Nutztierwissenschaften (Subject) / 10) (Lesson)

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• Was versteht man unter Tierzucht? Planmäßige und zielgerichtete genetische Veränderung von Tieren einer Zuchtpopulation
• Was sind die Ziele und Aufgaben der Tierzucht in der Nutztierhaltung? Erzeugung vitaler Tiere mit genetischen Veranlagungen, um unter zukünftigen Produktionsbedingungen die vom Markt nachgefragten Produkte und Leistungen erbringen zu können.
• Welche Merkmale werden bei der Tierzucht beachtet? 1. diskrete (qualitiative) -> i.d.R. auf wenige Genorte2. komplexe (quantitative) -> viele Genorte und Umwelteinfluss Leistungsmerkmale (Fleischansatz, Milch/Honigertrag..) funktionale Merkmale (Gesundheit, Fruchtbarkeit)
• Was ist eine Art? Gruppe von Individuen, die sich unter natürlichen Bedingungen freiwillig paaren und fruchtbare Nachkommen haben
• Was ist eine Rasse? Gruppe von (domestizierten) Tieren der gleichen Art, die sich in morphologischen, physiologischen und ethologischen Merkmalen ähneln, und eine gemeinsame Zuchtgeschichte haben.
• Was ist eine Population? Gruppe von Tieren der gleichen Art oder Rasse, die sich potentiell paaren können und in Raum und Zeit zusammenleben => gemeinsamer Genpool!
• Treibende Kraft für die Entstehung unterschiedlicher Arten, Rassen und Populationen? Evolution
• Treibende Kraft für die Entstehung von Rassen und Populationen? Domestikation
• Was ist Evolution? Veränderung zwischen Generationen: • Population • Nachkommen mit Abänderungen • Veränderungen über Zeit anhand von Nachkommen die Modifikationen tragen ! Evolution ist nicht vorhersagbar: Abhängig von der Umwelt und der genetischen Variation
• Welche grundlegenden Konzepte der Evolutionsbiologie kennen Sie? • Mendelschen Gesetze • Variation• Populationen• Quantitative Merkmale • natürliche Selektion• Gene
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• Was sagt die Selektions- und Abstammungstheorie nach Darwin (1858) aus? Genetische Variation Natürliche Selektion Fitness Entstehung neuer Arten
• Was versteht man unter Domestikation? • Durch den Menschen aktiv gesteuerter, zielgerichteter Umwandlungsprozess von Wildtieren zu Haus- und Nutztieren • Natürliche Selektion wird verstärkt durch künstliche Selektion- Anpassung an Umgang mit Menschen und Befriedigung menschlicher Bedürfnisse- Erzeugung tierischer Produkte (Milch, Fleisch, Eier, Wolle,...)- Dienstleistung (Zug- und Reittier, Hüte-, Wach- und Jagdhunde,...)- Emotionale Nutzen (Haustiere) ! Künstliche Selektion kann sehr große phänotypische Vielfalt erzeugen (z.B. Hund)
• Morphologische, physiologische und verhaltensbezogene Änderungen bei den Tieren durch Domestikation?  Schnelleres Wachstum, Veränderung der Körperproportionen-> Verlagerung der Muskulatur, Geschlechtsdimorpismus Steigerung der Fruchtbarkeit-> Frühere Geschlechtsreife, mehr Nachkommen Steigerung der Nutzleistung-> Höhere Milch-, Fleisch-, Legeleistung durch höhere, effizientere Futteraufnahme Variabilität der Haut-, Haarfarbe-> Entstehung von Rassen durch unterschiedliche Farbschläge, Hornlosigkeit Reduktion des Hirngewichts-> 10 - 30 % geringeres Hirngewicht von Haustieren im Vgl. zu Wildtieren durch weniger komplexe Herausforderungen wie in natürlicher Umwelt Änderung des Verhaltens-> „entspanntes Leben“ führt zu abgeschwächtem Fluchtverhalten und Aggression genetische „Kosten“-> Höhere Ansammlung schädlicher Mutationen, Verlust genetischer Vielfalt, Verschiebung von genetischer Aktivität
• Was spielt beim experimentellen Verständnis der Evolution eine Rolle? -> Merkmalsselektion, Heritabilität
• Was sind Allele? Zustandsformen der Gene: kodieren die genetische Variation.
