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Mehr Leistung ohne Leistungsprüfung?

altNachteile der bisherigen Nachkommenprüfung
Milchrinderzucht ist ein teures und langwieriges Geschäft, das viel Geduld verlangt. Der genetische Fortschritt wird über die Besamungsbullen übertragen, aber Besamungsbullen geben keine Milch. Somit muss für die Zuchtwertschätzung eines Bullen gewartet werden, bis seine Töchter in Milch sind, um dann basierend auf den Töchterleistungen Zuchtwerte für diesen Bullen schätzen zu können. Um sichere Zuchtwerte mit Genauigkeiten von über 0,90 zu realisieren sind in Abhängigkeit der Erblichkeit des jeweiligen Merkmals 100 und mehr leistungsgeprüfte Töchter je Bulle notwendig. Die Nachteile dieses konventionellen Besamungszuchtprogramms, das seit der Möglichkeit der Spermatiefgefrierkonservierung Mitte der 60iger Jahre praktiziert wird, liegen somit auf der Hand:
  1. ALLE Testbullen müssen nach ihrem Testeinsatz länger als 3 Jahre auf die Töchterleistungen bzw. ihren Zuchtwert warten. Somit kosten auch die Testbullen der Besamungsorganisation Geld (Futter- und Haltungskosten), die bei Vorliegen eines unterdurchschnittlichen Zuchtwerts geschlachtet werden. Das sind mehr als 25000 € je Testbulle.
  2. Viele Bullenkälber mit hohem Elternzuchtwert werden von den Besamungsstationen teuer angekauft und in den Testeinsatz geschickt, obwohl sie nicht die gewünschten Gene tragen. Solche minderwertigen Besamungsbullen blockieren Zuchtfortschritt und Leistungssteigerung in den Betrieben.
  3. Eine umfangreiche Leistungsprüfung der Töchter (Produktionsmerkmale, Exterieur, Fruchtbarkeit, Gesundheitsmerkmale) ist zwingend notwendig für die Zuchtwertschätzung. Der Staat zieht sich aber immer mehr aus der Beteiligung an der Leistungsprüfung zurück und alternative Wege sind zu suchen.
  4. Zuchtwertschätzung ist nur möglich, wenn die entsprechenden genetischen Parameter (Erblichkeiten, genetische Korrelationen zwischen Merkmalen) vorliegen. Die Schätzung dieser genetischen Parameter muss immer wieder aktualisiert werden und ist ein rechen- und zeitintensives Verfahren.
Sämtliche aufgeführten Nachteile könnten umgangen werden, wenn man schon im Kälberstadium eines Bullen wüsste, welche Gene er trägt und welchen Effekt die Gene haben. Denn die Gene sind die Bestandteile im Erbgut, die in ihrer Summe die Leistungen eines Tieres bestimmen. Die Leistungsveranlagung, also die Gene, sind bei allen Tieren vorhanden, egal ob männlich oder weiblich. Man könnte somit einen direkten Gentest auch für männliche Tiere schon vor ihrem Besamungseinsatz durchführen, was mit einem vollständigen Verzicht auf den teuren Testeinsatz und lange Wartebullenhaltung verbunden wäre.


Der genomische Zuchtwert
Neue molekulargenetische Methoden machen es möglich, auf dem Erbgut (Genom)  bis zu 50000 SNPs zu identifizieren. SNPs sind genetische Marker, die in enger Nachbarschaft zum eigentlichen Gen oder gar direkt im Gen liegen und mit hoher Wahrscheinlichkeit zusammen mit dem Gen vererbt werden. Für jedes Tier kann somit im frühesten Stadium (schon als Embryo) die SNP-Konstellation für jeden seiner 50000 Genorte identifiziert werden. Aus einer vorangegangen statistischen Analyse weiß man, welchen Effekt die jeweilige SNP-Konstellation an jeden dieser 50000 Genorte für das jeweilige Merkmal hat. Der genomische Zuchtwert (gZW) eines Tieres ist somit ganz einfach die Summe seiner SNP-Effekte. Es gibt Genorte (SNPs) mit kleinen, aber auch mit größeren Effekten. Die Unterschiede an den einzelen Genorten werden verursacht durch 4 Bausteine, das sind die Basen Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G) und Cytosin (C). Für das Merkmal Eiweiss-kg kann das für ein typisiertes Tier wie folgt aussehe: Am Genort 1 (= SNP  1) ist dieses Beispielstier mischerbig für die Basen AT, und AT an diesem Genort bringt +0,2 kg. Für SNP 2 ist das gleiche Tier reinerbig GG mit einem Effekt von -0,003 Eiweiss-kg, usw. bis Genort 50000. Für andere Merkmale ist der Genotyp für das Tier natürlich der gleiche, aber die Effekte sind andere. So kann z.B. der für Eiweiss-kg positive Genotyp AT eine negative Auswirkung auf das Merkmal Eutertiefe haben, z.B. -0,006 Exterieurpunkte.
In der Praxis sieht das Verfahren somit wie folgt aus: der Landwirt oder der Zuchtverband schickt eine Sperma-, Blut- oder Gewebeprobe in ein molekulargenetisches Labor (Kosten ca. 200 bis 250 € je zu typisierendes Tier) und bekommt im Gegenzug den genomischen Zuchtwert für alle Merkmale seines Tieres geliefert. Aktuell ist die Typisierung der Tiere nur in den USA möglich, wird aber in naher Zukunft wohl auch in Deutschland möglich sein.

