Inhalt und Ziele der Tierzucht Flashcards
Was beinhaltet die Tierzucht?
Tierzucht beinhaltet Programme von Personen/Verbänden, um genetische Eigenschaften von Tieren zu beeinflussen.
Züchtungsmethodik
Züchtungsmethodik befasst sich mit Entwicklung der Zuchtstrategien zur Optimierung von Qualität und Leistung (Selektion- und Paarungsstrategien)
Auf was zielt die Tierzucht ab?
Zielt auf Erzeugung von Nachkommen ab, die besser als die Elterngeneration sind (genetischer Fortschritt) durch:
- sichere Auswahl von Elterntieren, deren genetische Anlagen für die angestrebten Merkmale der Population überlegen sind
- Breiten Einsatz dieser Tiere durch Biotechnologie. Bsp Bulle je 100.000 Töchter
Tierzucht dient…
… der besseren Bedürfnisbefriedigung
- Produktbereitstellung (Fleisch, Eier, Milch, Wolle, Leder)
- Arbeits- und Transportleistung
- Sportvergnügen
- Hüte- und Wachleistung
- Hobby
Schwerpunkte und Inhalte sind…
… einem Wandel unterworfen
- Zunächst vor allem Mengenproduktion
- zunehmend Qualitätsverbesserung
- Gesundheitsfördernde Produkte
- Produktion unter Aspekten des Tierwohls und Umweltschutzes
Geschichte der Tierzucht
- vor 12.000 bis 6.000 Jahren: Beginn der Domestikation von Pflanzen und Nutztierarten, bessere Kontrolle der Nahrungsbeschaffung
- Vor der Zeitwende: Bedeutung von Haustieren schon groß, Zucht eher “aus dem Bauch heraus”
- Römerzeit: Hinweise für Anwendung von Selektion von Pferden und Rindern
- Mittelalter bis Ende des 18. Jh.: Anzeichen für erfolgreiche Selektion bei Nutztieren, bestimmte Rassen beliebter als andere
- Jahrhundert: erste Herdbücher, Zuchtprogramme und Zuchtorganisationen, Zuchtziele und Nutzungsrichtungen sind wichtig, Rassebildung beginnt und ist bis heute nicht abgeschlossen
Meilensteine der modernen Tierzucht
- Wiederentdeckung der Mendelschen Gesetze um 1900
- Entwicklung der Populationsgenetik durch immer umfassendere Computerprogramme und Hochleistungsrechner
- Nutzung der Reproduktionstechniken (seit 50. des 19. Jh)
- Nutzung der Molekulargenetik (seit 90.)
Besonderheiten der modernen Tierzucht
- Extrem hoher Grad der Spezialisierung der Nutzung (Milchrichtung, Mastrichtung, Legerichtung)
- dadurch enormer Leistungszuwachs erreicht
- starke Veränderung in den Produktionsverfahren (“Industrialisierung”)
- Zucht weltweit länderübergreifend organisiert
Zuchtprogramme
- aufgestellt durch die Züchtervereinigungen
- sollen gewährleisten, dass vorhandene genetische Ressourcen effizient und nachhaltig eingesetzt werden
- umfassen Gesamtheit aller zur Erreichung eines Zuchtfortschrittes notwendigen Aktivitäten
Einflussfaktoren auf die Gestaltung von Zuchtprogrammen
- Tierart (Vermehrungsrate, Reproduktionsgenetik)
- Zuchtmethode
- Populationsgröße
- Dateninformationssysteme (LP, ZWS, Tierkennzeichnung)
- Finanzielle Ressourcen
Rechtliche Grundlagen für Zuchtprogramme
- tierzuchtrechtliche Bestimmungen der EU
- Tierzuchtgesetz der BRD
- Bestimmungen der Länder bzw. Zuchtverbandsordnung (ZVO) der Zuchtverbände oder Produktionsgemeinschaften
Zuchtziel
- Verband gründet sich mit einem bestimmten Ziel für seine Arbeit
- Zuchtziel zeigt, wohin sich die Population entwickeln soll
- Ausgang: Verwendungszweck (bestimmt alles Weitere)
- Beschreibt ein Idealtier
- sollte für lange Zeit aufgestellt werden
Idealtier eines Zuchtziels
Idealtier, dass
- für den Verwendungszweck bestens geeignet ist
- Alle Eigenschaften besitzt, die Wünsche der Züchter an Interieur und Exterieur am Besten entspricht
- oft traditionelle Aspekte berücksichtigt
- ZZ charakterisiert Art und Niveau der Leistungsparameter
Spezialisierte ZZ
Vorteile:
- einfacher Zuchtzieldefinition
- höherer Züchtungsfortschritt
