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05.04.2013

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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

Grundlagen der ZWS (Wiederholung)

Definition ZuchtwertAllgemeiner Zuchtwert:

Genetischer Wert eines Zuchttieres bei zufälliger Anpaarung innerhalb einer Population, der auf additiv genetischen Effekten beruht.

Spezieller Zuchtwert:

Genetischer Wert eines Zuchttieres bei spezieller Anpaarung, der auf additiv und nicht-additiv genetischen Effekten beruht.

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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

Vorfahren Verwandte gleicher Generation

Erbwert

Nachkommen Zuchtwert

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

Positiver ZWNegativer ZW

+-

Eigenleistung

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Zuchtwertschätzung (ZWS) - 1

Ziel der ZWS ist den Phänotyp in die vererbbaren und umweltbeeinflussten

Komponenten zu unterteilen.

ZW als additiv genetischer Teil des Phänotyps ist die Abweichung des

Einzeltieres von der gesamten Population.

ZW ist nicht statisch, sondern vom Vergleichsmaßstab abhängig.

Selektion verändert das Niveau einer Population fortschreitend. Damit

verändert sich auch der ZW über die Generationen hinweg.

Unterschiede zwischen den verschiedenen Methoden der ZWS bestehen

primär in der Art der Trennung der beiden Komponenten Genotyp und

Umwelt

Zuchtwertschätzung (ZWS) - 2

Schätzung der erblichen Teils einer Leistung kann über die Multiplikation der

speziellen Leistung mit der Heritabilität erfolgen. Ein so ermittelter ZW

berücksichtigt nur die Komponente der richtigen Gewichtung der Leistung,

nicht die der Korrektur der Leistung auf die speziellen Umwelteffekte, die bei

verschiedenen Tieren unterschiedlich sein können.

ZWS heißt demnach, die richtige Gewichtung und die richtige Korrektur der beobachteten Leistungen zu finden, um eine

Vergleichbarkeit zwischen Tieren zu ermöglichen.

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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

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

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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.


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.

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Zuchtverband Zuchtunternehmen

LKV

KB-Station

Qualitäts-fleisch-

programm

Landes-anstalt

f. Landw.

MPA

Zuchtleitung

AuktionenFeldtest Feld

Produktionsfeld

Informationssystem für die ZWS

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


Phänotypische Leistungen Genetische Marker

Verwandte-informationen

Leistungs-informationen

Systematische Umweltwirkungen

Verfahren zur Zuchtwertschätzung

Merkmalswerte Gesamtzuchtwerte

•Modellannahmen

•Schätzverfahren

•Lösung großer Gleichungssysteme

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Nutzung von Verwandteninformationen

Verwandtschaftsmatrix A:

g1 a11 . . . A1n

. . . . . .

Var(g)= Var . = A x 2g = . . . . .

. . . . . .

gn an1 . . . ann

V V V M M V MM

½ ½ ½ ½

Vater Mutter

½ ½ ½ ½

vHG Tier mHG

½

Nachkommen

Hauptdiagonale = Verwandtschaftskoeffizient

Nebendiagonale = 1 + Inzuchtkoeffizient

Beispiel:

1 2

3 4

5 6

1,000 0,000 0,500 0,500 0,500 0,750

0,000 1,000 0,000 0,500 0,250 0,250

0,500 0,000 1,000 0,250 0,625 0,375

0,500 0,500 0,250 1,000 0,625 0,750

0,500 0,250 0,625 0,625 1,125 0,563

0,750 0,250 0,375 0,563 0,563 1,250

A =

Berücksichtigung systematischer Umweltwirkungen

Systematische Umweltwirkungen

Alle nichtgenetischen Einflussfaktoren auf die Leistungen, die systematisier-bar (fassbar) sind und bei der Zuchtwertschätzung berücksichtigt werden können.

Alle übrigen nichtgenetischen Einflussfaktoren werden als nichtsystematische (zufällige) Umweltwirkungen bezeichnet.

Ausprägungsstufen von Umwelteffekten wirken auf

Gruppen von Tieren vergleichbar

Einflüsse von Umweltwirkungen lassen sich funktional beschreiben

z.B.:Betrieb, Herde, Prüfgruppe, Geschlecht.. z.B.:Alter, Laktationsstadium, Zwischenwurfzeit..

