Transcript Aktuelles aus der Schweineforschung

Genomische Selektion in der
Schweizer Schweinezucht
Dr. Henning Luther, SUISAG
Strickhof Schweinetag 2013
Zuchtwert = Einschätzung des Genotyp

nur das Erbgut können wir
als Tierzüchter durch
Selektion verändern

Die besseren Leistungen sind
dann09.04.2015
eine Folge der Selektion
Strickhof Schweinetag 2013
Quelle: Urs Schuler QUALITAS
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Verbliebene Nachteile BLUP ZWS
Die heute verwendete BLUP Zuchtwertschätzung
hat gegenüber den früheren ZWS-Verfahren
gewaltige Vorteile gebracht
 Deshalb hat man sie in allen Tierarten in den
Neunzigern eingeführt als die Rechenleistung
der Computer dies zuliessmehr Zuchtfortschritt
Bestimmte grundlegende Probleme verblieben:
 Bei jungen Tieren (keine / wenig Information vorhanden)
können die Zuchtwerte nur unsicher geschätzt werden
09.04.2015
Strickhof Schweinetag 2013
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Verlauf der RZW Zuchtwerte
Die 33 ES KB-Eber des Geburtsjahr 2005
09.04.2015
Strickhof Schweinetag 2013
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Was bedeutet das
Bestimmheitsmass?
09.04.2015
Strickhof Schweinetag 2013
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Was bedeutet das
Bestimmheitsmass?
Zuchtwerte schätzen ist ganz klar
besser als Roulette zu spielen!
Sonst hätten wir ja keinen
Zuchtfortschritt
ABER:
Zuchtwerte sind und
bleiben Schätzwerte!
09.04.2015
Strickhof Schweinetag 2013
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Verbliebene Nachteile BLUP ZWS
Die BLUP-ZWS hat gegenüber den früheren
ZWS-Verfahren gewaltige Vorteile gebracht
 Deshalb hat man sie in allen Tierarten in den
Neunzigern eingeführt als die Rechenleistung
der Computer dies zuliess
Bestimmte grundlegende Probleme verblieben:
 Bei jungen Tieren (keine / wenig Information vorhanden)
können die Zuchtwerte nur unsicher geschätzt werden
 Vollgeschwister haben bis zur Eigenleistungsprüfung bzw.
Nachkommenprüfung identische Zuchtwerte
(innerhalb Vollgeschwister ist aber die Hälfte der gesamten genetischen Variation vorhanden!
09.04.2015
Strickhof Schweinetag 2013
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Zwei ES Vollbrüder in der KB
BOND
1 5783 BKE
Geburt
Eintritt in KB
BOBI
1 5785 BKE
24.8.2000
14.5.2001
24.8.2000
06.6.2001
LTZ (24.1.2001) 656 g/Tag
RSD (24.1.2001) 9.2 mm
624 g/Tag
8.8 mm
RZW (05.5.2001) 128 (29%)
PZW (05.5.2001) 121 (40%)
09.04.2015
RZW identisch!
Strickhof Schweinetag 2013
<=>
128 (29%)
116 (40%)
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Zwei ES Vollbrüder in der KB
BOND
1 5783 BKE
Geburt
Eintritt in KB
BOBI
1 5785 BKE
24.8.2000
14.5.2001
24.8.2000
06.6.2001
LTZ (24.1.2001) 656 g/Tag
RSD (24.1.2001) 9.2 mm
624 g/Tag
8.8 mm
RZW (05.5.2001) 128 (29%)
PZW (05.5.2001) 121 (40%)
RZW (12.10.2011) 62 (92%)
PZW (12.10.2011) 53 (82%)
09.04.2015
<=>
26 Punkte
21 Punkte
Strickhof Schweinetag 2013
128 (29%)
116 (40%)
88 (94%)
74 (88%)
9
Zwei ES Vollbrüder in der KB
BOND
1 5783 BKE
BOBI
1 5785 BKE
Geburt
24.8.2000
24.8.2000
Eintritt in KB
14.5.2001
06.6.2001
Hätte (24.1.2001)
man das schon
nurg/Tag
BOBI
LTZ
6562001
g/Taggewusst, so wäre624
zur
KB(24.1.2001)
gekommen, weil
er die besseren Erbanlagen
RSD
9.2 mm
8.8 mm von
seinen Eltern gererbt hat
RZW
(29%)
=>
128
(29%)
Das(05.5.2001)
stand auch128
2001
schon in<BOBI‘s
DNA
drin
!