- niedrige Kosten der Leistungsüberprüfung
Nachteile:
- Imageschaden, wenn nicht beide Geschlechter genutzt werden
- Gefahr von bedeutenden Genotyp-Umwelt-Interaktionen
Komplexe ZZ
- steigende Kosten der Leistungsprüfung
- Internationale Zusammenarbeit, großes Marktpotential notwendig
- Verzicht auf lokale Programme Zuchttierimport (Elterntiere)
Zuchtbuch
- Dient der Identifizierung und Überwachung der Zuchttiere
- wird von anerkannten Züchtervereinigung für alle Zuchttiere, die an einem Zuchtprogramm teilnehmen, geführt
- enthält alle Nachweise der Abstammung und Leistungen für die gesamte Zuchtpopulation
- kann hinsichtlich der Abstammung und Leistung in verschiedene Abteilungen unterteilt werden
- Eindeutige Kennzeichnung der Zuchttiere wichtig
- Vielfältige Methoden (Ohrmarke, Chip, Tätowierung, Brand, etc.)
- Kontrolle durch genetische Verwandtschaftsbestimmung
Zuchtmethoden (ZM)
- Planmäßiges Vorgehen, um das genetische Potential von Tieren in die gewünschte Richtung zu beeinflussen
- zwei grundsätzliche Gruppen: Zuchtmethoden mit Nutzung der additiven Genwirkung; Nutzung der nicht-additiven Genwirkung
Zuchtmethoden mit Nutzung der additiven Genwirkung
- Beruhen auf allgemeiner Allelaustattung, auf dem allgemeinen ZW
- Leistung entsteht durch Summieren aller Allele
- Führen langfristig zum Anstieg der Homozygotie
- Grundlage für die meisten Zuchtstrategien, Zuchttier = Nutztier
Zuchtmethoden mit Nutzung der nicht-additiven Genwirkung
= Kreuzungszucht
- Beruhen auf einer spezifischen Allelausstattung
- Zuchttier ungleich Nutztier
Reinzucht (in offener Population)
- Paarung innerhalb einer Population unter weitgehender Vermeidung von Verwandtenpaarung
- lässt überwiegend leistungsstabile Nachkommen erwarten
- am häufigsten angewendete Zuchtmethode
- Bsp. Trakehner
Veredlungszucht (in offener Population)
- Kurzzeitiger, konzentrierter Einsatz weniger, meist männlicher Fremdtiere in eine bestehende Population zur schnellen Verbesserung einiger, weniger Merkmale
- Population A behält ihre wesentlichen Eigenschaften, nur bestimmte Merkmale (deren Allele nicht in der Zielpopulation waren)
- Merinos in Landschafe für bessere Wolle
Verdrängungszucht (in offener Population)
- Nutzung einer Fremdpopulation B bis zum völligen Allelaustausch in der Zuchtpopulation A
- Kontinuierliche und kostengünstige Verdrängung des alten Genpools durch langfristigen Einsatz von meist männlichen Tieren der Population B
- Einsatz von Holstein Friesian ins Schwarzbunte Niederungsrind (dadurch heute Deutsche Holstein)
Kombinationszucht (in offener Population)
- durch Kombination verschiedener Rassen werden die Vorzüge diverser Zuchten vereint
- nach der Kreuzungsphase schließt sich Reinzuchtphase zur Konsolidierung an
- Einige Generationen bis zur Stabilisierung der neuen Rasse, zur Schaffung einheitlicher Typen mit ausgeglichenem Leistungsniveau
- Entwicklung SMR, Uckermärker
Inzucht (in geschlossener Population)
- Systematische Verpaarung von Tieren mit gemeinsamen Ahnen, enger verwandt als Populationsdurchschnitt
- Bewirkt eine Steigerung der Homozygotie
- Bei strenger Selektion rasche genetische Verankerung erwünschter Eigenschaften möglich, bei Rasseentstehung oft zur schnellen Konsolidierung zeitlich befristet angewendet
- Maß für Inzuchtgrad ist Inzuchtkoeffizient
- Problem: Inzuchtdepression
- Konsequent meist nur in Modelltierpopulationen: Mäuse, Ratten, Kaninchen
Strenge Reinzucht (in geschlossener Population)
- Verwandten- und Fremdpaarung, aber keine Paarung von eng verwandten Tieren, Vermeidung von Inzucht
- Zuchtbuch geschlossen, dadurch bei kleinen Populationen Gefahr der Inzucht