Das genomische Zuchtprogramm
Es gibt auch schon Ideen, wie in Zukunft ein gemom basiertes Zuchtprogramm beim Milchrind ohne Jungbullenprüfprogramm und teure Wartebullenhaltung aussehen könnte  Der Vergleich mit dem konventionellen Besamungszuchtprogramm zeigt, dass im genomischen Zeitalter das Testen von Jungbullen zur Erzeugung von Töchterleistungen der Vergangenheit angehören wird. Im genomischen Zuchtprogramm werden direkt die Kälber aus der Eliteanpaarung Bullenmutter x Bullenvater typisiert, ihr genomischer Zuchtwert berechnet, und die besten von ihnen nach der Höhe des genomischen Zuchtwerts werden im Alter von 12 Monaten sofort als Besamungsbullen den Landwirten angeboten.

Wunsch und Wirklichkeit: wo liegen die Probleme?
Auf den ersten Blick sieht es wirklich so aus, als wäre Leistungsprüfung im genomischen Zeitalter überflüssig. Die notwendige „Leistungsinformation“ zur Berechnung eines genomischen Zuchtwerts sind lediglich die SNP-Genotypen des Tieres selbst, aber nicht mehr die gemessenen Milchleistungen, erhobenen Exterieurnoten oder die gar ganz spät anfallende Informationen zur Nutzungsdauer. Allerdings muss im gesamten Verfahren der genomischen Zuchtwertschätzung ein entscheidender Aspekt bedacht werden: Um die Werte für jeden SNP-Genotyp berechnen zu können benötigen wir eine so genannte Kalibrierungsgruppe. Das sind Bullen (mindestens 2000, besser noch mehr) mit sicher geschätzten „konventionellen Zuchtwerten“ basierend auf Töchterleistungen. Diese 2000 Bullen müssen auch typisiert werden. Mittels komplexer statistischer Verfahren wird dann versucht, eine Beziehung zwischen sicher geschätzten konventionellen Zuchtwert und SNP-Genotyp herzuleiten. Es wird somit angenommen, dass der sicher geschätzte Zuchtwert der wahre genetische Wert des Tieres ist. Und hier zeigt sich die eigentliche Problematik: Sicher geschätzte konventionelle Zuchtwerte sind nur dann möglich, wenn wir eine Vielzahl an leistungsgeprüften Töchter haben. Und je niedriger das Merkmal, umso mehr Töchter brauchen wir. Sind allerdings die SNP-Effekte in der Kalibrierungsgruppe erst einmal sauber geschätzt, dann können diese Effekte auch auf alle anderen Tiere in der Population übertragen werden. Das heißt letztendlich: Leistungsprüfung ist weiterhin notwendig, aber nicht unbedingt für alle Tiere in der Population. Hier ist sorgfältig zu prüfen, welche Herden am besten geeignet sind, gute Datenqualität für eine genaue konventionelle Zuchtwertschätzung zu liefern.

PD Dr. Sven König
Institut für Tierzucht und Haustiergenetik
Albrecht-Thaer-Weg 3, 37075 Göttingen
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Generalversammlung 2009. Von links: Geschäftsführer Dr. Poeschel, Dr. Sven König,  Stellv. Vorsitzender Ortrun Humpert und Vorsitzender Heinrich Lücke
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