PZW Wir
(05.5.2001)
(40%)
116 (40%)
hatten nur121
keine
Technik das „abzulesen“
RZW (12.10.2011) 62 (92%) 26 Punkte
88 (94%)
PZW (12.10.2011) 53 (82%) 21 Punkte
74 (88%)
09.04.2015
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Prinzip Genomische Selektion
Am Beispiel CF18
Vater
A/G
Mutter
A/G
Wer bekommt zufällig
das gute A-Allel vom Vater
bzw. Mutter vererbt?
Sohn 1
CF18 ?
09.04.2015
Sohn 2
CF18 ?
Sohn 3
CF18 ?
Sohn 4
CF18 ?
Mendelsche Regel: 25% A/A, 50% A/G, 25% G/G
Strickhof
Schweinetag
2013 Vieren????
 Aber wer ist was
von
den
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Prinzip Genomische Selektion
Am Beispiel CF18
Vater
A/G
Mutter
A/G
Durch Typisieren der
DNA jedes Eberferkels
finden wir es ganz früh
heraus !!!
Sohn 1
A/G
Sohn 2
A/A
Sohn 3
A/G
den zur KB
09.04.2015
Strickhof Schweinetag 2013
Sohn 4
G/G
den schlachten
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Genomische Selektion
Die modernstes Zuchtwertschätzung
Wer hat‘s erfunden???
60‘000 Typisierungschip
für 12 Tiere
Theo Meuwissen
Mike Goddard
Ben Hayes
Heute das ZWS Standardverfahren
- Praktische Anwendung in Zuchtprogrammen
ist unterschiedlich
Erste Unternehmen haben begonnen
- erhöht Züchtungskosten (Kosten bei Zuchtunternehmen)
- wohl mehr Zuchtfortschritt (Nutzen bei Kunde)
09.04.2015
Strickhof Schweinetag 2013
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Mit diesem Chip kann
man die DNA von 12 Tieren
an jeweils 60‘000 Stellen
gleichzeitig ablesen
Kosten
100 CHF / Tier
09.04.2015
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Das kommt im Prinzip aus dem Labor zurück  60‘000 einzelne Genotypen
Ist dieses Tier nun züchterisch gut oder schwach ???
09.04.2015
Strickhof Schweinetag 2013
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Man typisiert zu Beginn viele Tiere,
die schon möglichst genaue
konventionelle Zuchtwerte
haben

Lernstichprobe
Masttagszunahmen
(KB-Eber, Sauen, etc.)
09.04.2015
Der Effekt von einem
zusätzlichen „B“ an
diesem Marker ist:
+ 10g/Tag MTZ
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09.04.2015
Strickhof Schweinetag 2013
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09.04.2015
Strickhof Schweinetag 2013
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Genomische Selektion
Erwartete Vor- und Nachteile
Typisierte Vollgeschwister  verschiedene Zuchtwerte
 effizientere Selektion innerhalb Vollgeschwister
Typisierte Jungtiere haben etwas genauer geschätzte
Zuchtwerte
 effizientere Selektion (mehr ZF, weniger Nieten in KB)
 wie viel genauer werden die Zuchtwerte sein ?????
Eventuell Einsparung zusätzlicher Gentests möglich
(CF18, MHS, Coli_CH, Abstammungskontrolle etc.)
Die Züchtungskosten steigen (Labor & ZWS)
Es bleibt aber eine Zuchtwertschätzung !
09.04.2015
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Genomische Selektion
genauere Zuchtwerte für junge Tiere
Bei EASTON & MABEL stand bei ihrer Geburt schon in ihrer DNA drin,
dass ihre Töchter später schwache Leistungen bringen werden
(bei LABAN umgekehrt)
Mit Genomischen Zuchtwerten hätte man EASTON & MABEL wahrscheinlich
gar nie für KB selektierte und somit
gar nicht erst schwache Töchter erzeugt
09.04.2015
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Genomische Selektion
Was macht die SUISAG?