- zahlreiche traditionelle Rassen
- Beispiel: Englisches Vollblut, Island-Pferd
Linienzucht (in geschlossenen Populationen)
- Außergewöhnliche genetische Veranlagung eines oder mehrerer Zuchttiere werden in Folgegenerationen in Form von Zuchtlinien erhalten und weiter zu entwickeln
- Verwandten- und Fremdpaarung, keine Paarung von eng verwandten Tieren
- In Geflügel- und Schweinezucht zur Entwicklung von geschlossenen Zuchtlinien mit speziellen Eigenschaften
- hohe Fruchtbarkeit bei Mutterlinien
- sehr gute Fleischleistung bei Vatertieren
Erhaltungszucht (in geschlossenen Populationen für Genpool)
- Ähnlich wie strenge Reinzucht
- Erhaltung von im Bestand gefährdeten Rassen
- Problematik der genetischen Diversität
- Effektive Populationsgröße <50
- Versuche der Kryokonservierung
Erhaltungszucht (merkmalsspezifisch)
- für Merkmale, die antagonistisch zu “Selektionsmerkmalen” sind
- Vermeidung einer Verschlechterung (z.B. Eizahl - Schalenstailität)
Kreuzungszucht generelles Prinzip
- Tiere verschiedener Populationen systematisch gepaart
- führt zu vermehrter Heterozygotie, zeigen Heterosis
- tritt nicht generell auf, Vorraussetung ist der Passereffekt, muss in Testanpaarungen geprüft werden
- Heterosis ist das Gegenstück zur Inzuchtdepression, stark bei Merkmalen mit geringer Heritabilität (Fruchtbarkeit)
- Heterosis basiert auf nicht-additiven Allelwirkungen (Dominanz, Überdominanz)
Kreuzungszucht Effekte
- Heterosiseffekt tritt nur in F1 bei allen Tieren auf, basiert auf Mendelschen Gesetzen, in F2 spalten sich die Allele wieder auf
- Effekte benötigen spezifische Beziehungen zwischen den Allelen verschiedener Gene
- Entstehen durch Epistasie und/oder Überdominanz (genaue Ursache noch umstritten)
Kreuzungszucht Erfolge etc.
- Voraussetzung für reproduzierbare Erfolge sind rein gezüchtete Ausgangspopulationen (ohne Reinzucht keine Kreuzung)
- Bei speziellen Methoden werden die Ausgangspopulationen nicht aufgrund ihrer Reinzuchtleistungen, sondern der Leistungen ihrer Kreuzungsnachkommen selektiert
=> Reziproke Rekurrente Selektion (RRS) beim Geflügel - Bei Weiterzucht kommt es zu Rekombinationsverlusten, da die haploiden Genkombinationen durch Rekombinationen auseinanderbrechen, Heterosis und Heterozygotie nehmen ab
Kontinuierliche Kreuzungszucht
- mit ausgewählten weiblichen Kreuzungstieren wird weiter gezüchtet
- Vorteil: Remontierung der Mütter aus den weiblichen Kreuzungstieren, relativ kostengünstig, da nur die Vaterlinie vorgehalten werden muss
- Nachteil: von Generation zur Generation schwankende Genanteile der beteiligten Populationen in den Endprodukten und dadurch schwankendes Leistungsniveau
Leistungsprüfung (LP)
- zur Erfassung des Phänotyps eines Tieres, Ausgang für individuelle Bewertung und ZWS
- Sind in ihrer Art und Durchführung abhängig von Tierart, Zuchtrichtung und Geschlecht
Selektionswürdigkeit eines Merkmals hängt ab:
- vom wirtschaftlichen Wert bei Verbesserung (Grenznutzen)
- seiner Erfassbarkeit (Erfassungsaufwand, Wiederholbarkeit)
- seiner Erblichkeit (Heritabilität)
- seiner genetischen Varianz (Einheiten genetischer Standartabweichungen)
- seiner genetischen Korrelation zu anderen Leistungsmerkmalen
Erfassen von Leistungsmerkmalen erfolgt:
- subjektiv (Beobachtung)
- objektiv (physikalische, chemische Methoden)
Erfassen von Leistungsmerkmalen erfolgt (subjektiv)
- Punktskala (1-5, 1-9, 1-10)
- Besonders beim Exterieur 8Pferd); Rittigkeitsnote (Pferd), Fettverteilung (Schwein)
Erfassen von Leistungsmerkmalen erfolgt (Objektiv)
- messen, wiegen, zählen
- Milchmenge (Rind), Anzahl Ferkel (Schwein), Rückenspeckdichte (Schwein)
Problem: Wie findet man züchterisch beste Tiere?
