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Molekulare Tierzucht (Fach) / König, QTL-Selektion (Lektion)

Teil Köning Dezember

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  • Gen Einheit auf DNA mit biologischer Funktion
  • Locus Sitz des Gens auf DNA
  • Allel Variante eines Gens
  • QTL An Ausprägung eines Merkmals beteiligte Loci
  • Marker in mehreren Varianten existierende DNA-Sequenz Funktionelle Gene selber Andere Marker: Mikrosatelliten (repetitive Sequenz kurzer DNA-Abschnitte, unterschiedliche Längen), SNP (Variation eines einzelnen Basenpaares)
  • Genomanalyse beim Nutztier Aufdeckung der Ursachen von phänotypischer Variation auf der Ebene der Struktur und Funktion der Erbinformationen Markeransatz: Genom-Scan mit molekularen Markern (Kopplungsanalyse) -> Auffinden von QTL -> Selektion nach Markergenotypen Kandidatengensansatz: Auswahl von Kandidatengenen nach Funktion oder nach Position (QTL-Region) -> Polymorphismen, Expressionsunterschiede -> Selektion mach Kandidatengenvarianten
  • Weshalb sucht man QTL -> Markergestützte Selektion (MAS) Steigerung Genauigkeit der Zuchtwertschätzung (Marker erbringen nicht- umweltverzerrte Informationen) Verkürzung Generationsintervall (Jungbulle als Bullenvater (oder auch Kuhvater)) Vorteil bei geschlechtsgebundenen Merkmalen ("Eigenleistungsprüfung" beim Bullen) → Nach Feinkartierung (und evtl.) direkter Identifikation kausaler Genvarianten: direkte Umsetzung in Selektion
  • Neue Technologien: Marker (Mikrosatelliten vs. SNP) Mikrosatelliten: variable Anzahl von Repeats viele Allele (>10) je Marker einzelner Marker polymorph und informativ einige 1000 im Genom ungleichmäßige Verteilung Typisierungskosten hoch (~2 Euro pro Genotyp) Kostem kaum skalierbar SNP: Punktmutationen zwei Allele je Marker einzelner Marker wenig polymorph und informativ einige Millionen im Genom gleichmäßige Verteilung Typisierungskosten gering (~0,005 Euro pro Genotyp) Kosten skalierbar
  • Neue Konzepte: Genomnbasierte Zuchtwertschätzung Klassische QTL-Kartierung auf Grund von Signifikanztests wird nur ein Teil der QTLs genutzt die QTL-Position ist ungenau geschätzt die Marker sind nur in einem Teil der Familien informativ Erosion der Markerinformation durch Rekombination
  • Neue Konzepte: Genombasierte Zuchtwertschätzung SNP-basierte genomweite Zuchtwertschätzung der genomische Zuchtwert ist die Summer aller geschätzten Effekte es werden keine Signifikanztests durchgeführt die Effekte gelten für alle Familien auf Grund der geringen Größe der Chromosomensegmente bleiben die Effekte (über mehrere Generationen) in der Population stabil
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  • Allgemeine Probleme der MAS QTL-Effekte sind familienspezifisch Rekombination möglich: In Familie A: M1+, in Familie B: M2+ →Kopplungsphase Q-M muss innerhalb der Familien geprüft werden QTL-Position und Größe der Effekte sind (derzeit noch) ungenau geschätzt mehere Marker verwenden Übertragungswahrscheinlichkeiten für Q bzw. q berechnen Hoher Typisierungsaufwand
  • Wie kann man Marker zur MAS verwenden? In der Vorselektion --> <Grundschema des Zuchtprogramms bleibt Geeignete Modelle sollte die o.a. Probleme berücksichtigen Als Vorteil beim Milchrind insbesondere - Typisierung an beiden Geschlechtern; - Hohe Vermehrungsrate des männl. Tieres wird genutzt (während des MAS-Prozesses; im Ergebnis)
  • Bottom-Up Ein junger Bulle hat seinen 1. Zuchtwert (hoch positiv); er soll als BV genutzt werden; er ist im Marker für einen QTL heterozygot (Ww) (es wird angenommen, dass der Marker hoch polymorph ist) Frage: Welche seiner Söhne sollen selektiert werden? → Töchter aus dem Testeinsatz typisiseren Aus dem Kontrast zwischen den W? und w? Töchtern Δ schätzen; wenn Δ > c, dann ist der Bulle offensichtlich Qq und dadurch ist klar, ob w oder W das erwünschte Markerallel ist = Prüfung der Kopplungsphase wQ bzw. WQ
  • Top Down Großväter sind im Marker/ QTL heterozygot (dies weiß man z.B. aus einem GDD);  Frage: Welche seiner Enkel sollen selektiert werden? -> Die, die erwünschte bzw. jedenfalls keine unerwünschten Allele haben! Bedeutet grundsätzlich Unterlegenheit gegenüber Bottom-Up, da - viele "Ausfüller" benötigt und - selten "Q erwischt" Aber: Bottom-Up funktioniert nur für den BV-TB-Pfad Top-Down hingegen für BV und BM! -> Beide Schemen sollten also kombiniert werden

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