Dr. Henning Luther, SUISAG
Strickhof Schweinetag 2013
Genomische Selektion
beim Schwein International
Bei grossen Zuchtunternehmen etabliert (DK)
Bei kleinen in der Aufbauphase
 German Piétrain, Bayerische Landrasse
 FBF-Projekt bei Mutterlinien
(BHZP, SUISAG, German Genetic, Bayern, AUT)
SUISAG
 Beteiligung bei FBF-Projekt (2011-2013):
Grundlagen, keine Umsetzung
 Dank verschiedenen Forschungsprojekten sind CH-Tiere
bereits typisiert auf Kosten dieser Projekte
- ES: 400 KB-Eber und 500 Sauen
 Gute Basis für Aufbau einer GS für ES-Mutterlinie
09.04.2015
Strickhof Schweinetag 2013
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Etablierung Genomische Selektion
bei SUISAG
Projektdauer etwa 2 Jahre
 Start Probensammlung Herbst/Winter 2012
 Projektbeginn Sommer 2013 (nach Rückkehr A. Hofer)
Projektziele
 Typisierung von DNA-Proben  ausländische Labor
 Verwaltung der Typisierungsresultate bei SUISAG
 Genomische Zuchtwertschätzung für Routinebetrieb
bei SUISAG etablieren
- zunächst: Edelschwein Mutterlinie
09.04.2015
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DNA Sammlung für
Lernstichprobe
SUISAG lagert routinemässige DNA-Material von
jedem KB-Eber und jedem MLP-Prüftier
400 Edelschwein KB-Eber bereits typisiert im
Rahmen von anderen Forschungsprojekten
500 Edelschwein Sauen Haarproben genommen
auf 10 Betrieben
 Typisierung fast fertig
Wir brauchen noch mehr DNA-Proben von Sauen
mit Würfen für die Lernstichprobe und die Zukunft
09.04.2015
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DNA Sammlung von
Kernzuchtsauen
Kernzuchtbetriebe schicken Haarprobe von jeder
Edelschwein Sau, die das erste Mal bei ihnen
abferkelt an SUISAG
 Als „DNA Bank“
Zusätzlich Haarproben von Sauen
die schon mindestens 2 Würfe haben
 Für baldige Erweiterung Lernstichprobe
Rücksendung z.B. mit Sauenblatt nach Absetzen
09.04.2015
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Geplante erste Anwendung
 Edelschwein Kandidaten für KB
15 KB-Eber
40E/J
Für Ausbau Lernstichprobe
450S/J
300 neue Sauen/J
550
Elitepaarungen
2900 K-Sauen
100 NS-Eber
Natursprung ?
1020
Jungsauen
für
Kernzucht
400neue Mütter/J
480 Würfe
430 Jungsauen
für Kernzucht
40 Eber für KB
Selektion auf
Basis GOZW
460 M Ferkel
zentral aufgezogen
M Würfe mit W
210 Aufzucht 360
840 M Ferkel
verfügbar
weitere
Würfe für
Aufzucht
1440 W Ferkel
in Betrieben
aufgezogen
Beprobung Eberferkel nach Ankunft in zentraler Eberaufzucht Sempach
Typisierung  Genomisch optimierter Zuchtwert nach Eigenleistungsprüfung
Gutes Kosten / Nutzenverhältnis, weil zukünftige KB-Eber Väter vieler Jungsauen
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Durch Imputing
Typisierungskosten senken
Bei einem Tier die DNA an 60‘000 SNP ablesen
lassen kostet derzeit 100 CHF
Originale DNA-Sequenz des Tiers:
GTCATAGCATTATTATTATTATTCAGGACCCGGATTTGGACGTTCCAAAGCTATAACCGGG
CAGTATCGTAATAATAATAATAAGTCCTGGGCCTAAACCTGCAAGGTTTCGATATTGGCCC
Typisierungsergebnis des 60‘000 Illumina Chips:
GTCATAGCATTATTATTATTATTCAGGACCCGGATTTGGACGTTCCAAAGCTATAACCGGG
CAGTATCGTAATAATAATAATAAGTCCTGGGCCTAAACCTGCAAGGTTTCGATATTGGCCC
Was um Himmels willen ist nun auch noch „Imputing“ ???