- Populationsgenetische Berechnung?
- War aber vereinfachte Kalkulation ohne Umwelteinfluss
- ökonomisch wichtige Leistungen sind meist quantitativ
- Phänotyp wird nicht vererbt und Umwelt lässt sich nicht messen
Lösung: Problem: Wie findet man züchterisch beste Tiere?
Zuchtwertscgätzung
- ZW: individueller, genetisch bedingter Wert des Tieres für die Zucht
- Allgemeiner ZW basiert auf additiver Genwirkung, kommt immer zum tragen
- Populations- (Nur gültig, wo geschätzt) und zeitabhängig (variiert)
- wird anhand des Mittels einer NK in der Population geschätzt
Biostatische Verfahren mit mehrstufigen Vorgehen
- Stufe 1: Bereinigung der Leistungsdaten von systematischen Umwelteinflüssen
- Stufe 2: Wichtung der bereinigten Leistungsdaten mit Regressionkoeffizienten (b)
Wovon ist der Regressionskoeffizient (b) ist abhängig?
- Heritabilität des Merkmals
- Additiven Verwandtschaft zwischen Probanden und Tier mit Leistungsermittlung
- Zahl der Leistungsfeststellungen und Zahl der verwandten Tiere
BLUP-Verfahren
Best Linear Unbiased Prediction
BLUP: Best
Minimaler Restfehler bzw. maximale Korrelation zwischen wahrem und geschätzten Zuchtwert
BLUP: Linear
Zunahme der Leistungsabweichung bedingt eine lineare (additive) Zunahme des ZW
BLUP: Unbiased
ZW sind zu jedem Zeitpunkt und Informationsverfügbarkeit erwartungsgetreu
BLUP: Prediction
Schätzung ist keine Berechnung, daher bleibt ein Restfehler (Schätzfehler)
Zuchtwert über die Leistungsinformationen
ZW=2x (Töchterdurchschnitt TD - Populationsmittel ‘u)
Stationsprüfung - Vorteile und Nachteile
Vorteile: standardisierte Umwelt, gute Ausstattung, exakte Messungen, hohes Prüfniveau, neutrale Prüfung
Nachteile: teuer, hohe Prüfkosten, begrenzte Prüfungskapazität, Genotyp-Umwelt-Interaktion, nicht wie in Produktion
Feldprüfung - Vorteile und Nachteile
Vorteile: große Stichproben, Kapazität, Prüf- und Produktionsbedingungen ähnlich, niedrige kosten
Nachteile: geringere Genauigkeit, subjektiver, nur für wenige, leicht erfassbare Merkmale, unterschiedliche Bedingungen, Vergleichsmaßstab nötig
Diskontinuierliche Kreuzungszucht
- Kreuzungstiere werden ausschließlich als Nutztiere und nicht als Zuchttiere verwendet
- Endprodukte müssen immer wieder aus reingezüchteten Eltern-/Großelternpopulationen erzeugt werden
Diskontinuierliche Kreuzungszucht: Vorteil
Stellungseffekte und Heterosis werden gezielt genutzt
Diskontinuierliche Kreuzungszucht: Nachteil
- Trennung von Zucht- und Produktionstieren
- bei komplexeren Methoden fallen “Nebenprodukte” an, die aufgrund ihres Geschlechts oder ihrer Leistung nicht nutzbar sind
- Die “Nebenprodukte” erzielen einen geringen Preis als Endprodukte
Wo wird die kontinuierliche Kreuzungszucht verwendet?
