La preservazione di piccole popolazioni. Considerazioni di genetica Francesco M. Fusi

La preservazione di piccole La preservazione di piccole popolazioni. popolazioni.

Considerazioni di geneticaConsiderazioni di geneticaFrancesco M. FusiFrancesco M. Fusi

Associazione Italiana Knabstrupper

I CromosomiI Cromosomi

La Strada: La posizione del cromosomaI lati della strada: Le due copie di cromosomiI numeri civici: i geniIl tipo di casa che può essere ad un numero civico: gli alleli

1 2 3 4 5

Le frequenze genotipiche non variano tra generazioni

La legge di Hardy-Weinberg:

Quando una popolazione di animali è ampia abbastanza e può avvenire

L’accoppiamento casuale

Opposto di selezione


Parentela La parentela descrive la porzione di

genotipo che due animali hanno in comune

I geni in comune determinano la similitudine tra animali

Se i geni in comune hanno un effetto diretto sul fenotipo, si parla di effetto di addizione


Parentela additiva

(aiJ)

PROPORZIONE DI

Geni comuni tra due animaliEffetti genetici connessi


Parentela

Genitori-Figli: aiJ ½

Nonni-Nipoti: aiJ ¼

Fratelli pieni: aiJ ½

Mezzi Fratelli: aiJ ¼

Gemelli Identici: aiJ 1


Inbreeding

Inbreeding è la proporzione di geni presenti in stato omozigote secondo le modalità

mendeliane di ereditarietà


Inbreeding è la produzione di animali da membri strettamente correlati della stessa

famiglia

Specie a rischio Per evitare la scomparsa di una specie,

c’è la necessità di usare tutti i geni presenti nella popolazione restante, limitando la selezione, usando tutti gli animali per la riproduzione, possibilmente con lo stesso numero di maschi e femmine

Ciò non può essere fatto per le specie domestiche, dove c’è la necessità di mettere a fuoco certe caratteristiche, cioè fare selezione


Stud Books


APERTO

Lo stud-book accetta individui di razze correlate e/o con simili caratteristiche anche se non hanno una genealogia riconosciuta

nella razza

Stud Books


CHIUSO

Lo stud-book accetta solo animali di genealogia conosciuta e registrata della

razza stessa

Il Pedigree Un’analisi del pedigree permette di

calcolare, sulla base della vicinanza genetica dei genitori, il grado di inbreeding

L’uso di alcuni sistemi semplici permette di valutare rapidamente le bloodlines di un animale (per esempio se tutti i figli di un soggetto hanno il nome iniziante con la stessa lettera di un genitore)


Il Coefficiente di Consanguineità: F

E’ la probabilità che, scegliendo casualmente un gene in due individui, questo gene sia identico nei due individui

Il coefficiente di consanguineità di due individui i and j (Fij) è uguale al coefficiente di consanguineità della progenie di i X j


Il Coefficiente di Consanguineità: F


La valutazione dell’ inbreeding Ci sono due metodi per valutare il

coefficiente di imbreedingIl Metodo di Wright Il Metodo Tabulare

Entrambi permettono di valutare per ogni animale la percentuale di omozigosi


Inbreeding and Linebreeding

The linebreeding è un Metodo di accoppiamento che ha lo scopo di che ha lo scopo di

MINIMIZZARE

Gli effetti negativi dell’ inbreedingGli effetti negativi dell’ inbreeding Cercando di ottenere in omozigosi i Cercando di ottenere in omozigosi i

caratteri desiderati o alcuni geni voluticaratteri desiderati o alcuni geni voluti Evitando i “geni cattivi”Evitando i “geni cattivi”


Piccole Popolazioni e inbreeding


In una razza con un numero limitato di riproduttori, il coefficiente di

consanguineità

F varia attraverso le generazioni a seconda

del metodo di selezione utilizzato


Se ci sono accoppiamenti casuali l’aumento di consanguineità (F) per ogni

generazione è

1/(2N)

