPs auf das Merkmal!

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Genomische Selektion: Zuchtwertschätzung

Schätzung: Effekte für alle Marker (SNPs)

Beispiel:

Drei Tiere mit Leistung – fünf SNPs

Tier Milch-kg SNP1 SNP2 SNP3 SNP4 SNP5

1 8000 AB AB AA BB AB

2 10000 AA BB AB AB AA

3 5000 BB AB AA AA AB

Genomische Selektion: Zuchtwertschätzung

Beispiel:

Additive Effekte: Genotypen werden konvertiert in Anzahl B-Allele;

Der additive Effekt ist die Regression auf die Anzahl der B-Allele

Tier Milch-kg SNP1 SNP2 SNP3 SNP4 SNP5

1 5000 1 1 0 2 1

2 10000 0 2 1 1 0

3 8000 2 1 0 0 1

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dGW ZW

• Vollgeschwister haben identisches Pedigree• ZW von Vollgeschwister basiert auf den Ergebnissen der

Eigen- und Nachkommenleistung• Beim dGW fließen die Buchstaben des Tieres ein!• Identische dGWs sind nur bei eineiigen Zwillingen (Klone)

möglich!•• Vollgeschwister haben unterschiedliche SNP-Situationen

deshalb auch unterschiedliche dGWs.• dGWs erreichen Sicherheit von 40 – 60% (abh. von h2)• Vergleich der Sicherheiten des dGW und des ZW

Kuh-ZW hat niedrige Sicherheit, Bullen ZW hat hohe Sicherheit!

dGW ZW

• Basis für dGW ist Blutprobe• Sicherheit für Kalb ist höher als ZW (Pedigree)

Züchter kann mit dGE beste Jungtiere genauer auswählen.

• Eigen- und Nachkommenleistung gehen nicht in dGW ein!

• Bei Vorliegen von Nachkommenleistung ist ZW genauer als dGW! Kombination von dGW + ZW

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Genomische Selektion

Konventionelle Zuchtwertschätzung

ZW

Genomische Zuchtwertschätzung

dGW

gZW

genomisch unterstützter Zuchtwert

Kombination des rein genomischen Zuchtwertes (dGW) mit dem Zuchtwert der bisherigen Zuchtwertschätzung (ZW) zu einem genomisch unterstützten Zuchtwert (gZW)

Kombination dGW & ZW gZW

• Unterschiedliche Sicherheiten der Ausgangszuchtwerte (ZW bzw. dGW) beeinflussen Sicherheit des gZW!

Steigende Anzahl Töchter

Einfluss des dGW

Einfluss des ZW

Ab Sicherheit von 90% des ZW wird gZW fast ausschließlich von ZW bestimmt!

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Ausblick:

Auswirkungen auf die ZWS und auf den genetischen Fortschritt

Fruchtbarkeit

Genomische Selektion – Zuchtprogramme

zukünftig großes Angebot an jungen Bullen mit rel. genauen und hohen Zuchtwerten, auch für Fruchtbarkeit

bessere Möglichkeiten für Kunden der Besamungsstationen

Bullen mit guten Fruchtbarkeitszuchtwerten auszuwählen

Verzicht auf Nachkommenschaftsprüfung beim Rind

genetischer Verschlechterung vorbeugen:

- erfordert stärkere Gewichtung der Fruchtbarkeit, dadurch

- etwas verringerter Zuchtfortschritt für Milch, Exterieuer