Systematische Nutzung in Zuchtprogrammen von Tieren mit hoher Vermehrungsrate
additive und nicht-additive Genwirkung
- Bei additiver Genwirkung liegt die Leistung der Nachkommen durchschnittlich im Mittel der Eltern
- bei nicht-additiver Genwirkung erfolgreich, wenn Leistung der Nachkommen über dem Mittel der Eltern
Hybridzuchtprogramme
Diskontinuierliche Kreuzungszucht bei Geflügel und Schwein => “Hybridzuchtprogramme”
- Mastschweinproduktion mit Pietrain (Fleisch) x Deutsche Landrasse
- Linienkreuzung in der Geflügelzucht zur Produktion von Legehennen
Gebrauchskreuzungen
Diskontinuierliche Kreuzungszucht bei Schaf und Rind => “Gebrauchskreuzungen”
- Kreuzungsfleischkälber aus Charolais (Fleisch) y Holstein Friesian (produziert weiterhin Milch), Kälber gut zu mästen
Diskontinuierliche Kreuzungszucht: Einfachkreuzung
- Elterntiere entstammen jeweils einer Reinzucht (A bzw. B) und werden direkt verpaart
- F1 Tiere gelangen direkt in die Nutzung
Diskontinuierliche Kreuzungszucht: Mehrfachkreuzung
- Elterntiere stammen aus einer Reinzucht und einer vorherigen Kreuzungszucht (Dreirassenkreuzung) bzw. aus zwei Kreuzungszuchten (Vierrassenkreuzung)
- erst die F2 Tiere gelangen in die Nutzung
Artkreuzungen
Arten sind geschlossene Fortpflanzungsgemeinschaft, Verpaarung darüber hinaus geht eigentlich nicht
- Im Hausstand verschiedene Versuche, weil teilweise erfolgreich
Artkreuzungen: Ursachen für Unfruchtbarkeit
=> Tiere können/wollen den Paarungsakt nicht durchführen
- Verschiedenheit der Geschlechtsorgane (Form, Ausbildung, Größe)
- Psychologisch verschiedenes Brunst-/Paarungsvorspiel
=> Ei wird nicht befruchtet
- Zahl und Form der Chromosomen
- mütterliche Sekrete hemmen, lähmen oder töten Sperma
=> Dem befruchteten Ei fehlt die Möglichkeit zur weiteren Embryonalentwicklung
- mütterliche Sekrete hemmen die Entwicklung des Fetus
- Größenwachstum des Fetus, Trächtigkeit passt nicht zum Muttertier
Schätzung des ZW möglich als…
- Vatermodell (älter, väterliche HG)
- Tiermodell (modern, alle bekannten Verwandten mit einbezogen)
- Nachkommenleistung: wenn zahlreich am genauesten, kommt aber erst später
Zuchtwerte
- dienen der Rangierung der Elterntiere
- Erstellung ist teuer, daher bisher vor allem beim Rind
- basieren auf Verfahren der Indexselektion, das ökonomische Wichtungen und genetische Aspekte einbezieht
Ausgabe der Ergebnisse des ZW
- als absolute/naturale Zuchtwerte (in kg or %)
- als Relativzuchtwerte (ohne Einheit, bzw. Punkte), Abweichung zum Mittelwert der Basis
Relativ-ZW
Relativ-ZW ist korrigiert auf einen Mittelwert (m) von 100 zu einer Standartabweichung (s) von 12 (beim Rind)
Problem der Zuchtwertschätzung
- Auftreten von Genotyp-Umwelt-Interaktionen
- Rangierung der ZW kann sich durch Umwelt ändern
Selektion
Züchten heißt selektieren
Formen der Selektion: genomisch Selektion
- Bestimmung des ZW anhand des Genoms (Genotyp)
=> Grundlagen: - Ermittlung von Markerloci für die verschiedenen Merkmale
- Ausreichend große Lernstichprobe zur Berechnung der Alleleffekte dieser Marker in der Population
- Genotypisierung mittels SNP-Chip für möglichst alle Zuchttiere
- Berechnung des genomischen ZW eines Tieres durch die Addition der Effekte seiner spezifischen Allele an den Markerloci
Selektionsdifferenz (SD, d)
- Schärfe der Selektion