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Umweltwirkung 0

5

10

15

20

25

30

Umweltwirkung

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BLUP - Zuchtwertschätzung

Best Linear Unbaised Prediction

Beste lineare unverzerrte Vorhersage

Ermittelt unverzerrte Zuchtwerte durch

• gleichzeitige Schätzung von Umwelteffekten

• korrekte Gewichtung der Leistungsabweichung

BLUP (Best Linear Unbiased Prediction) zur Zuchtwertschätzung

Y = X + Zu + e Allgemeines lineares gemischtes Modell

Y – Beobachtungsvektor

ß – Vektor der fixen Effekte

U – Vektor der zufälligen Effekte

E – Vektor der zufälligen Resteffekte

X – Designmatrix der fixen Effekte

Z – Designmatrix der zufälligen Effekte

Mixed-Model-Gleichung:

X‘ R-1 X X‘ R-1 Z X R-1 y

Z‘ R-1 X Z‘ R-1 Z + G-1 u Z‘ R-1 y=

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Beispiel für Zuchtwertschätzung (I)

yij = + bi + gj + eij

Genetischer Effekt des Tieres

Geschlechtseffekt

y = Xb + Zg + e

Tier Sex V M y

4 1 1 0 4,5

5 2 3 2 2,9

6 2 1 2 3,9

8 1 3 6 5,0

1 2 3

4 5 6

7 8

4,5 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0

2,9 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0

3,9 = 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0

3,5 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0

5,0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1

g1

g2

g3

g4

g5

g6

g7

g8

x

e4

e5

e6

e7

e8

++ b1

+ b2x

Beispiel für Zuchtwertschätzung (II)

y = Xb + Zg + eTier Sex V M y

4 1 1 0 4,5

5 2 3 2 2,9

6 2 1 2 3,9

8 1 3 6 5,0

Mixed-Model-Gleichung:

X‘X X‘ Z b X‘ y

Z‘ X Z‘Z + A-1 a g Z‘ y= ; =

1- h2

h2

3 0 0 0 0 1 0 0 1 1 + b1 13,0 + b1 4,3585

0 2 0 0 0 0 1 1 0 0 + b2 6,8 + b2 3,4044

0 0 11/3 1 0 -4/3 0 -2 0 0 g1 0 g1 0,0984

0 0 1 4 1 0 -2 -2 0 0 g2 0 g2 -0,0188

0 0 0 1 4 0 -2 1 0 -2 g3 0 g3 -0,0411

1 0 -4/3 0 0 14/3 1 0 -2 0 g1 4,5 g1 -0,0087

0 1 0 -2 -2 1 6 0 -2 0 g1 2,9 g1 -0,1857

0 1 -2 -2 1 0 0 6 0 -2 g1 3,9 g1 0,1769

1 0 0 0 0 -2 -2 0 5 0 g1 3,5 g1 -0,2495

1 0 0 0 -2 0 0 -2 0 5 g1 5,0 g1 0,1826

= =

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Allgemeines lineares gemischtes Modell

y = X + Zu + e

Merkmale Genetische Effekte

Nichtgeneti-sche Effekte

Spezielle ModelleEinmerkmals-

modelle

Mehrmerk-malsmodelle

Vatermodelle

Tiermodelle

Regressions-modelle

Gruppierung ge-netischer Effekte

Additive u. nicht-additive Effekte

Maternale u. paternale Effekte

Umweltfaktor

Kovariable

Genotyp-Umwelt-Interaktion

Genotyp-Umwelt-Korrrelation

Genetische Marker (QTL)

Extrachromoso-male Effekte

Geschlechtschromosomal gekop-pelte Effekte

Gametisches Imprinting

Nichlineare Modelle

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

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Regionale Besonderheiten bei den Gewichtungsfaktoren einzelner Teilzuchtwerte

innerhalb des RZG

Merkmalskomplexe - Exterieur

- lineare Beschreibung:

einzelne biologische Merkmale mit wirtschaftlicher oder funktioneller Bedeutung sollen unabhängig voneinander bewertet werden.

