Genetische Grundlagen und Methoden der Kreuzungszucht

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1 Genetische Grundlagen und Methoden der Kreuzungszucht Roswitha Baumung Department für Nachhaltige Agrarsysteme Institut für Nutztierwissenschaften

2 Was ist Kreuzungszucht? Paarung von Individuen verschiedener Linien, Populationen oder Rassen Gegenteil der Reinzucht Paarung von Individuen die weniger eng miteinander verwandt sind als die Paarungspartner im Durchschnitt der Population Gegenteil der Inzucht

3 Warum Kreuzungszucht? Kreuzungstiere mit höherer Leistung, Fitness Kombination von Merkmalen, die sich in einer Rasse schwer vereinen lassen -> Was steckt dahinter?

4 Genetische Grundlagen Erbmaterial-DNS, liegt in Form von Cromosomen vor (Rind 30 Chromosomenpaare) DNS-Sequenz, die für ein bestimmtes Protein, Enzym codiert, Funktion hat -> Gen Position auf der DNS, wo sich Gen befindet ->Genort, Locus

5 Genetische Grundlagen pro Locus 2 Gene (von Vater und Mutter): AA Gene sind Auswahl aus meist mehreren Varianten in der Population -> Allele (A,a,B,b,C,D )

6 Genetische Grundlagen In Keimzelle (Spermium, Ei): halber Chromosomensatz, nur ein Allel pro Genort Reinerbig-Homozygot: AA A A Mischerbig-Heterozygot: Aa A a

7 Genetische Grundlagen Allele sind an der Ausprägung aller Leistungen beteiligt: P=G+U Zusammenwirkung der Alle unterschiedlich: Additive Allelwirkung Nicht-additive Allelwirkung (Dominanz, Überdominanz, Epistasie)

8 Genetische Grundlagen: additive Allelwirkung Allel A: 1,5kg Milch Allel B: 2,5kg Milch AA: 1,5kg +1,5kg = 3kg BB: 2,5kg + 2,5kg = 5kg AB: 1,5kg+2,5kg=4kg AB genau in der Mitte zwischen AB

9 Genetische Grundlagen: additive Allelwirkung AA AB BB

10 Genetische Grundlagen: Dominanz AA AB BB

11 Genetische Grundlagen: Überdominanz AA AB BB

12 Genetische Grundlagen: Nicht additive Allelwirkung (Dominanz, Überdominanz) tritt an heterozygoten Genorten auf Kreuzungszucht erhöht den Anteil heterozygoter Genorte (Inzucht erhöht Anteil homozygoter Genorte!) Kreuzungszucht nutzt additive und nicht-additive Allelwirkungen!!!

13 Genetische Grundlagen: Heterosis = durchschnittliche Leistung der Kreuzungsnachkommen weicht vom Mittel der Elternpopulationen ab: (AA+BB)/2 = AB Heterosis: Gegenteil der Inzuchtdepression

14 Genetische Grundlagen: Homo- und Heterozygotie auf Chromosomenebene homozygote Eltern heterozygote Nachkommen F1

15 Genetische Grundlagen: Homo- und Heterozygotie auf Chromosomenebene homozygote Eltern heterozygote Nachkommen F1 F1: 100% Nutzung der Heterosis

16 Genetische Grundlagen: Homo- und Heterozygotie auf Chromosomenebene homozygote Eltern heterozygoe Nachkommen F1 50% heterozygote und 50% homozygote in F2

17 Genetische Grundlagen: Homo- und Heterozygotie auf Chromosomenebene homozygote Eltern heterozygoe Nachkommen F1 50% heterozygote und 50% homozygote in F2 F2: 50% Nutzung der Heterosis

18 Genetische Grundlagen: Epistasie Zusammenwirkung von Allelen verschiedener Genorte: im Laufe der Evolution, Selektion bauen sich positive Epistasieffekte auf (bestimmte günstige Allelkombinationen) A1 A2 A3 A4

19 Genetische Grundlagen: Bildung der Keimzellen A1 A2 A3 A4 Halber Chromosomensatz in Keimzellen Eventuell günstige Allelkombinationen bleiben erhalten

20 Genetische Grundlagen: Crossing over A1 A2 A3 A4 Rekombination: Allelkombinationen werden aufgebrochen

21 Genetische Grundlagen: Homo- und Heterozygotie auf Chromosomenebene homozygote Eltern heterozygote Nachkommen F1 Neukombination der Allele der Ausgangsrassen Rekombinationsverlust möglich

22 Warum Kreuzungszucht: Nutzung nicht-additiver Genwirkungen: Heterosis: vor allem bei Merkmalen mit geringer Heritabilität (Fruchtbarkeit, Krankheitsresistenz ) Nutzung additiver Genwirkungen: Kombinations- oder Stellungseffekte: Wahl der Mutter- bzw. Vaterrasse wichtig (Bsp. Schwein)

23 Methoden der Kreuzungszucht: Kreuzung= Paarung von Individuen verschiedener Linien, Populationen oder Rassen Linie, Rasse nicht eindeutig definiert Einteilung der Zuchtmethoden in Reinzucht bzw. Kreuzung nicht immer eindeutig

24 Methoden der Kreuzungszucht: Prinzipiell Ausgangspopulationen stammen aus Reinzucht -> ohne Reinzucht keine Kreuzungszucht Einteilung in diskontinuierliche und kontinuierliche Kreuzungszucht-Methoden

25 Methoden der Kreuzungszucht: Diskontinuierlich Einfach-Kreuzung Mehrfach-Kreuzung 3-Rassen- Kreuzung Rückkreuzung 4-Rassen- Kreuzung

