Genomische Selektion in der Schweizer Schweinezucht
Dr. Henning Luther, SUISAGStrickhof Schweinetag 2013
11.04.23 Strickhof Schweinetag 2013 2
nur das Erbgut können wir
als Tierzüchter durchSelektion verändern
Die besseren Leistungen sinddann eine Folge der Selektion Quelle: Urs Schuler QUALITAS
Zuchtwert = Einschätzung des Genotyp
Verbliebene Nachteile BLUP ZWS
Die heute verwendete BLUP Zuchtwertschätzung hat gegenüber den früheren ZWS-Verfahren gewaltige Vorteile gebracht Deshalb hat man sie in allen Tierarten in den Neunzigern eingeführt als die Rechenleistung der Computer dies zuliess mehr Zuchtfortschritt
Bestimmte grundlegende Probleme verblieben: Bei jungen Tieren (keine / wenig Information vorhanden)
können die Zuchtwerte nur unsicher geschätzt werden
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Verlauf der RZW ZuchtwerteDie 33 ES KB-Eber des Geburtsjahr 2005
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Was bedeutet das Bestimmheitsmass?
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Was bedeutet das Bestimmheitsmass?
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Zuchtwerte schätzen ist ganz klar besser als Roulette zu spielen!
Sonst hätten wir ja keinenZuchtfortschritt
ABER:Zuchtwerte sind undbleiben Schätzwerte!
Verbliebene Nachteile BLUP ZWS
Die BLUP-ZWS hat gegenüber den früheren ZWS-Verfahren gewaltige Vorteile gebracht Deshalb hat man sie in allen Tierarten in den Neunzigern eingeführt als die Rechenleistung der Computer dies zuliess
Bestimmte grundlegende Probleme verblieben: Bei jungen Tieren (keine / wenig Information vorhanden)
können die Zuchtwerte nur unsicher geschätzt werden
Vollgeschwister haben bis zur Eigenleistungsprüfung bzw.Nachkommenprüfung identische Zuchtwerte(innerhalb Vollgeschwister ist aber die Hälfte der gesamten genetischen Variation vorhanden!)
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Zwei ES Vollbrüder in der KB
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BOBI1 5785 BKE
BOND1 5783 BKE
Geburt 24.8.2000 24.8.2000Eintritt in KB 14.5.2001 06.6.2001
LTZ (24.1.2001) 656 g/Tag 624 g/TagRSD (24.1.2001) 9.2 mm 8.8 mm
RZW (05.5.2001) 128 (29%) < = > 128 (29%)PZW (05.5.2001) 121 (40%) 116 (40%)
RZW identisch!
Zwei ES Vollbrüder in der KB
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BOBI1 5785 BKE
BOND1 5783 BKE
Geburt 24.8.2000 24.8.2000Eintritt in KB 14.5.2001 06.6.2001
LTZ (24.1.2001) 656 g/Tag 624 g/TagRSD (24.1.2001) 9.2 mm 8.8 mm
RZW (05.5.2001) 128 (29%) < = > 128 (29%)PZW (05.5.2001) 121 (40%) 116 (40%)
Geburt 24.8.2000 24.8.2000Eintritt in KB 14.5.2001 06.6.2001
LTZ (24.1.2001) 656 g/Tag 624 g/TagRSD (24.1.2001) 9.2 mm 8.8 mm
RZW (05.5.2001) 128 (29%) < = > 128 (29%)PZW (05.5.2001) 121 (40%) 116 (40%)
RZW (12.10.2011) 62 (92%) 26 Punkte 88 (94%)PZW (12.10.2011) 53 (82%) 21 Punkte 74 (88%)
Zwei ES Vollbrüder in der KB
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BOBI1 5785 BKE
BOND1 5783 BKE
Geburt 24.8.2000 24.8.2000Eintritt in KB 14.5.2001 06.6.2001
LTZ (24.1.2001) 656 g/Tag 624 g/TagRSD (24.1.2001) 9.2 mm 8.8 mm
RZW (05.5.2001) 128 (29%) < = > 128 (29%)PZW (05.5.2001) 121 (40%) 116 (40%)
Geburt 24.8.2000 24.8.2000Eintritt in KB 14.5.2001 06.6.2001
LTZ (24.1.2001) 656 g/Tag 624 g/TagRSD (24.1.2001) 9.2 mm 8.8 mm
RZW (05.5.2001) 128 (29%) < = > 128 (29%)PZW (05.5.2001) 121 (40%) 116 (40%)
RZW (12.10.2011) 62 (92%) 26 Punkte 88 (94%)PZW (12.10.2011) 53 (82%) 21 Punkte 74 (88%)
Hätte man das schon 2001 gewusst, so wäre nur BOBI zur KB gekommen, weil er die besseren Erbanlagen von
seinen Eltern gererbt hat Das stand auch 2001 schon in BOBI‘s DNA drin !
