Genomische Selektion in der Schweizer Schweinezucht

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Genomische Selektion in der Schweizer
Schweinezucht

• Dr. Henning Luther, SUISAG
• Strickhof Schweinetag 2013

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Zuchtwert Einschätzung des Genotyp
? nur das Erbgut können wir als Tierzüchter
durchSelektion verändern
? Die besseren Leistungen sinddann eine Folge
der Selektion
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

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Verlauf der RZW ZuchtwerteDie 33 ES KB-Eber des
Geburtsjahr 2005
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Was bedeutet das Bestimmheitsmass?
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Was bedeutet das Bestimmheitsmass?
Zuchtwerte schätzen ist ganz klar besser als
Roulette zu spielen! Sonst hätten wir ja
keinenZuchtfortschritt ABER Zuchtwerte sind
undbleiben Schätzwerte!
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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 Eigenleistungsprüfun
  g bzw.Nachkommenprüfung identische
  Zuchtwerte(innerhalb Vollgeschwister ist aber
  die Hälfte der gesamten genetischen Variation
  vorhanden!)

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Zwei ES Vollbrüder in der KB
BOBI 1 5785 BKE
BOND 1 5783 BKE
Geburt 24.8.2000 24.8.2000 Eintritt in
KB 14.5.2001 06.6.2001 LTZ (24.1.2001) 656
g/Tag 624 g/Tag RSD (24.1.2001) 9.2 mm 8.8
mm RZW (05.5.2001) 128 (29) lt gt 128
(29) PZW (05.5.2001) 121 (40) 116 (40)
RZW identisch!
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Zwei ES Vollbrüder in der KB
BOBI 1 5785 BKE
BOND 1 5783 BKE
Geburt 24.8.2000 24.8.2000 Eintritt in
KB 14.5.2001 06.6.2001 LTZ (24.1.2001) 656
g/Tag 624 g/Tag RSD (24.1.2001) 9.2 mm 8.8
mm RZW (05.5.2001) 128 (29) lt gt 128
(29) PZW (05.5.2001) 121 (40) 116 (40)
Geburt 24.8.2000 24.8.2000 Eintritt in
KB 14.5.2001 06.6.2001 LTZ (24.1.2001) 656
g/Tag 624 g/Tag RSD (24.1.2001) 9.2 mm 8.8
mm RZW (05.5.2001) 128 (29) lt gt 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)
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Zwei ES Vollbrüder in der KB
BOBI 1 5785 BKE
BOND 1 5783 BKE
Geburt 24.8.2000 24.8.2000 Eintritt in
KB 14.5.2001 06.6.2001 LTZ (24.1.2001) 656
g/Tag 624 g/Tag RSD (24.1.2001) 9.2 mm 8.8
mm RZW (05.5.2001) 128 (29) lt gt 128
(29) PZW (05.5.2001) 121 (40) 116 (40)
Geburt 24.8.2000 24.8.2000 Eintritt in
KB 14.5.2001 06.6.2001 LTZ (24.1.2001) 656
g/Tag 624 g/Tag RSD (24.1.2001) 9.2 mm 8.8
mm RZW (05.5.2001) 128 (29) lt gt 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 BOBIs DNA drin ! Wir
hatten nur keine Technik das abzulesen
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Prinzip Genomische SelektionAm Beispiel CF18
VaterA/G
Mutter A/G
Wer bekommt zufällig das gute A-Allel vom
Vaterbzw. Mutter vererbt?
Sohn 1 CF18 ?
Sohn 2 CF18 ?
Sohn 3 CF18 ?
Sohn 4 CF18 ?
Mendelsche Regel 25 A/A, 50 A/G, 25 G/G
? Aber wer ist was von den Vieren????
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Prinzip Genomische SelektionAm Beispiel CF18
VaterA/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
Sohn 4 G/G
den zur KB
den schlachten
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Genomische SelektionDie modernstes
Zuchtwertschätzung
Wer hats erfunden???
60000 Typisierungschip für 12 Tiere
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)

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Mit diesem Chip kann man die DNA von 12
Tieren an jeweils 60000 Stellen gleichzeitig
ablesen
Kosten ?100 CHF / Tier
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Das kommt im Prinzip aus dem Labor zurück ?
60000 einzelne Genotypen Ist dieses Tier nun
züchterisch gut oder schwach ???
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Man typisiert zu Beginn viele Tiere, die schon
möglichst genauekonventionelle Zuchtwerte
haben ? Lernstichprobe (KB-Eber, Sauen, etc.)
Masttagszunahmen
Der Effekt von einem zusätzlichen B an diesem
Marker ist 10g/Tag MTZ
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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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 !