N è il numero di riproduttori usato ogni generazione


Piccole Popolazioni e inbreedingL’aumento di consanguineità nella popolazione è inversamente proporzionale al numero di riproduttori effettivi

In tutte le popolazioni esiste con il tempo un incremento di consanguineità



La situazione ideale perMINIMIZZARE

l’aumento di consanguineità è:Accoppiamento casualeNo selezioneStesso numero di maschi e femmine


Piccole popolazioni e inbreeding

Ne

E’ il numero effettivo di riproduttori

Ne

Può modificare il coefficiente di consanguineità F ogni generazione


Piccole popolazioni e inbreeding

ModificanoNe

Un numero differente di maschi e femmine

Il successo riproduttivo( e.g., la selezione per morfologia o attitudine)


Strategie per ridurre l’inbreeding in piccole popolazioni

Rendere massimo il rapporto Ne/N Ridurre al massimo la consanguineità nel parco

riproduttori Minimizzare la consanguineità in ogni singolo

accoppiamento Modificare l’intervallo tra generazioni In caso di selezione, usare indici complessi di

consanguineità e valore genetico


Massimizzare il rapporto Ne/N

Il numero di maschi dovrebbe essere il più alto possibile, idealmente simile al numero di femmine.

M=F Il numero di monte per ciascun maschio

dovrebbe essere simile


Ridurre al massimo la consanguineità nel parco

riproduttori

I soggetti usati per riproduzione vengono scelti tenendo conto della bassa

consanguineità


Minimizzare la consanguineità nel parco riproduttoriLa formula del calcolo è

¼ f (1) + ½ f (3) + ¼ f (2)

f (1), f (2) e f(3) sono la consanguineità media rispettivamente tra maschi, femmine

e maschi nei confronti di femmine nella stessa generazione


Minimizzare la consanguineità in ogni accoppiamento

ottenuta

EVITANDO

L’accoppiamento tra animali con stretta consanguineità


Modificare l’intervallo generazionale

L’uso di seme congelato permette l’uso di vecchio materiale genetico, riducendo il F

per ogni anno

Andare indietro con i geni


Fare selezione sulla base di indici composti genetico-attitudinali

Il progresso genetico (G)

È inversamente proporzionale al numero di riproduttori

E’ direttamente proporzionale all’incremento di consanguineità


Fare selezione sulla base di indici composti genetico-attitudinali

G e F devono essere bilanciati

La depressione da inbreeding (D) danneggia il progresso genetico

G – (D x F)


Cosa è una razza?

E’ una popolazione di animali che hanno le seguenti caratteristiche:

Sono omogenei e hanno in comune gli aspetti che definiscono la razza

Possono con costanza generare soggetti con le stesse caratteristiche


Strategie per allevare L’obiettivo è bilanciare l’inbreeding e la

corretta selezione


La mancanza di selezione garantisce il massimo di differenza genetica

La selezione estrema porta alla migliore espressione di alcuni geni desiderati ma deve fare i conti con la depressione da inbreeding

Strategie per allevare

INBREEDING

L’uso di animali a stretta consanguineità(figlio x madre, padre x figlia, fratelli pieni)



LINEBREEDING

Un soggetto è accoppiato a parenti non stretti

fino alla quinta generazione(consanguineità da ¼ a 1/64 )



OUTBREEDING

L’uso di animali omogenei della stessa razza

privi di parentela tra loro nelle prime cinque generazioni



OUTCROSSING

Un animale di una razza differente è usato per l’incrocio

Il prodotto risultante è chiamato F1


Stud-book aperto

Uno stud-book aperto accetta incroci con soggetti di una o diverse altre razze

i prodotti sono inseriti nel main book senza alcun limite riproduttivo


Stud-book aperto

RISCHI La perdita della razza (non più animali

omogenei o che trasmettano le stesse caratteristiche)

