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Kreuzungseffekte und parentale Einflüsse bei Mäusen Reinhart Kluge Deutsches Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke

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Kreuzungseffekte und parentale Einflüsse

bei Mäusen

Reinhart Kluge

Deutsches Institut für ErnährungsforschungPotsdam-Rehbrücke

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n-tv WissenDienstag, 03. Mai 2011

Mutter prägt das erste Jahr

Vater kommt später ins Spiel

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Definition ‚Maternale Effekte‘

Höhere Merkmalsähnlichkeit mit der Mutter

als aufgrund des Genotyps und der Umwelt des

Nachkommen erwartet wird

Bedingt durch

Genotyp und Phänotyp der Mutter:

Prädeterminationen in der Eizelle

Extranukleäre DNA (Mitochondrien, Plastide)

Spezifische maternale m-RNA und Proteine

Maternale Heterosis (Hybrideffekt)

Alter und Ernährung der Mutter

Laktation

Aufzuchtverhalten

Erfassung durch

Reziproke Embryotransplantation

Reziproke Verpaarungen von Inzuchtstämmen

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Maternale Varianzanteile des Geburtsgewichtes(Comberg, 1971)

Schwein: 43 – 47%

MSW: 75%

Kaninchen: 20 – 70%

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Erblichkeitskoeffizienten (h² -Werte) komplexer Merkmalebei Maus und Ratte

Merkmale h² Referenzen

Körpergewicht 0.4 – 0.8 Falconer, 1960

Bulfield und Walker, 1970

Horst et al., 1979

Gewichtszunahme 0.25 Rahnefeld et al., 1963

Fettgewicht, abs. 0.4 Sharp et al., 1984

Fettanteil, rel. 0.5 Hörstgen, 1978

Horst et al., 1979

Infektionsanfälligkeit 0.8 Rapp et al., 1983

Blutwerte 0.3 – 0.8 Burow et al., 1984

Knochenlänge/-form 0.5 – 0.8 Rapp et al., 1983

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Ziel der Untersuchungen:Genetische Analyse des Metabolischen Syndroms:

Mausstämme:

-NZO/HlBomDife

-SJL/N

-B6/J

-CBA/J

-C3H/He

-NMRI (Selektionslinie)

-Mosaic (CB, C3, B6, C)

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Merkmale:

- Körpergewicht

- Körperfett

- Serumtriglyceride

Effekte:

- Stammunterschiede

-Geschlechtsunterschiede

-Kreuzungseffekte

- Parentale Einflüsse: Mutter, Vater

- Alterseinflüsse

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NZO/HlBomDifeKörpergewicht: 80 g Polygene Adipositas

SJL/NBomKörpergewicht: 30 g Polygene Schlankheit

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Metabolic Syndrome in the New Zealand ObeseMouse: Obesity, Hyperglycemia, Insulin

Resistance, Hypertension

Body weight:

Blood glucose:

Serum insulin:

Serum cholesterol:

Serum triglycerides:

Systolic blood pressure:

NZO

SJL52 g

NZO

SJL

NZO

SJL

NZO

SJL

NZO

SJL

NZO

SJL

22.7 mM

27 g

9.5 mM

4.9 mM

3.1 mM

2.5 mM

1.5 mM

144 mmHg

92 mmHg

Obesity

Hyperglycemia

Insulin resistance

Hypercholesterolemia

Hypertriglyceridemia

Hypertension

6.8 ng/ml

1.4 ng/ml

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Geschlechtsunterschiedebeim Körpergewicht (g, LW 3)

Kreuzung Sex x SD Effekt (%)NZO Böcke 18.8 0.5 4.0NZO Weibchen 17.3 0.2

SJL Böcke 9.4 1.0 3.2SJL Weibchen 8.8 0.5

SZO Böcke 11.4 1.2 0.0SZO Weibchen 11.4 0.8

ZOS Böcke 14.8 1.7 4.1ZOS Weibchen 13.6 1.3

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Geschlechtsunterschiedebeim Körpergewicht (g, LW 12)

Kreuzung Sex x SD Effekt (%)NZO Böcke 49.9 1.1 13.1

Weibchen 36.8 1.3

SJL Böcke 25.5 0.9 11.0Weibchen 19.9 0.4

SZO Böcke 34.5 1.7 10.2Weibchen 27.5 2.2

ZOS Böcke 41.0 3.3 11.8Weibchen 31.3 2.6

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Geschlechtsunterschiede beim Körperfett (%)