26 Methoden der Kreuzungszucht: Diskontinuierlich Einfach-Kreuzung Mehrfachkreuzung 3-Rassen- Kreuzung Rückkreuzung 4-Rassen- Kreuzung Kontinuierlich Rotationskreuzung Wechselkreuzung 3-Rassen-Rotation

27 Methoden der Kreuzungszucht: Diskontinuierlich Einfach-Kreuzung Mehrfachkreuzung 3-Rassen- Kreuzung Rückkreuzung 4-Rassen- Kreuzung Kontinuierlich Rotationskreuzung Wechselkreuzung 3-Rassen-Rotation Terminalrotation

28 Diskontinuierliche Kreuzungszucht Endprodukt, reines Nutztier = Kreuzungstier mit klar definierten Genanteilen der Ausgangspopulationen (z.b.: 50%A + 50%B) Methode = Gebrauchs- oder Terminalkreuzung

29 Diskontinuierliche Kreuzungszucht A B AB Einfach-Kreuzung

30 Diskontinuierliche Kreuzungszucht A B Stellungseffekt AB Individuelle Heterosis 50%A+50%B Einfach-Kreuzung

31 Einfach-Kreuzung Organisatorisch relativ einfach, Kreuzung zweier komplementärer Rassen, Linien Kreuzungstiere gehen nicht in die Zucht keine Rekombinationsverluste Stellungseffekt + individuelle Heterosis Bsp. Rinderzucht: Beef from Dairy Belegung von Milchkühen mit Fleischrassen

32 Mehrfachkreuzung-Kreuzung Drei-Rassen-Kreuzung Vier-Rassen-Kreuzung Rückkreuzung

33 Diskontinuierliche Kreuzungszucht A B C D AB CD 4-Rassen-Kreuzung ABCD

34 Diskontinuierliche Kreuzungszucht A B C D AB CD Männliche Tiere? Weibliche Tiere? ABCD Rekombinationsverluste? 25%A+25%B+25%C+25%D

35 Mehrfachkreuzung-Kreuzung 4-Rassenkreuzung: F1 Muttertiere und F1Vatertiere 4 Ausgangsrassen Maternale und paternale Hetrosis (Fruchtbarkeit, Vitalität) Stellungseffekt und individuelle Heterosis aber Rekombinationsverluste Bsp: Geflügel, Schwein

36 Diskontinuierliche Kreuzungszucht Vorteile: Vater- bzw. Mutterrasse klar definiert Nutzung des Stellungseffektes Gute Nutzung des Heterosiseffektes Einheitliche Endprodukte Nachteile bei Mehrfach-Kreuzung: Anfall von Nebenprodukten zuchtorganisatorischer Aufwand!!!

37 Kontinuierliche Kreuzungszucht Kontinuierliche Kreuzung kein Endprodukt mit definiertem Genanteil Weibliche Zuchttiere: Kreuzung Männliche Zuchttiere: Reinzucht Endprodukt : überzählige weibliche Tiere +männliche Kreuzungstiere

38 Kontinuierliche Kreuzungszucht A B F1

39 Kontinuierliche Kreuzungszucht A B F1 50% A +50%B Zuchttier oder Endprodukt

40 Kontinuierliche Kreuzungszucht A B B F1 F2

41 Kontinuierliche Kreuzungszucht A B B F1 50% A +50%B F2 25%A+75%B

42 Kontinuierliche Kreuzungszucht Wechselkreuzung A B B F1 50% A+50%B A F2 25% A+75%B F3 62,5% A+37,5%B

43 Kontinuierliche Kreuzungszucht A B B F1 C F2 3-Rassen-Rotation F3

44 Kontinuierliche Kreuzungszucht Vorteile: Remontierung am eigenen Betrieb Zukauf Zuchtfortschritt über männliche Reinzuchttiere Relativ kostengünstig extensive Produktionssysteme Keine Nebenprodukte

45 Kontinuierliche Kreuzungszucht Nachteile: Uneinheitliche Endprodukte Populationen mit ähnlichem Phänotyp geringer Heterosiseffekt und Stellungseffekt

46 Kontinuierliche Kreuzungszucht Beispiele in der Rinderzucht: Rotationskreuzung: Holstein x Jersey in Neuseeland Lebensleistungszucht

47 Reinzucht Veredelungszucht :Einkreuzungen zur Verbesserung einer Ausgangsrasse (RHF in FV,PI) Verdrängungszucht: Verdrängung einer Rasse durch eine andere (HF in SB, BS in BV) Kombinationszucht: Schaffung einer neuen Rasse (SB,J,HF->SMR, Deutsch Angus)

48 Zusammenfassung: Kreuzungszucht allgemein Kreuzungszucht nutzt Stellungseffekt und Heterosis Heterosis am größten bei Fitnessmerkmale bei Geflügel und Schwein etabliert, Spezialisierung (Zucht, Vermehrung, Produktion)

49 Zusammenfassung Kreuzungszucht beim Rind Eher einfache Kreuzungsmethoden beim Rind Komplexere Methoden?? Organisatorischer Aufwand Spezialisierung von Betrieben Vermarktung von Nebenprodukten

50 Zusammenfassung Kreuzungszucht beim Rind Nur einfache Methoden? Veredelung -> Verdrängung Einfach-Kreuzung: Betriebsebene: wirtschaftlich interessant Populationsebene: geringere Selektionsintensität?-> Auswirkung auf Reinzucht Ohne Reinzucht keine Kreuzungszucht!

51 DANKE