• Was versteht man unter Genotyp? Kombination der Allele, die sich auf den homologen Chromosomen befinden, kodiert (möglicherweise mit anderen Parametern) den Phänotyp.
• Was ist ein Locus? Ein Ort auf dem Chromosom, der nicht rekombiniert. Häufig gebrauchen wir den Begriff Gen im Sinne von Locus.
• Was ist der Phänotyp? „sichtbarer“ Zustand des Individuums. Der Zusammenhang zwischen Genotyp und Phänotyp ist komplex: Grad der Dominanz und die Zahl der Interaktionen mit anderen Loci und ihren Allelen können die Ausprägung des Phänotyps bestimmen
• Was begünstigt eine Nukleotid-Variation? Single Nucleotide Polymorphism (SNP) [snip]
• Welche Gene kodieren für den Milchfettgehalt beim Rind? Worauf wird in der Zucht geachtet? Hauptgen für Milchfettgehalt: DGAT1 auf BTA (bos taurus autosom) 14 Ertrag (Milchmenge, Fettmenge, Eiweißmenge, Milchzucker)
• Was ist das Prinzip der mendelschen Regeln? Erkenntnisse Gregor Mendel Es gibt einen Erbfaktor (Gen), der in zwei Ausprägungen (Allele) vorkommt. Die Allele wirken dominant oder rezessiv (oder intermediär). Eltern geben nur je ein Allel des Gens an ihre Nachkommen weiter (haploider Chromosomensatz der Gameten) Die Weitergabe/ Vererbung des Gens durch die Eltern erfolgt zufällig („mendelian sampling“).  -> Eine Aussage über die Wirkung der elterlichen Gene ist deshalb nur aufgrund vieler Nachkommen möglich!
• Was versteht man unter heterozygot? zwei verschiedene Allele 
• Was versteht man unter homozygot? zwei identische Allele
• Was versteht man unter Rekombination? = Durchmischung in JEDER Generation Rekombinationsrate z.B. im Genom der Honigbiene sehr häufig!(~20x höher als im Schwein) Rekombination zwischen eng benachbarten Bereichen seltener als zwischen weiter entfernten
• Was ist das Ein-Lokus-Modell? Betrachtung eines Merkmals an einem Lokus, dessen phänotypische Ausprägung von zwei Allelen (A,a) bedingt ist
• Was besagt das Hardy-Weinberg-Gesetz (HWG)? Die Allel- und Genotypenfrequenzen in einer Population sind von einer Generation zur nächsten konstant, wenn die Population unendlich groß ist und keine Mutation, Migration und Selektion stattfindet (Idealpopulation).
• Was ist eine Idealpopulation? Sehr große PopulationZufällige PaarungKeine Mutation, Migration und Selektion -> Hardy-Weinberg-Gesetz
• Was kann man aus dem HWG schließen? Gesetz gilt auch innerhalb einer Generation, d.h. wenn sich eine Population im HWG befindet, dann kann aus der Allelfrequenz auf die Genotypenfrequenzen geschlossen werden und umgekehrt. Genotypenfrequenzen der Nachkommen hängen nur von den Allelfrequenzen der Eltern ab, nicht aber von deren Genotypenfrequenzen.
