Die Genetische Diversität Schweizer Ziegenrassen

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Friederike Frei
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Die Genetische Diversität Schweizer Ziegenrassen M.

Flury 2,3 1 Agroscope, Schweizer Na3onalgestüt,

Universität Bern, Berner Fachhochschule HAFL &

4 Ins3tut für Gene3k, Vetsuisse Fakultät, Universität

1 Die Genetische Diversität Schweizer Ziegenrassen M. Neuditschko 1,2, A. Burren 2,3, H. Signer- Hasler 2,3, I. Reber 2,4, C. Drögemüller 2,4 und C. Flury 2,3 1 Agroscope, Schweizer Na3onalgestüt, Avenches 2 Kompetenzzentrum für Tierzucht der Universität Bern, Berner Fachhochschule HAFL & Agroscope, 3 Berner Fachhochschule, HAFL, Zollikofen, 4 Ins3tut für Gene3k, Vetsuisse Fakultät, Universität Bern, Bern Fotos Ziegenrassen: ProSpecieRara hqps:// Schweizerischer Ziegenzucht Verband (SZZV) hqp://szzv.caprovis.ch 1

2 Rückblick 2008 erste Ergebnisse zur. 2

3 Stichprobenumfang Basierend auf 46 Mikrosatelliten wurde die genetische Diversität innerhalb und zwischen 11 Ziegenrassen berechnet. STchprobenumfang Glowatzki- Mullis et al., 2008 Rasse Rassen- Code N Appenzellerziege APP 31 Burenziege BOE 20 Gämsfarbige Gebirgsziege CHA 57 Bündner Strahlenziege GST 41 Nera Verzasca NVE 45 Pfauenziege PEA 33 Saanenziege SAA 40 STefelgeiss SGB 32 Capra Grigia TGR 33 Toggenburgerziege TOG 41 Walliser Schwarzhalsziege VBL 42 TOTAL 415 3

4 Ergebnis der Diversitätsanalyse Innerhalb der Rassen zeigten die Appenzeller- und Walliser Schwarzhalsziegen die geringste genetische Diversität. Glowatzki-Mullis et al.,

5 Ergebnis der Populationsstrukturanalyse Mit einer Baysen Clustering Analyse (STRUCTURE) konnten Capra Grigia, Nera Verzasca und Pfauenziege nicht voneinander differenziert werden (gelber Cluster). Glowatzki-Mullis et al., 2008 Glowatzki-Mullis et al.,

6 Ziel unserer Studie Erfassung der genetischen Diversität zwischen und innerhalb Schweizer Ziegenrassen basierend auf genomweiten SNP- Genotypen (Illumina Goat SNP50 Genotyping Bead Chip ). Rasse Code N (2015) Appenzellerziege APZ Bündnerstrahlenziege BST Capra Grigia CAG Gämsfarbige Gebirgsziege GFG Walliser Schwarz/Kupferhalsziege WSZ Nera Verzasca NEV Pfauenziege PFA Saanenziege SAN STefelgeiss STG Toggenburgerziege TOG N (2008) TOTAL

7 Berechnung genetischer Populations Parameter SNP Qualitätskontrolle von SNPs mit PLINK --maf 0.01 (Minor Allele Frequency) --mind geno hwe (Missing Rate per Animal) (Missing Rate per SNP) (Hardy Weinberg Equilibrium) = SNPs Anteil von polymorphen SNPs (P N ) Erwartete (H E ), beobachtete Heterozygotie (H O ) und Inzuchtkoeffizient (F) mit POWERMARKER Durchschnittliche genetische Distanz (D) zwischen Tieren mit PLINK Allelic Richness (A R ) und private Allelic Richness (pa R ) mit ADZE Software 7

8 Populationsstrukturanalysen Principal Component Analysis (PCA) - Berechnung der Anzahl von signifikanten Komponenten (Horns Test in R Package paran) - Berechnung der optimalen Anzahl von Clustern (Calinski Criterion) High Definition Network Visualization (NETVIEW) Model based Clustering (ADMIXTURE) - Berechnung der optimalen Anzahl von Clustern (Cross-Validation Error) Neighbour Joining Tree (NJ) - Basierend auf paarweisen F ST -Distanzen 8

9 Ergebnis der Diversitätsanalyse Rasse Code N P N H O H E F D (SD) A R pa R Appenzellerziege APZ (0.0113) Bündnerstrahlenziege BST (0.0195) Capra Grigia CAG (0.0218) Gämsfarbige Gebirgsziege GFG (0.0160) Walliser Schwarz/ Kupferhalsziege WSZ (0.0181) Nera Verzasca NEV (0.0175) Pfauenziege PFA (0.0177) Saanenziege SAN (0.0122) STefelgeiss STG (0.0120) Toggenburgerziege TOG (0.0163) N Anzahl Tiere P N Anteil polymorpher SNPs H O Beobachtete Heterozygotie H E Erwartete Heterozygotie F Inzuchtkoeffizient D Durchschnittliche genetische Distanz zwischen den Tieren (SD) Standardabweichung A R Allelic Richness pa R private Allelic Richness 9

10 Ergebnis PCA Anzahl signifikanter Komponenten = 9 (d.h. man müsste die Daten in einem 9 dimensionalen Raum visualisieren). PCA1 vs PCA2 PCA1 vs PCA3 Optimale Anzahl Cluster 10

11 Ergebnis NETVIEW und ADMIXTURE K=2 K=3 K=4 K=5 K=6 K=7 K=8 K=9 K=10 K=11 11

12 Ergebnis NEIGHBOUR JOINING TREE PFA NEV CAG WSZ BST APZ WSZ Fotos Ziegenrassen: ProSpecieRara hqps:// Schweizerischer Ziegenzucht Verband (SZZV) hqp://szzv.caprovis.ch SAN GFG STG TOG 12

13 Schlussfolgerungen Im Vergleich zu den Berechnungen mit Mikrosatelliten zeigen die Schweizer Ziegenrassen eine wesentlich reduzierte Diversität. H E Mikrosatelliten: 0.54 (APZ) 0.66 (BST) H E SNPs: 0.27 (WSZ) 0.28 (SAN) Ursachen für dieses Ergebnis können eine geringere Variabilität von SNP Genotypen und ein möglicher Ascertainment Bias des aktuellen SNP Chips sein. Auf Basis von genomweiten SNP Genotypen war es möglich, die Pfauenziegen klar von Nera Verzasca und Carpa Grigia zu unterscheiden. Eine klare Differenzierung von Nera Verzasca und Carpa Grigia war auch mit SNP Genotypen nicht möglich. 13

14 Ausblick (Things to do) Vergleich von pedigree- und marker Verwandtschaftsberechnungen (Rückschlüsse auf Ascertainment Bias). Berechnung von Runs of Homozygosity (ROH) für eine korrekte Ermittlung des Inzuchtkoeffizienten in den Rassen. Berechnung der effektiven Populationsgrösse (N E ) der einzelnen Rassen. Auffinden von Selektionssignaturen zwischen Rassen. 14

15 High resolution population structure analyses PCA + Admixture + NetView = High Resolution Population Structure 15

16 Danke für Eure Aufmerksamkeit! 16

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