- jedes Merkmal wird auf einer Skala von einem Extrem (klein) bis zum anderen (groß) erfasst (Noten 1 bis 9)

Vorteilhaft: Tiere möglichst jung, gleichaltrig und ohne Kenntnis des Vaters beurteilen.

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Erklärungen:

DT....Donor-Teststation

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

BL.....BLAD – Träger

ET.....aus Embryotransfer

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Zuchtwertschätzung beim Schwein

Mutterrasse I (LW)

Mutterrasse II (DL)x

Fruchtbarkeit Stabilität

Wachstum

Fruchtbarkeit Stabilität

Wachstum

Kreuzungssau (F1)

Vaterrasse (PI)

Fleischanteil Wachstum Stabilität

x

Endprodukt (F2)

Leistungsmerkmale in der Schweinezucht

Mast- u. Schlachtlei-stungsmerkmale

Funktionale Merkmale

Mastleistung Schlachtleistung Zuchtleistung Gesundheit Fitness

Stabilität

Zunahme

FuA, FuV

Wachstums-verlauf

Futterauf-nahmeverlauf

Fleischanteil

Bauchqualität

Fleischqualität

Fettqualität

Weibliche Fruchtbarkeit

IgF, LgF, AfF Ferkelgewichte Aufgez. Ferkel Gesäuge Mütterlichkeit

Männliche Fruchtbarkeit

Spermaqualität

Befruchtungs-vermögen

Nutzungsdauer

Exterieur

Anomalien

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Zuchtwertschätzung beim Schwein

ZWS Mast- und Schlachtleistung

ZWS Mast- u. Schlachtleistung (Feldtest)

ZWS Fruchtbarkeit

Reinzucht Mutter/Vaterrassen

Kreuzung Vaterrassen

Reinzucht Mutterrassen

ZWS auf Mast- u. Schlachtleistung

BasiszuchtMutter- u. Vaterrassen

Stationsdaten FelddatenReinzuchtnachkommen

Mastleistung, Futterverwertung

Schlachtleistung

aus Zucht- u. Vermehrungsbetrieben

Wachstumsleistung u. Ultraschall von Jungebern u. Jungsauen

ZWSMast- u. Schlachtleistung (Reinzucht)

Futterverzehr (FuV)

Rückenmuskelfläche (RmFl)

Fettfläche (FeFl)

Intramuskuläres Fett (IMF)

pH-Wert

Lebenstagszunahme (LTZ)

Ultraschallmesswert (US)

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ZWS auf Mast- u. Schlachtleistung (Feldtest)

Jungeber

Vaterrassen

Ferkelerzeugerbetriebe

Gezielte Anpaarung an F1-Sauen

Kennzeichnung der Ferkel

Mastbetrieb

SchlachthofErfassung Schlachtleistung vom Einzeltier

ZWS

Mast- u. Schlachtleistung (Kreuzung)

Nettotageszunahme u. Magerfleischanteil, Sondenmaß

Zuchtwertschätzung auf Fruchtbarkeit

SauenMutterrassen

Zucht- und Vermehrungsbetriebe

Erfassung der Anzahl lebendgeborener Ferkel

ZWS

Fruchtbarkeit (Reinzucht)

Lebend geborener Ferkel

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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

Ein außergewöhnlich langer und großer PI-Eber, sehr kompakt und wuchtig. In Schulter und Rücken ist er vollfleischig bemuskelt. Der Schinken ist tief angesetzt, das Becken leicht abfallend. Er ist sehr gut im Fundament, hat einen sehr schönen Kopf und einen trockenen Hals. In der Ferkelproduktion ist er ohne Einschränkung für jede Sauengruppe zu empfehlen.

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Nutzung nicht-additiver Genwirkungen in der Tierzucht.....

Was sind nicht-additive Genwirkungen ?

Alle Abweichungen vom additiven Zusammenwirken von Allelen innerhalb und zwischen Genorten

Intragenische Wechselwirkungen

Intermediärer Erbgang

Dominanz

Überdominanz

Kodominanz

Intergenische Wechselwirkungen

Komplementärwirkung

Epistasie

Gleichsinnige Wirkung

Nicht-additive Genwirkungen und Heterosis

Nicht-additive Genwirkungen führen zur Heterosis.