• Was ist Malignes-Hyperthermie-Syndrom (MHS)? Bei Schweinerassen ist die genetische Veranlagung zum Malignen Hyperthermie-Syndrom (MHS) in unterschiedlichen Frequenzen vertreten. Die Störung des Kalziumstoffwechsels der Muskelzellen verursacht eine höhere Stressempfindlichkeit bei betroffenen Tieren.-> PSE-Fleisch (pale, soft, exudative) Verursacher ist eine Mutation des Ryanodin-Rezeptor-Gens -> (Mutation = T, Normalvariant = C) Seit 1991 gibt es einen direkten Gentest. Vor der Einführung des MHS-Gentests konnte die Stressanfälligkeit nur phänotypisch über den Halothantest ermittelt werden:Homozygot rezessive Genotypen (TT) reagierten mit einer heftigen Verkrampfung der Muskulatur (vor allem an den Extremitäten) bei Halothanzufuhr. Tiere mit andere Genotypen (CC oder CT) reagierten nicht.=> Damit ließen sich nur zwei Phänotypen unterscheiden (Stressempfindlich oder nicht).
• Wie läuft der HWG ab? -Schätzung der Frequenz eines rezessiven Allels (q) -Schätzung der Frequenz von Anlageträgern -Statistischer Test auf Hardy-Weinberg-Gleichgewicht-> Chi-Quadrat-Test mit einem Freiheitsgrad
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• Was ist ein Anlageträger? Tiere, die eine unerwünschte Eigenschaft (meistens rezessive Erbfehler) in heterozygoter Form tragen und daher phänotypisch normal (gesund) sind.
• Warum wird beim HWG die Häufigkeit von Anlageträgern untersucht und wie? Um die Effizienz der Bekämpfung von Erbfehlern beurteilen zu können, muss man wissen, wie viele „normale“ Tiere Träger sind! Nach HWG:Häufigkeit der Heterozygoten H = 2pq bzw. Homozygot gesunde Tiere: D = p2
  Anteil der Heterozygoten unter den normalen Tieren: H' = H/D+H = 2pq/p2+2pq = 2q/1+q -> Je größer die Allelfrequenz des unerwünschten Allels in der Population ist, desto höher ist auch der Anteil an Anlageträgern unter den gesunden Tieren.
• Welcher statistische Test wird auf HWG angewandt und wie? HWG =
  Allelfrequenzen von Eltern & Nachkommen innerhalb einer Populationen sindüber Generationen im Gleichgewicht. -> Nutzen der Allelfrequenzen der Nachkommen (anstelle der elterlichen Allelfrequenzen), um die nach dem HWG erwarteten Genotypfrequenzen bei den Nachkommen zu berechnen. Abweichungen vom HWG können mit Chi-Quadrat-Test getestet werden: x2 = ∑(Beobachtete - Erwarten)2/ Erwartete
• Welche Einflussfaktoren wirken auf Genfrequenzen? Tierzüchter versuchen durch verschiedene Einflussfaktoren und Stellschrauben einen direkten Einfluss auf die genetische Veränderung von Populationen im Sinne des Zuchtziels zu nehmen  Populationsgröße und genetische Drift   Mutation Migration Selektion
• Treffen die idealisierten Voraussetzungen in HWG auf reale Populationen zu? Nö
• Was ist der genetische Drift? Alle Allele sind entweder auf dem Weg zur Fixierung in der Population (Genfrequenz 1) oder auf dem Weg zum Verschwinden (Allelfrequenz 0) Zufallsprozess, abhängig von der Populationsgröße-> kleine Pop.: große Schwankung!
• Was sind Mutationen? =
  Spontane oder künstlich erzeugte Veränderung der Nukleotidsequenz eines DNA-Moleküls, einzelnen Chromosomen oder des Genoms. IMMER Zufällig!  Mutationen wirken dem Verlust von Allelen durch genetische Drift entgegen
  • Genmutation, Chromosomenmutation, Genommutation • Nur Genmutation erzeugt neue Allele und beeinflusst somit die Allelfrequenz • Mutationsrate = Häufigkeit der Mutation • Faustzahl: Mutationsrate pro Genort 10-5 bis 10-6 pro Generation (pro Basenposition 10-8)
  ->  Varianz-generierende Kraft
• Was versteht man unter Mutations-Drift-Gleichgewicht? Rate von Allelverlust durch Drift ist genauso hoch wie die Rate mit der neue Mutationen in der Population auftreten
• Welches Gen ist für die Geschlechtsbestimmung bei Honigbienen verantwortlich? Was gefährdet die Population demnach besonders? csd-Gen Inzucht!
