Genomische Selektion in der Schweizer Schweinezucht Dr. Henning Luther, SUISAG Strickhof Schweinetag...

Genomische Selektion in der Schweizer Schweinezucht

Dr. Henning Luther, SUISAGStrickhof Schweinetag 2013

11.04.23 Strickhof Schweinetag 2013 2

nur das Erbgut können wir

als Tierzüchter durchSelektion verändern

Die besseren Leistungen sinddann eine Folge der Selektion Quelle: Urs Schuler QUALITAS

Zuchtwert = Einschätzung des Genotyp

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


Verlauf der RZW ZuchtwerteDie 33 ES KB-Eber des Geburtsjahr 2005


Was bedeutet das Bestimmheitsmass?


Was bedeutet das Bestimmheitsmass?


Zuchtwerte schätzen ist ganz klar besser als Roulette zu spielen!

Sonst hätten wir ja keinenZuchtfortschritt

ABER:Zuchtwerte sind undbleiben Schätzwerte!

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!)


Zwei ES Vollbrüder in der KB


BOBI1 5785 BKE

BOND1 5783 BKE

Geburt 24.8.2000 24.8.2000Eintritt in KB 14.5.2001 06.6.2001

LTZ (24.1.2001) 656 g/Tag 624 g/TagRSD (24.1.2001) 9.2 mm 8.8 mm

RZW (05.5.2001) 128 (29%) < = > 128 (29%)PZW (05.5.2001) 121 (40%) 116 (40%)

RZW identisch!



BOBI1 5785 BKE

BOND1 5783 BKE



RZW (05.5.2001) 128 (29%) < = > 128 (29%)PZW (05.5.2001) 121 (40%) 116 (40%)



RZW (05.5.2001) 128 (29%) < = > 128 (29%)PZW (05.5.2001) 121 (40%) 116 (40%)

RZW (12.10.2011) 62 (92%) 26 Punkte 88 (94%)PZW (12.10.2011) 53 (82%) 21 Punkte 74 (88%)



BOBI1 5785 BKE

BOND1 5783 BKE



RZW (05.5.2001) 128 (29%) < = > 128 (29%)PZW (05.5.2001) 121 (40%) 116 (40%)



RZW (05.5.2001) 128 (29%) < = > 128 (29%)PZW (05.5.2001) 121 (40%) 116 (40%)

RZW (12.10.2011) 62 (92%) 26 Punkte 88 (94%)PZW (12.10.2011) 53 (82%) 21 Punkte 74 (88%)

Hätte man das schon 2001 gewusst, so wäre nur BOBI zur KB gekommen, weil er die besseren Erbanlagen von

seinen Eltern gererbt hat Das stand auch 2001 schon in BOBI‘s DNA drin !

Wir hatten nur keine Technik das „abzulesen“

Prinzip Genomische SelektionAm Beispiel CF18


VaterA/G

MutterA/G

Wer bekommt zufälligdas gute A-Allel vom Vater

bzw. Mutter vererbt?

Mendelsche Regel: 25% A/A, 50% A/G, 25% G/G Aber wer ist was von den Vieren????

Sohn 1CF18 ?

Sohn 2CF18 ?

Sohn 3CF18 ?

Sohn 4CF18 ?

Prinzip Genomische SelektionAm Beispiel CF18


VaterA/G

MutterA/G

Durch Typisieren derDNA jedes Eberferkelsfinden wir es ganz früh

heraus !!!

den zur KB den schlachten

Sohn 1A/G

Sohn 2A/A

Sohn 3A/G

Sohn 4G/G

Genomische SelektionDie modernstes Zuchtwertschätzung

11.04.23 Strickhof Schweinetag 2013

Theo Meuwissen Ben Hayes Mike Goddard

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)

Wer hat‘s erfunden???60‘000 Typisierungschipfür 12 Tiere

13


Mit diesem Chip kann man die DNA von 12 Tieren

an jeweils 60‘000 Stellengleichzeitig ablesen

Kosten100 CHF / Tier


Das kommt im Prinzip aus dem Labor zurück 60‘000 einzelne Genotypen

Ist dieses Tier nun züchterisch gut oder schwach ???