Heterosis:

Leistungssteigerung der Kreuzungs-population gegenüber dem Mittel der beiden Elternpopulationen

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Effekte von Kreuzung..............

Kreuzung

Nutzung von Heterosiseffekten (direkt, maternal)

Kombination positiver Eigenschaften verschiedener Rassen (Komplementäreffekte)

„Umgehung“ von Merkmalsantagonismus

Lässt sich Kreuzungsleistung züchterisch verbessern ?

Selektion auf der Grundlage von Kreuzungsleistungen

Reziproke Rekurrente Selektion (RRS)

A

A1

B

B1

Prüfnachkommen

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Nutzung von Kreuzungseffekten in einer Dreirassenkreuzung........

A

C

B

F1

EP

AB = 0,5gA + 0,5gB + hAB

C x AB = 0,5gC + 0,25(gA + gB)

+ 0,5(hAC + hBC)

+ hABM

+ 0,25rAB

Berücksichtigung von nicht-additiven Genwirkungen bei der aktuellen ZWS.....

AB = 0,5gA + 0,5gB + hAB C x AB = 0,5gC + 0,25(gA + gB)

+ 0,5(hAC + hBC)

+ hABM

+ 0,25rAB

C

B

F1

EB

A

ZWS Mast- u. Schlachtleistung

ZWS Mast- u. Schlachtleistung Feldtest

ZWS Fruchtbarkeit

Reinzucht Mutterrassen Vaterrassen

gA, gB, gC

Kreuzung Vaterrassen

gC, hAC + hBC

Reinzucht Mutterrassen

gA, gB

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Weitere Möglichkeiten zur Berücksichtigung nicht-additiver Genwirkungen bei der ZWS.......

AB = 0,5gA + 0,5gB + hAB C x AB = 0,5gC + 0,25(gA + gB)

+ 0,5(hAC + hBC)

+ hABM

+ 0,25rAB

C

B

F1

EB

A

Einbeziehung der Fruchtbarkeits- u. Auf-zuchtleistung von F1-Sauen in die ZWS

Mast- u. Schlachtleistung von allen Kreu-zungsstufen u. vollst. Pedigreesicherung

Reinzucht Kreuzung

Mutterrassen

gA, gB, hAB hABM

Reinzucht Kreuzung

Mutterrassen

gA, gB,gC, hAB, hABM, hAC + hBC

Wann lohnt eine Selektion auf Reinzucht-und Kreuzungsleistungen ?

Entscheidend ist die genetische Korrelation zwischen Reinzucht und Kreuzung !!!

rg = 1 Reinzucht- und Kreuzungsleistung gleiches Merkmal

rg < 0,6 separate Merkmale in Reinzucht u.Kreuzung erforderlich

Zunahmeleistung

BRANDT (1994) 0,87 – 0,97

SCHMUTZ (1995) 0,73

TRAPPMANN u. KIRSTGEN (1995) 0,66

BRANDT u. TÄUBERT (1998) 0,90

FISCHER (1998) 0,93 u. 0,97

Muskelfleischanteil

SCHMUTZ (1995) 0,98

TRAPPMANN u. KIRSTGEN (1995) 0,75

FISCHER (1998) 0,98 – 1,00

Speckdicke

BRANDT (1994) 0,96 – 1,00

BRANDT u. TÄUBERT (1998) 0,92

FISCHER (1998) 0,81 – 0,97

MERKS u. HANNENBERG (1998) 0,61 – 0,95

Fleischqualität

SCHMUTZ (1996) 0,99

Fruchtbarkeit

TÄUBERT (1997) 0,53

FISCHER (1998) 0,52 – 0,71

BÖSCH (1999) 0,59 u. 0,40

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Genomische Zuchtwertschätzung

Marker für alle Chromosomen

genomische Information

Chip-Technik

40 000 Marker

Zuchtwertschätzung

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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

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

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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!