Wir hatten nur keine Technik das „abzulesen“
Prinzip Genomische SelektionAm Beispiel CF18
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VaterA/G
MutterA/G
Wer bekommt zufälligdas gute A-Allel vom Vater
bzw. Mutter vererbt?
Mendelsche Regel: 25% A/A, 50% A/G, 25% G/G Aber wer ist was von den Vieren????
Sohn 1CF18 ?
Sohn 2CF18 ?
Sohn 3CF18 ?
Sohn 4CF18 ?
Prinzip Genomische SelektionAm Beispiel CF18
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VaterA/G
MutterA/G
Durch Typisieren derDNA jedes Eberferkelsfinden wir es ganz früh
heraus !!!
den zur KB den schlachten
Sohn 1A/G
Sohn 2A/A
Sohn 3A/G
Sohn 4G/G
Genomische SelektionDie modernstes Zuchtwertschätzung
11.04.23 Strickhof Schweinetag 2013
Theo Meuwissen Ben Hayes Mike Goddard
Heute das ZWS Standardverfahren- Praktische Anwendung in Zuchtprogrammen ist unterschiedlich
Erste Unternehmen haben begonnen- erhöht Züchtungskosten (Kosten bei Zuchtunternehmen)- wohl mehr Zuchtfortschritt (Nutzen bei Kunde)
Wer hat‘s erfunden???60‘000 Typisierungschipfür 12 Tiere
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Mit diesem Chip kann man die DNA von 12 Tieren
an jeweils 60‘000 Stellengleichzeitig ablesen
Kosten100 CHF / Tier
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Das kommt im Prinzip aus dem Labor zurück 60‘000 einzelne Genotypen
Ist dieses Tier nun züchterisch gut oder schwach ???
11.04.23 Strickhof Schweinetag 2013 16
Man typisiert zu Beginn viele Tiere,die schon möglichst genauekonventionelle Zuchtwerte
haben
Lernstichprobe
(KB-Eber, Sauen, etc.)
Mas
ttag
szun
ahm
en
Der Effekt von einem zusätzlichen „B“ an diesem Marker ist:+ 10g/Tag MTZ
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Genomische SelektionErwartete Vor- und Nachteile
Typisierte Vollgeschwister verschiedene Zuchtwerte effizientere Selektion innerhalb Vollgeschwister
Typisierte Jungtiere haben etwas genauer geschätzte Zuchtwerte effizientere Selektion (mehr ZF, weniger Nieten in KB) wie viel genauer werden die Zuchtwerte sein ?????
Eventuell Einsparung zusätzlicher Gentests möglich(CF18, MHS, Coli_CH, Abstammungskontrolle etc.)
Die Züchtungskosten steigen (Labor & ZWS)
Es bleibt aber eine Zuchtwertschätzung !
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Genomische Selektiongenauere Zuchtwerte für junge Tiere
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Bei EASTON & MABEL stand bei ihrer Geburt schon in ihrer DNA drin,dass ihre Töchter später schwache Leistungen bringen werden(bei LABAN umgekehrt)
Mit Genomischen Zuchtwerten hätte man EASTON & MABEL wahrscheinlichgar nie für KB selektierte und somit gar nicht erst schwache Töchter erzeugt
Genomische Selektion Was macht die SUISAG?