La trasformazione di una razza in una varietà di un’altra razza


Stud-book aperto

VANTAGGI

Permette la sopravvivenza di una razza con un numero realmente piccolo di animali, per allargare il genetic pool e evitare l’ inbreeding


Stud-book aperto Dopo generazioni, la razza non è più una razza:

è un registro di cavalli

La maggior parte dei warmlood europei non appartengono a razze ma registi di cavalli selezionati per le loro performances

Se si fosse scelto di mantenere lo stud-book dei knabstrupper aperto, ben presto la razza sarebbe scomparsa, sostituita da un registro di cavalli maculati


Uno stud-book parzialmente chiuso: la scomparsa degli

Appaloosa In teoria gli appaloosa hanno uno stud-

book parzialmente chiuso: possono essere incrociati solo con arabi, purosangue e quarter horses

Con tempo, la perdita di controllo degli incroci con il quarter horses ha reso la razza una “varietà colorata di quarter horses” (the vanishing breed)


Uno stud-book chiuso

RISCHI Determinare un inbreeding eccessivo

Se la popolazione di animali Ne è troppo ridotta, c’è una depressione (riduzione di statura e fertilità, diminuite performances )


Uno stud-book chiuso

VANTAGGI

Se il numero Ne è alto, è possibile e più facile ricorrere al linebreeding per l’eccellenza, cioè la selezione di caratteristiche desiderate


Uno stud-book completamente chiuso: la lezione dei Lipizzani

Una razza ben definita creata a partire da un ampio parco fattrici e pochi stalloni

La selezione è stata effettuata a partire da: tipi omogenei

colore grigioperformance in alta scuola


Uno stud-book completamente chiuso: la lezione dei Lipizzani

Gli stalloni sono chiamati con il nome del padreLe fattrici sono chiamate con il nome della madreGli stalloni con le migliori performances sono usati per la riproduzione

Ogni stallone ha un numero limitato di fattrici ogni anno (per distribuire con equità i geni)


Uno stud-book chiuso con parziali aperture: The Trakehner Lo stud-book accetta solo

ARABI (Shagya) o PUROSANGUE

Scelti da una commissione di esperti E’ una razza “reale” La selezione è fatta usando il line-

breeding e l’ outbreeding


Uno stud-book chiuso con parziali aperture: The Trakehner

Outcrossing occasionali di alta qualità

Nessun allevatore oserebbe accoppiare il risultato di tale incrocio con un altro incrocio, o un arabo o un purosangue, ma solo con un Trakehner puro

Viene cioè usato il Sistema F1-R1


Uno stud-book chiuso o aperto? Una razza deve avere caratteristiche che

la differenziano dalle altre

Uno stud-book aperto rende impossibile l’ottenimento di una popolazione di animali omogenei

Uno stud-book completamente chiuso ha rischio con il tempo della depressione da inbreeding


La legge di Haldane

Gli ibridi tra due razze sono generalmente molto attrattivi

Fenotipicamente di solito mostrano il meglio delle due razze di origine (legge del lussureggiamento degli ibridi)


Animali F1

Gli F1 sono di solito molto attraenti

Ma essi difficilmente possono riprodurre le loro caratteristiche

Avranno una serie di figli diversi, non omogenei tra loro


L’incrocio F1 x F1 Se un gene è AA in una razza e aa in un’altra

razza, gli F1 saranno tutti Aa


Genitori AA aa

Gameti A a

F1 Aa

L’incrocio F1 x F1 Facendo l’incrocio F1 x F1, avremo 25%

AA, 25% aa, e 50% Aa


F1 Aa Aa

Gameti A a A a

F2 AA Aa aA aa

L’incrocio F1 x F1 Se estendiamo lo stesso calcolo a tutti i

geni presenti nel DNA, otterremo individui, chiamati F2, molto diversi l’uno dall’altro


L’ incrocio F1- purebred Se usiamo il reincrocio F1- purebred,

otteniamo invece individui, chiamati R1 R1 avranno: 75% dei geni della razza di origine