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

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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

Genomische Selektion – BLUP

Beispiel: Lösung

1ˆ X X X Z X Yb

ZX Z Z I Z Ys

7647.06

263.16ˆ 121.78b

121.78s

160.99

121.78

für jedes B-Allel am 1. SNP werden 263.16 kg abgezogen

für jedes B-Allel am 4. SNP werden 160.99 kg addiert

usw.

usw.

Mittelwert

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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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Verlauf der Sicherheit des genomisch unterstützten Zuchtwertes (gZW) der Merkmale Milchmenge bzw. Nutzungsdauer eines Besamungsbullen bzw. einer Kuh.

Die Sicherheit des rein genomischen Zuchtwertes (gZW) wurde aus Gründen der Vereinfachung im zeitlichen Verlauf konstant gehalten.

weibliche Selektionspfade: Genauigkeit der ZWSchätzung

Herkömmlich

genomische Selektion

Eigenleistung

Eigenleistung plus 10 Halbgeschwister



0,449

0,502

0,552

0,582

0,70-0,80

Korrelation zw. wahrem und geschätztem Zuchtwert (Milchleistung)

=> bei 0,60 ist Schluß

=> Genauigkeit ca. wie mit Nachkommenschaftsprüfung, nach Geburt

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Sicherheit der genomischen Zuchtwerte

• gZW im Vergleich zu konventionellen ZW

• größtes Potential in der Selektion von Jungtieren (TB) u. Bullenmüttern

Maximale ZW-Sicherheit

1. ZW (5 Jahre alt)

Test kompl. (7 Jahre alt)

80% 93%

70% 80%

(27%) 65%

50% 60%

1. ZW (3 Jahre 1.La)

Eigl. kompl. (5 Jahre 3.La)

50% 58%

(32%) (32%)

30% 35%

27% 32%

P.I. gZW

Milchleistung 33% 75%Exterieur 29% 69%ND direkt 23% 61%Fruchtbarkeit 24% 57%

Bulle

Kuh P.I. gZW

Milchleistung 33% 75%Exterieur 29% 69%ND direkt 23% 61%Fruchtbarkeit 24% 57%

Quelle: Vit Verden

Ausblick:

Auswirkungen auf die ZWS und auf den genetischen Fortschritt

Fruchtbarkeit

05.04.2013

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Zuchtfortschritt bei genomischer Selektion

k k ak

kk

iG

T L

Zuchtfortschritt je Zeiteinheit:

Selektionspfade k:

k=1: Bullenväter

k=2: Kuhväter

k=3: Bullenmütter

k=4: Kuhmütter

Verdoppelung !

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

05.04.2013

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Genomische Selektion: Vorgehensweise

an einer Stichprobe von Tieren (einige Hundert bis Tausend) werden Phänotypen ermittelt (Nachkommendurchschnitte: sehr genau)

Aus den phänotypischen Daten und den Markerdaten werden für jeden SNP Effekte (Unterschiede zwischen den Genotypen) geschätzt (oder für SNP-Haplotypen)

die selben Tiere werden für alle SNPs typisiert

Für beliebige Tiere mit Typisierungen (Kandidaten für die Zucht) können Zuchtwerte aus den vorher geschätzten SNP-Effekten berechnet werden und die Kandidaten anhand dieser geschätzten Zuchtwerte selektiert werden. Genauigkeiten: ähnlich Nachkommenschaftsprüfung (70%-80%)

Schätzung der SNP-Effekte muss gelegentlich wiederholt werden

Validierungsstichprobe: Ermittlung der Genauigkeit der ZW-Schätzung

Genomische Selektion – einstufige Schätzverfahren

eine einheitliche Verwandtschaftsmatrix H, basierend auf Pedigree (wie bisher) und (bei typisierten Tieren) auf der Übereinstimmung von Markerallelen

die Berechnung der Inversen von H ist für eine begrenzte Anzahl von typisierten Tieren möglich => Zuchtwertschätzung kann mit einem einheitlichen BLUP-Verfahren für alle Tiere (typisiert und nicht typisiert) durchgeführt werden.

H ist möglicherweise nicht positiv definit (Inverse existiertnicht) => spezielle Form der Mischmodellgleichungen erlauben eine Lösung ohne die Inverse zu berechnen, H reicht aus.

Neuere Entwicklung = die Zukunft?

05.04.2013

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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

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