Stamm/Krzg Sex x SD Effekt (%)

NZO Böcke 41.5 2.5 21.2Weibchen 23.9 6.8

SJL Böcke 9.7 1.3 1,0Weibchen 9.5 2.3

CC3xC3 Böcke 11.3 3.2 1.3

Weibchen 11.6 2.8

B6C3xC3 Böcke 9.5 3.3 12.1Weibchen 11.8 3.6

D2CxD2 Böcke 14.8 3.9 4.7Weibchen 13.4 3.1

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Geschlechtsunterschiedebei Serumtriglyceriden (mM, LW 22)

Kreuzung Sex x SD Effekt (%)NZO Böcke 2.4 0.9 12.5

Weibchen 1.8 0.4

SJL Böcke 1.6 0.7 21.9Weibchen 0.9 0.3

NZOxSZO Böcke 3.3 2.6 24.2Weibchen 1.7 0.4

SZOxNZO Böcke 2.9 2.2 25.9Weibchen 1.4 0.4

SJLxSZO Böcke 1.7 0.6 5.9Weibchen 1.5 0.6

SZOxSJL Böcke 1.9 0.6 15.8Weibchen 1.4 0.6

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Kreuzungseffekteauf das Körpergewicht (g, LW 3)

Kreuzung Sex x SD Effekt (%)NZO Böcke 18.8 0.5SJL Böcke 9.4 1.0

SZO Böcke 11.4 1.2 23.7ZOS Böcke 14.8 1.7 4.7

NZO Weibchen 17.3 0.2 SJL Weibchen 8.8 0.5

SZO Weibchen 11.4 0.7 12.5ZOS Weibchen 13.6 1.3 4.1

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Kreuzungseffekteauf das Körpergewicht (g, LW 12)

Kreuzung Sex x SD Effekt (%)NZO Böcke 49.9 1.1SJL Böcke 25.5 0.9

SZO Böcke 34.5 1.8 9.3ZOS Böcke 41.0 3.4 8.7

NZO Weibchen 36.8 1.3 SJL Weibchen 19.9 0.3

SZO Weibchen 27.5 2.2 3.3ZOS Weibchen 31.3 2.6 10.3

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Kreuzungseffekte auf das Körpergewicht (g, LW 12)

(Vergleich reziproke F1 mit Rückkreuzungen)

Kreuzung Sex x SD Effekt (%)SZO Böcke 34.5 1.8 9.3ZOS Böcke 41.0 3.4 8.7

SZOxSJL Böcke 30.8 13.0 1.5SJLxSZO Böcke 31.7 14.2

SZOxNZO Böcke 49.0 9.8 3.9NZOxSZO Böcke 53.1 13.7

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Kreuzungseffekte auf das Körpergewicht (g, LW 12)

(Vergleich reziproke F1 mit Rückkreuzungen)

Kreuzung Sex x SD Effekt (%)

SZO Weibchen 27.5 0.6 3.3ZOS Weibchen 31.3 0.8 10.3

SZOxSJL Weibchen 25.2 5.8 0.8SJLxSZO Weibchen 24.8 3.8

SZOxNZO Weibchen 39.2 4.9 3.8NZOxSZO Weibchen 42.2 5.1

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Kreuzungseffekte (%)auf Serumtriglyceride (mM, LW 22)

Kreuzung Sex x SD Effekt (%)NZOxSZO Böcke 3.3 2.6 25.8SZOxNZO Böcke 2.9 2.2 15.5

SJLxSZO Böcke 1.7 0.6 30.6SZOxSJL Böcke 1.9 0.6 22.5

NZOxSZO Weibchen 1.7 0.4 11.8SZOxNZO Weibchen 1.4 0.4 6.6

SZOxSJL Weibchen 1.4 0.6 6.6SJLxSZO Weibchen 1.5 0.6 0.0

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Parentale Effekte auf das Körpergewicht (g, LW 3)

(reziproke F1 Ansätze)

Kreuzung Sex x SD Effekt (%)

SZO Böcke 11.4 1.2 14.9ZOS Böcke 14.8 1.7

SZO Weibchen 11.4 0.8 9.6ZOS Weibchen 13.6 1.3

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Parentale Effekteauf das Körpergewicht (g, LW 12)

