Zuchtwertschätzung in der · PDF fileHerkömmlich (NKP) genomische Selektion Geburt...
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21.11.2013
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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
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
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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