25% di “nuovi geni”

mai in omozigosi ma sempre in eterozigosi


Il sistema F1-R1Il sistema F1-R1E’ possibile ottenere soggetti omogenei, E’ possibile ottenere soggetti omogenei,

che sanno riprodurre le proprie che sanno riprodurre le proprie caratteristichecaratteristiche


Uno stud-book parzialmente chiuso

Accetta incroci con altre razze in modo limitato e regolamentato

Stette regole per l’utilizzo successivo degli incroci, cioè l’ uso di soggetti F1, solo per produrre animali R1


Quale futuro per i Knabstrupper?

Obiettivi: Un cavallo maculatoUn cavallo maculato Con una eredità comuneCon una eredità comune Con un buon carattereCon un buon carattere Con buone performances Con buone performances


Quale futuro per i Knabstrupper?Possibilità

Lo stud-book apertoPuò rapidamente permettere di ottenere ottimi performers

ma renderebbe la razza una varietà colorata di warmblood, senza le caratteristiche distintive della razza

E’ sufficiente il colore per definire una razza?



Uno stud-book completamente chiuso Partendo da un numero così basso di

animali Ne (non animali N), porterebbe con il tempo ad un eccessivo inbreeding, con la “depressione da inbreeding”

Il rischio è avere con il tempo ben colorati soggetti, che sono inutili per la loro brutta morfologia o limitata abilità sportiva.



Uno stud-book parzialmente chiuso con precise regole di selezione

Accettazione di cross breedings per un periodo ben stabilito fino all’ottenimento di un numero

sufficiente di linee femminili

L’uso del sistema F1-R1 per gli incroci



Uno stud-book parzialmente chiuso con precise regole di selezione

Quando si ottengono sufficienti linee femminili

Chiudere lo stud-book

Accettando solo un numero limitato di eccezionali riproduttori per l’incrocio


Knabstrupper Pony of Type IKnabstrupper Pony of Type I(sport ponies)(sport ponies)

L’uso di sport ponies per l’approccio L’uso di sport ponies per l’approccio all’equitazione dei ragazzi è sempre più all’equitazione dei ragazzi è sempre più diffuso.diffuso.

La maggior parte degli stud-books di La maggior parte degli stud-books di warmblood europei stanno creando warmblood europei stanno creando sezioni per gli sport ponies (135-148 cm)sezioni per gli sport ponies (135-148 cm)



Dal 1986 solo Dal 1986 solo seisei pony stallions di tipo I sono stati pony stallions di tipo I sono stati approvati con performance test (KNN 101, KNN approvati con performance test (KNN 101, KNN 104, KNN 114, KNN 124, KNN 152 and KNN 104, KNN 114, KNN 124, KNN 152 and KNN 159), e 159), e novenove hanno ottenuto una approvazione hanno ottenuto una approvazione temporanea.temporanea.



Il numero di pony di tipo I è decisamente Il numero di pony di tipo I è decisamente troppo basso per permettere un troppo basso per permettere un programma di selezioneprogramma di selezione


Strategie per allargare il pool Strategie per allargare il pool genetico nei type I ponygenetico nei type I pony

- Promuovere l’accoppiamento di fattrici - Promuovere l’accoppiamento di fattrici knabstrupper basse con pony type I, II and knabstrupper basse con pony type I, II and IIIIII

- Usare piccoli stalloni da utilizzare su - Usare piccoli stalloni da utilizzare su fattrici pony (anche selezionare stalloni alti fattrici pony (anche selezionare stalloni alti 149-155 cm, da giudicare e approvare 149-155 cm, da giudicare e approvare solo per la produzione di pony)solo per la produzione di pony)


GrazieGrazie

La preservazione di piccole popolazioni. Considerazioni di genetica Francesco M. Fusi

Documents

Transcript of La preservazione di piccole popolazioni. Considerazioni di genetica Francesco M. Fusi