Kreuzung Sex x SD Effekt (%)

SZO Böcke 34.5 1.8 8.0ZOS Böcke 41.0 3.4

SZO Weibchen 27.5 2.2 6.9ZOS Weibchen 31.3 2.6

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Parentale Effekteauf das Körpergewicht (g, LW 12)

Kreuzung Sex x SD Effekt (%)Effekt des Vaters:

SZOxSJL Böcke 30.8 4.0 29.5SZOxNZO Böcke 49.0 4.8

SZOxSJL Weibchen 25.2 5.8 27.8SZOxNZO Weibchen 39.2 4.9

Effekt der Mutter:

SJLxSZO Böcke 31.7 4.5 33.7NZOxSZO Böcke 53.1 7.3

SJLxSZO Weibchen 24.8 3.8 35.1NZOxSZO Weibchen 42.2 5.1

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Inzucht- bzw. Hybridvater und der Effekt aufdas Körperfett der Nachkommen (%)

Kreuzung Sex x SD Effekt (%)

C3CBxCB Böcke 11.5 2.9 8.9C3CBxC3 Böcke 8.9 2.2

C3CBxCB Weibchen 10.1 2.8 0.5C3CBxC3 Weibchen 10.2 3.1

F1xNMRI Böcke 21.4 6.8 1,4F1xMOSAIC Böcke 20.8 7.1

F1xNMRI Weibchen 24.3 7.6 6.2F1xMOSAIC Weibchen 21.3 6.9

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Reziproke F1-Mutter und der Effekt aufdas Körperfett der Nachkommen (%)

Kreuzung Sex x SD Effekt (%)

CC3xC3 Böcke 11.3 3.2 9.8C3CxC3 Böcke 10.9 3.6

CC3xC3 Weibchen 11.6 2.8 9.8C3CxC3 Weibchen 11.3 3.4

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Parentale Effekteauf Serumtriglyceride (mM, LW 22)

Kreuzung Sex x SD Effekt (%)

Effekt des Vaters:

SZOxSJL Böcke 1.9 0.6 29.5SZOxNZO Böcke 2.9 2.1

SZOxSJL Weibchen 1.4 0.4 0.0SZOxNZO Weibchen 1.4 0.4

Effekt der Mutter:

SJLxSZO Böcke 1.7 0.6 33.7NZOxSZO Böcke 3.3 2.6

SJLxSZO Weibchen 1.5 0.6 35.1NZOxSZO Weibchen 1.7 0.4

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Alterseinfluss auf Geschlechtsunterschiede[Körpergewicht (g, LW 3; 12)]

Stamm EffektLW3 (%) EffektLW12

NZO 4.0 13.1SJL 3.2 11.0

SZO 0.0 10.2ZOS 4.1 11.8

ΟΟΟΟ 2.8 11.5

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Alterseinfluss auf KreuzungseffekteKörpergewicht (g, LW 3; 12)

Reziproke NZO/SJLF1

Sex EffektLW3 (%) EffektLW12

Böcke 23.7/ 4.7 9.3/ 8.7

Weibchen 12.5/ 4.1 3.3/ 10.3

ΟΟΟΟ 18.1/ 4.4 6.3/ 9.5

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Alterseinfluss auf parentale Effekte[Körpergewicht (g, LW 3; 12)]

NZO/SJLF1

Sex EffektLW3 (%) EffektLW12

Böcke 14.9 8.0

Weibchen 9.6% 6.9

ΟΟΟΟ 12.3 7.5

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Zusammenfassung:

Stammunterschiede:- abhängig vom Merkmal z. T. extrem hoch

- bleiben im Alter bestehen

Geschlechtsunterschiede:- merkmalsabhängig sehr uneinheitlich, nicht gerichtet, z. T. sehr hoch-werden im Alter deutlich größer

Kreuzungseinflüsse:-Größe merkmalsabhängig, werden in den Rückkreuzungen erw. geringer-werden durchschnittlich im Alter geringer

Parentale Einflüsse:- merkmalsabhängig mehr oder weniger starke Effekte beider Eltern

- maternale Effekte wie erwartet z. T. größer (KGW, Trig)

- werden im Alter geringer, bleiben aber bestehen