09.04.2015
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Durch Imputing
Typisierungskosten senken
Originale DNA-Sequenz des Vaters:
GTCATAGCATTATTATTATTATTCAGGACCCGGATTTGGACGTTCCAAAGCTATAACCGGG
CAGTATCGTAATAATAATAATAAGTCCTGGGCCTAAACCTGCAAGGTTTCGATATTGGCCC
Typisierungsergebnis des 60‘000 Illumina Chips vom Vater (KB-Eber):
GTCATAGCATTATTATTATTATTCAGGACCCGGATTTGGACGTTCCAAAGCTATAACCGGG
CAGTATCGTAATAATAATAATAAGTCCTGGGCCTAAACCTGCAAGGTTTCGATATTGGCCC
Typisierungsergebnis eines Nachkommen mit 6‘000 Chip (Kosten evtl. 50CHF):
GTCATAGCATTATTATTATTATTCAGGACCCGGATTTGGACGTTCCAAAGCTATAACCGGG
CAGTATCGTAATAATAATAATAAGTCCTGGGCCTAAACCTGCAAGGTTTCGATATTGGCCC
Imputing
Weil man alle 60‘000 SNP vom Vater kennt, weiss man über den Nachkommen:
GTCATAGCATTATTATTATTATTCAGGACCCGGATTTGGACGTTCCAAAGCTATAACCGGG
CAGTATCGTAATAATAATAATAAGTCCTGGGCCTAAACCTGCAAGGTTTCGATATTGGCCC
09.04.2015
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Vor- und Nachteile Imputing
Die Selektionskandiaten (viele Tiere!) und ggf.
später auch Sauen werden mit einem günstigeren
„Low-Density“ Chip typisiert
Senkt die Typisierungskosten derzeit noch deutlich
Die Väter dieser Tiere müssen mit dem 60‘000 Chip
typisert sein (KB-Eber 60‘000 Chip typisieren!)
Dann kein/kaum Genauigkeitsverlust durch Imputing
6‘000 Chip (noch) nicht verfügbar
Kosten des Chips nicht bekannt aber 50CHF/Tier realistisch
Rechenaufwand Imputing ist relativ hoch
09.04.2015
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Natursprung bei
Genomischer Selektion
Die Zuchtwerte der Edelschwein KB-Eber werden
mit Genomischer ZWS genauer geschätzt sein,
weil die Zuchtwerte auch auf DNA Information
des typisierten Ebers beruhen!
 KB-Eber verwenden, weil noch besser selektiert !
Man könnte daneben auch Natursprungeber im
Kernzuchtbetrieb einsetzen. Die müssten dann aber
auch mit 60‘000 Chip typisiert sein
Dann gleiche Genauigkeit wie bei KB-Ebern
Nur dann Imputing der Nachkommen auch gut machbar
09.04.2015
Strickhof Schweinetag 2013
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Fazit
Genomische Selektion wird zum Standard in
erfolgreichen Zuchtprogrammen werden
 Rind, Schwein, Geflügel, Pflanzen!
Genomische Selektion wird die Schweinezucht
nicht so revolutionieren wie die Rinderzucht
 Grund: Wir arbeiten schon mit jungen Zuchttieren
= kurzes Generationenintervall haben wir schon!
Die zusätzlichen laufenden Kosten der GS sind
jetzt überschaubar aber Schweinezucht wird
etwas teurer durch Genomische Selektion
09.04.2015
Strickhof Schweinetag 2013
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Fazit
Das Thema Genomische Selektion ist komplex
 Das war/ist klassische BLUP-Zuchtwertschätzung aber auch
Als Praktiker sollte man wissen, welche Vorteile
durch GS in der Schweinezucht zu erwarten sind
 Etwas genauer geschätzte Zuchtwerte bei jungen Tieren
 Unterschiedliche Zuchtwerte für typisierte Vollgeschwister
 Durch beides etwas effizientere Selektion und etwas
höherer Zuchtfortschritt
 Vermutlich weniger Zuchtwert-Abstürze bei KB-Ebern
09.04.2015
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Fazit
Die SUISAG arbeite sich Schritt für Schritt in die
Genomische Selektion (Zuchtwertschätzung) ein
 Es ist eine grosse Herausforderung für und !
 Wir wissen schon wo und wie wir es zu Beginn
anwenden möchten (zentrale ML-Eberaufzucht)
 Keine Schnellschüsse!
09.04.2015
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Vielen Dank für Ihr Interesse!
Das war ein „Riesen Schritt“ für die Menschheit
Genomische Selektion: Ein grosser Schritt in der Tierzucht…
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