Dr. Henning Luther, SUISAGStrickhof Schweinetag 2013
Genomische Selektionbeim Schwein International
Bei grossen Zuchtunternehmen etabliert (DK)Bei kleinen in der Aufbauphase German Piétrain, Bayerische Landrasse FBF-Projekt bei Mutterlinien
(BHZP, SUISAG, German Genetic, Bayern, AUT)
SUISAG Beteiligung bei FBF-Projekt (2011-2013):
Grundlagen, keine Umsetzung Dank verschiedenen Forschungsprojekten sind CH-
Tiere bereits typisiert auf Kosten dieser Projekte ES: 400 KB-Eber und 500 Sauen
Gute Basis für Aufbau einer GS für ES-Mutterlinie
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Etablierung Genomische Selektionbei SUISAG
Projektdauer etwa 2 Jahre Start Probensammlung Herbst/Winter 2012 Projektbeginn Sommer 2013 (nach Rückkehr A. Hofer)
Projektziele Typisierung von DNA-Proben ausländische Labor
Verwaltung der Typisierungsresultate bei SUISAG
Genomische Zuchtwertschätzung für Routinebetriebbei SUISAG etablieren
zunächst: Edelschwein Mutterlinie
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DNA Sammlung für Lernstichprobe
SUISAG lagert routinemässige DNA-Material von jedem KB-Eber und jedem MLP-Prüftier
400 Edelschwein KB-Eber bereits typisiert im Rahmen von anderen Forschungsprojekten
500 Edelschwein Sauen Haarproben genommen auf 10 Betrieben Typisierung fast fertig
Wir brauchen noch mehr DNA-Proben von Sauenmit Würfen für die Lernstichprobe und die Zukunft
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DNA Sammlung von Kernzuchtsauen
Kernzuchtbetriebe schicken Haarprobe von jeder Edelschwein Sau, die das erste Mal bei ihnen abferkelt an SUISAG Als „DNA Bank“
Zusätzlich Haarproben von Sauendie schon mindestens 2 Würfe haben Für baldige Erweiterung Lernstichprobe
Rücksendung z.B. mit Sauenblatt nach Absetzen
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Geplante erste Anwendung Edelschwein Kandidaten für KB
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15 KB-Eber
100 NS-Eber2900 K-Sauen550
Elitepaarungen
480 Würfe
Würfe mit Aufzucht
M210
W360
460 M Ferkelzentral aufgezogen
40 Eber für KB
40E/J 450S/J
400neue Mütter/J
1440 W Ferkelin Betrieben aufgezogen
430 Jungsauen für Kernzucht weitere
Würfe für Aufzucht
1020 Jungsauen
für Kernzucht
840 M Ferkelverfügbar
300 neue Sauen/J
Beprobung Eberferkel nach Ankunft in zentraler Eberaufzucht SempachTypisierung Genomisch optimierter Zuchtwert nach Eigenleistungsprüfung
Gutes Kosten / Nutzenverhältnis, weil zukünftige KB-Eber Väter vieler Jungsauen
Selektion aufBasis GOZW
Für Ausbau Lernstichprobe
Natursprung ?
Durch Imputing Typisierungskosten senken
Bei einem Tier die DNA an 60‘000 SNP ablesen lassen kostet derzeit 100 CHF
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GTCATAGCATTATTATTATTATTCAGGACCCGGATTTGGACGTTCCAAAGCTATAACCGGGCAGTATCGTAATAATAATAATAAGTCCTGGGCCTAAACCTGCAAGGTTTCGATATTGGCCC
GTCATAGCATTATTATTATTATTCAGGACCCGGATTTGGACGTTCCAAAGCTATAACCGGGCAGTATCGTAATAATAATAATAAGTCCTGGGCCTAAACCTGCAAGGTTTCGATATTGGCCC
Originale DNA-Sequenz des Tiers:
Typisierungsergebnis des 60‘000 Illumina Chips:
Was um Himmels willen ist nun auch noch „Imputing“ ???