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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 wahrscheinlich gar nie für KB
selektierte und somit gar nicht erst schwache
Töchter erzeugt
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Genomische Selektion Was macht die SUISAG?

• Dr. Henning Luther, SUISAG
• Strickhof Schweinetag 2013

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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

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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

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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 Sauenmit
  Würfen für die Lernstichprobe und die Zukunft

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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 Sauendie schon
  mindestens 2 Würfe haben
• Für baldige Erweiterung Lernstichprobe
• Rücksendung z.B. mit Sauenblatt nach Absetzen

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Geplante erste Anwendung? Edelschwein Kandidaten
für KB
Für Ausbau Lernstichprobe
Natursprung ?
Selektion auf Basis GOZW

• 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 60000 SNP ablesen
  lassen kostet derzeit ?100 CHF

Originale DNA-Sequenz des Tiers
GTCATAGCATTATTATTATTATTCAGGACCCGGATTTGGACGTTCCAAAG
CTATAACCGGG CAGTATCGTAATAATAATAATAAGTCCTGGGCCTAAAC
CTGCAAGGTTTCGATATTGGCCC
Typisierungsergebnis des 60000 Illumina Chips
GTCATAGCATTATTATTATTATTCAGGACCCGGATTTGGACGTTCCAAAG
CTATAACCGGG CAGTATCGTAATAATAATAATAAGTCCTGGGCCTAAAC
CTGCAAGGTTTCGATATTGGCCC
Was um Himmels willen ist nun auch noch
Imputing ???
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Durch Imputing Typisierungskosten senken
Originale DNA-Sequenz des Vaters
GTCATAGCATTATTATTATTATTCAGGACCCGGATTTGGACGTTCCAAAG
CTATAACCGGG CAGTATCGTAATAATAATAATAAGTCCTGGGCCTAAAC
CTGCAAGGTTTCGATATTGGCCC
Typisierungsergebnis des 60000 Illumina Chips
vom Vater (KB-Eber)
GTCATAGCATTATTATTATTATTCAGGACCCGGATTTGGACGTTCCAAAG
CTATAACCGGG CAGTATCGTAATAATAATAATAAGTCCTGGGCCTAAAC
CTGCAAGGTTTCGATATTGGCCC
Typisierungsergebnis eines Nachkommen mit 6000
Chip (Kosten evtl. 50CHF)
GTCATAGCATTATTATTATTATTCAGGACCCGGATTTGGACGTTCCAAAG
CTATAACCGGG CAGTATCGTAATAATAATAATAAGTCCTGGGCCTAAAC
CTGCAAGGTTTCGATATTGGCCC
Imputing
Weil man alle 60000 SNP vom Vater kennt, weiss
man über den Nachkommen
GTCATAGCATTATTATTATTATTCAGGACCCGGATTTGGACGTTCCAAAG
CTATAACCGGG CAGTATCGTAATAATAATAATAAGTCCTGGGCCTAAAC
CTGCAAGGTTTCGATATTGGCCC
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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 60000
  Chiptypisert sein (KB-Eber 60000 Chip
  typisieren!)
• Dann kein/kaum Genauigkeitsverlust durch Imputing
• 6000 Chip (noch) nicht verfügbar
• Kosten des Chips nicht bekannt aber 50CHF/Tier
  realistisch
• Rechenaufwand Imputing ist relativ hoch

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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
  aberauch mit 60000 Chip typisiert sein
• Dann gleiche Genauigkeit wie bei KB-Ebern
• Nur dann Imputing der Nachkommen auch gut machbar

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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

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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
  etwashöherer Zuchtfortschritt
• Vermutlich weniger Zuchtwert-Abstürze bei KB-Ebern

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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!

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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