Man typisiert zu Beginn viele Tiere,die schon möglichst genauekonventionelle Zuchtwerte

haben

Lernstichprobe

(KB-Eber, Sauen, etc.)

Mas

ttag

szun

ahm

en

Der Effekt von einem zusätzlichen „B“ an diesem Marker ist:+ 10g/Tag MTZ

Genomische SelektionErwartete 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 !


Genomische Selektiongenauere 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 wahrscheinlichgar nie für KB selektierte und somit gar nicht erst schwache Töchter erzeugt

Genomische Selektion Was macht die SUISAG?

Dr. Henning Luther, SUISAGStrickhof Schweinetag 2013

Genomische Selektionbeim 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


Etablierung Genomische Selektionbei 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 Routinebetriebbei SUISAG etablieren

zunächst: Edelschwein Mutterlinie


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 Sauenmit Würfen für die Lernstichprobe und die Zukunft


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 Sauendie schon mindestens 2 Würfe haben Für baldige Erweiterung Lernstichprobe

Rücksendung z.B. mit Sauenblatt nach Absetzen


Geplante erste Anwendung Edelschwein Kandidaten für KB


15 KB-Eber

100 NS-Eber2900 K-Sauen550

Elitepaarungen

480 Würfe

Würfe mit Aufzucht

M210

W360

460 M Ferkelzentral aufgezogen

40 Eber für KB

40E/J 450S/J

400neue Mütter/J

1440 W Ferkelin Betrieben aufgezogen

430 Jungsauen für Kernzucht weitere

Würfe für Aufzucht

1020 Jungsauen

für Kernzucht

840 M Ferkelverfügbar

300 neue Sauen/J

Beprobung Eberferkel nach Ankunft in zentraler Eberaufzucht SempachTypisierung Genomisch optimierter Zuchtwert nach Eigenleistungsprüfung

Gutes Kosten / Nutzenverhältnis, weil zukünftige KB-Eber Väter vieler Jungsauen

Selektion aufBasis GOZW

Für Ausbau Lernstichprobe

Natursprung ?

Durch Imputing Typisierungskosten senken

Bei einem Tier die DNA an 60‘000 SNP ablesen lassen kostet derzeit 100 CHF


GTCATAGCATTATTATTATTATTCAGGACCCGGATTTGGACGTTCCAAAGCTATAACCGGGCAGTATCGTAATAATAATAATAAGTCCTGGGCCTAAACCTGCAAGGTTTCGATATTGGCCC


Originale DNA-Sequenz des Tiers:

Typisierungsergebnis des 60‘000 Illumina Chips:

Was um Himmels willen ist nun auch noch „Imputing“ ???

Durch Imputing Typisierungskosten senken




Originale DNA-Sequenz des Vaters:

Typisierungsergebnis des 60‘000 Illumina Chips vom Vater (KB-Eber):


Typisierungsergebnis eines Nachkommen mit 6‘000 Chip (Kosten evtl. 50CHF):


Weil man alle 60‘000 SNP vom Vater kennt, weiss man über den Nachkommen:

Imputing

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 Chiptypisert sein (KB-Eber 60‘000 Chip typisieren!)

Dann kein/kaum Genauigkeitsverlust durch Imputing

6‘000 Chip (noch) nicht verfügbarKosten des Chips nicht bekannt aber 50CHF/Tier realistischRechenaufwand Imputing ist relativ hoch


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 aberauch mit 60‘000 Chip typisiert sein

Dann gleiche Genauigkeit wie bei KB-EbernNur dann Imputing der Nachkommen auch gut machbar


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


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


Fazit

Die SUISAG arbeite sich Schritt für Schritt in dieGenomische 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!


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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