• Was versteht man unter Migration? -> EINFLUSSFAKTOR AUF ALLELFREQUENZEN =>
  Einwanderung oder Auswanderung einzelner Tiere, größerer Gruppen oder einer Population in eine andere Population der gleichen Art • Zu- und Verkauf von Tieren • Veredelungs- und Verdrängungszucht ->
  Dadurch entstehen wiederum Veränderung in den Allelfrequenzen, die umso größer sind, je größer der genetische Abstand zwischen den Einwanderern und der bestehenden Population ist.
• Welche Arten der Selektion kennen Sie? Natürliche Selektion:
  Natürliche Auswahl und Fortpflanzung der am Besten an die Umwelt angepassten TiereKünstliche Selektion:
  Gezielte Auswahl von Zuchttieren als Eltern der nächsten Generation -> Besonders auffällig/massiv bei der Selektion gegen Anomalien oder Erbdefekte-> Selektion gegen den rezessiven Genotyp
• Was versteht man unter Verwandtschaft? Liegt vor, wenn zwei Tiere mind. einen gemeinsamen Vorfahren in ihrem Stammbaum (Pedigree) haben • Genetische Verbindung von Tieren (Verwandtschaft) ist die Grundlage für einige tierzüchterische Konzepte und Maßnahmen (z.B. Leistungsprüfung, Zuchtwertschätzung etc.)
• Ein anderes Wort für Stammbaum? Pedigree
• Was ist besonders bei Honigbienen im Bezug auf die Verwandtschaft? Mehrfachpaarung führt zu unterschiedlichen Verwandschaften im Volk -> Superschwester (75%)-> Schwestern (50%)-> Halbschwestern (50%) => INZUCHT
• Was versteht man unter Abstammungsgleichheit? Abstammungsgleichheit(identical by descent, IBD)
  Zwei Allele an einem zufällig gewählten Genort sind Kopien des gleichen Ursprungsallels (identisch durch ihre Abstammung) -> INZUCHT
• Was ist der Abstammungskoeffizient? Wahrscheinlichkeit, dass Allel eines Individuums abstammungsgleich mit einem der beiden Allele eines anderen Individuums ist -> INZUCHT!
• Was versteht man unter Inzuchtkoeffizient? Wahrscheinlichkeit, dass beide Allele an einem zufällig gewählten Genort abstammungsgleich (IBD) sind
• Was sind die Folgen übermäßiger Inzucht? Zunahme der homozygoten Genotypen, Abnahme der heterozygoten Genotypen->
  Gefahr der Zunahme von homozygot letalen (tödlich) Genotypen! (z.B. Biene - csd) InzuchtdepressionenAbnahme der genetischen Varianz
• Wann kommt es zu Inzucht? In einer endlich großen Population müssen irgendwann verwandte Tiere verpaart werden
  -> Inzucht! Wichtig, dass Inzucht nicht zu schnell aufkommt-> Inzuchtanstieg in der Population sollte nicht zu groß werden! Durchschnittlicher Inzuchtanstieg pro Generation kann mit Hilfe der effektiven Populationsgröße ausgedrückt werden:  ∆F = 1/2Ne     oder     Ne = 1/2∆F
• Was ist N_e? Effektive Populationsgröße! Ne entspricht der Anzahl an Zuchttieren in einer hypothetischen idealen Population, in der die gleiche durchschnittliche Inzuchtsteigerung zu erwarten ist, wie in der existierenden PopulationNe wird maßgeblich vom Geschlechterverhältnis der selektierten Tiere beeinflusst, je ausgeglichener, desto größer Ne• Ne von mindestens 100 ist in Population anzustreben, nicht wesentlich niedriger

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