Durch Imputing Typisierungskosten senken
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GTCATAGCATTATTATTATTATTCAGGACCCGGATTTGGACGTTCCAAAGCTATAACCGGGCAGTATCGTAATAATAATAATAAGTCCTGGGCCTAAACCTGCAAGGTTTCGATATTGGCCC
GTCATAGCATTATTATTATTATTCAGGACCCGGATTTGGACGTTCCAAAGCTATAACCGGGCAGTATCGTAATAATAATAATAAGTCCTGGGCCTAAACCTGCAAGGTTTCGATATTGGCCC
Originale DNA-Sequenz des Vaters:
Typisierungsergebnis des 60‘000 Illumina Chips vom Vater (KB-Eber):
GTCATAGCATTATTATTATTATTCAGGACCCGGATTTGGACGTTCCAAAGCTATAACCGGGCAGTATCGTAATAATAATAATAAGTCCTGGGCCTAAACCTGCAAGGTTTCGATATTGGCCC
Typisierungsergebnis eines Nachkommen mit 6‘000 Chip (Kosten evtl. 50CHF):
GTCATAGCATTATTATTATTATTCAGGACCCGGATTTGGACGTTCCAAAGCTATAACCGGGCAGTATCGTAATAATAATAATAAGTCCTGGGCCTAAACCTGCAAGGTTTCGATATTGGCCC
Weil man alle 60‘000 SNP vom Vater kennt, weiss man über den Nachkommen:
Imputing
Vor- und Nachteile Imputing
Die Selektionskandiaten (viele Tiere!) und ggf. später auch Sauen werden mit einem günstigeren „Low-Density“ Chip typisiert
Senkt die Typisierungskosten derzeit noch deutlich
Die Väter dieser Tiere müssen mit dem 60‘000 Chiptypisert sein (KB-Eber 60‘000 Chip typisieren!)
Dann kein/kaum Genauigkeitsverlust durch Imputing
6‘000 Chip (noch) nicht verfügbarKosten des Chips nicht bekannt aber 50CHF/Tier realistischRechenaufwand Imputing ist relativ hoch
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Natursprung bei Genomischer Selektion
Die Zuchtwerte der Edelschwein KB-Eber werden mit Genomischer ZWS genauer geschätzt sein,weil die Zuchtwerte auch auf DNA Information des typisierten Ebers beruhen!
KB-Eber verwenden, weil noch besser selektiert !
Man könnte daneben auch Natursprungeber im Kernzuchtbetrieb einsetzen. Die müssten dann aberauch mit 60‘000 Chip typisiert sein
Dann gleiche Genauigkeit wie bei KB-EbernNur dann Imputing der Nachkommen auch gut machbar
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Fazit
Genomische Selektion wird zum Standard in erfolgreichen Zuchtprogrammen werden Rind, Schwein, Geflügel, Pflanzen!
Genomische Selektion wird die Schweinezucht nicht so revolutionieren wie die Rinderzucht Grund: Wir arbeiten schon mit jungen Zuchttieren
= kurzes Generationenintervall haben wir schon!
Die zusätzlichen laufenden Kosten der GS sind jetzt überschaubar aber Schweinezucht wird etwas teurer durch Genomische Selektion
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Fazit
Das Thema Genomische Selektion ist komplex Das war/ist klassische BLUP-Zuchtwertschätzung aber
auch
Als Praktiker sollte man wissen, welche Vorteile durch GS in der Schweinezucht zu erwarten sind Etwas genauer geschätzte Zuchtwerte bei jungen Tieren Unterschiedliche Zuchtwerte für typisierte
Vollgeschwister Durch beides etwas effizientere Selektion und etwas
höherer Zuchtfortschritt Vermutlich weniger Zuchtwert-Abstürze bei KB-Ebern
11.04.23 Strickhof Schweinetag 2013 32
Fazit
Die SUISAG arbeite sich Schritt für Schritt in dieGenomische Selektion (Zuchtwertschätzung) ein Es ist eine grosse Herausforderung für und !
Wir wissen schon wo und wie wir es zu Beginn anwenden möchten (zentrale ML-Eberaufzucht)
Keine Schnellschüsse!
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Vielen Dank für Ihr Interesse!
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Das war ein „Riesen Schritt“ für die Menschheit
Genomische Selektion: Ein grosser Schritt in der Tierzucht…