- Differenz zwischen dem Mittelwert der Leistung er Zuchttiere und de Mittelwert der gesamten Population
- SD hat die Größe des Merkmals, Selektionsintensität, ist dimensionslos
- ist in den einzelnen Erbpfaden unterschiedlich
- oft unterschiedlich bei männlich und weiblich
- Selektionsdifferenz legt der Züchter fest, aber spezifische Bedingungen beachten
Selektionsintensität
= Quotient aus SD und phänotypischer Standartabweichung
Selektionsplateau: Ursachen
- keine additive genetisch Varianz mehr
- Selektionsvorteil der Heterozygoten
- Natürliche und künstliche Selektion wirken gegensätzlich
- Kopplung von Genen unter Selektion
Selektionsplateau: Bisher keine Gefahr in Nutzpopulation, da…
- Zuchtziele häufig wechseln und verschiedene Merkmale betreffen
- Selektion auf mehrere Merkmale gleichzeitig (aber selbst bei einem Merkmal noch keins erreicht - Rennleistung)
- Import von Zuchttieren (selten strenge Reinzucht)
- durch Selektion auf Phänotyp (vorherrschend) bleibt größere Variabilität
Zuchtfortschritt (ZF)
= Selektionserfolg (SE) = Delta G
- Ziel der Tierzüchtung ist Bereitstellung von immer besser geeigneten Tieren für die Herstellung von Produkten, Produkt kann dabei vieles sein
- Differenz zwischen den durchschnittlichen Leistungen der Tochtergeneration (x1) und denen der Elterngeneration (x0)
- aber Umweltveränderungen betrachten: verbessertes Management, Haltung, Fütterung
Einflussfaktoren auf den Zuchtfortschritt
Delta G = h^2 x d / GI h^2 = Heritabilität d: Selektionsdifferenz (SD) GI: Generationsintervall Weitere Aspekte: Formel gilt nur für ein Merkmal, je mehr Merkmale, je geringer der ZF; Merkmalskorrelation beachten
Heritabilität h^2
= Grad der Erblichkeit
- Fast unveränderlicher genetischer Parameter
- Für Zuchtarbeit beachten, aber kaum zu beeinflussen
- Für quantitative Merkmale = 1
- hoch: 0.5 - 0.9
- mittel: 0.2-0.5
- niedrig: 0.0-0.2
Selektionsdifferenz (d)
Mittelwert der Zuchttiere minus Mittelwert der Population
Zuchtfortschritt (delta G)
Mittelwert der Tochtergeneration minus Mittelwert der Elterngeneration
Generationsintervall (GI)
- mittleres Alter der Eltern bei der Geburt der zur Zucht verwendeten Nachkommen
- je größer GI, desto größer der ZF pro Jahr
Generationsintervall (GI): Erhöhung erreichbar durch:
- Verringerung des Alters bei der Geburt des ersten Nachkommen
- Verkürzung der Zeit zwischen den Geburten
- Frühzeitige Leistungsprüfung
- Erhöhung der Nachkommen pro Zeiteinheit (mehr Nachkommen pro Geburt, kürzere Abstände zwischen den Geburten)
- Nutzung von Biotechnik (KB, Embryotransfer, Klonen)
Merkmalskorrelationen
- Merkmale stehen in Verbindung
- wird ein Merkmal durch Selektion verändert, flolgt ihm ein anderes
- negativ: Milchmenge : Milchfettgehalt
- positiv: Widerristhöhe : Brusttiefe
- Problem, wenn Verbindung negativ für Zuchtziel
- Resultat ist korrelierter Selektionserfolg
- manchmal Hilfsmerkmale günstig
Möglichkeiten zur Verbesserung des Selektionserfolges
- Erhöhung der Selektionsdifferenz
- sinnvolle Nutzung von Merkmalskorrelationen
- wenige Merkmale einbeziehen
- Verkürzung des Generationsintervalls
- Optimale Nutzung der Erbpfade
- Erhöhung der Nachkommen durch Biotechnik
- Veränderung der Heritabilität kaum möglich
- möglichst genaue LP und ZWS, um Fehler bei der Zuchttierauswahl zu minimieren
