Zukunftswege

Fleckviehkühe im Stall (Foto: Max Riesberg)

Foto: Max Riesberg

Projekt zur Weiterentwicklung genomischer Zuchtwertschätzverfahren und Entwicklung von Strategien zur Integration genomischer Zuchtwerte in das Zuchtprogramm beim Deutschen Fleckvieh und Braunvieh.

Ziele

Die genomische Selektion bei Fleckvieh und Braunvieh ist im Rahmen verschiedener gemeinschaftlicher Forschungsprojekte entwickelt worden und wurde im Laufe des Jahres 2011 in die Zuchtpraxis bei Fleckvieh und Braunvieh eingeführt. Mit dem Projekt Zukunftswege sollen die rasanten technischen und methodischen Entwicklungen auf dem Gebiet der genomischen Selektion begleitet und in Verbindung mit zahlreichen Fragestellungen zur Weiterentwicklung der nationalen Verfahren bearbeitet werden. Bei den Fragestellungen zur Nutzung von verschiedenen SNP-Chipdaten, der Weiterentwicklung von genomischen Zuchtwertschätzverfahren und der Nutzung von weiblichen Tieren in der genomischen Lernstichprobe stehen die Umsetzung der Erkenntnisse in die nationalen Zuchtprogramme im Vordergrund.

Methode

Die Arbeiten werden basierend auf dem Genotypenpool der gemeinsamen Zuchtwertschätzung von Deutschland und Österreich für die Rassen Braunvieh und Fleckvieh durchgeführt.

Bei den methodischen Arbeiten an der genomischen Zuchtwertschätzung werden verschiedene Fragestellungen zur Erweiterung des Routine GBLUP-Verfahrens überprüft:

  1. spezielle Berücksichtigung von heterogenen Basispopulationen
  2. Nutzung von Genotypen anderer SNP-Dichten (niedrig vs. Standard vs. hoch)
  3. Nutzung von Kuhgenotypen in der genomischen Lernstichprobe
Die Bewertung der Ergebnisse erfolgt mit Hilfe von Validierungsstudien, in denen die Vorhersagequalität der Verfahren beurteilt werden kann. Neben den Arbeiten an vorliegenden Genotypen wird zur Frage der Nutzung von Kuhgenotypen eine umfangreiche Simulationsstudie durchgeführt.

Ergebnisse

Die Ergebnisse zu den bisher behandelten Fragestellungen werden in den unten aufgeführten Veröffentlichungen detailliert beschrieben.
Zusammenfassend zum aktuellen Stand:
Die Ergebnisse zur Struktur der vorliegenden Rassen und die damit verbundene Möglichkeit einer Berücksichtigung von heterogenen Basispopulationen zeigen Vorteile bei der Bearbeitung von distinkten Subpopulationen am Beispiel der Rasse Braunvieh (Plieschke et al., 2014b, 2014c, 2015a).
Die Arbeiten zur Nutzung von hochdichten SNP-Genotypen in der genomischen Zuchtwertschätzung zeigen nur geringe Vorteile im Vergleich zu den aktuell genutzten Standard 50k SNP-Genotypen (Pimentel et al., 2014). Die Möglichkeiten zur Sequenzimputation werden durch die vorliegenden hoch dichten Genotypen deutlich verbessert (Pausch et al., 2013). Durch das Verfahren der Imputation können niedrig dichte SNP-Chipdaten auf den Standard-Chip hochgerechnet werden (Plieschke et al., 2014a). Diese Imputation geht jedoch mit einer Verzerrung von Zuchtwerten bei Spitzentieren einher (Pimentel et al., 2015).
Die bisherigen Ergebnisse zu den Arbeiten mit sogenannten Single-Step GBLUP Verfahren, bei denen die genotypisierten Tiere direkt in die konventionellen Zuchtwertschätzverfahren einbezogen werden sehen vielversprechend aus und werden exemplarisch bei Exterieurmerkmalen getestet (Pimentel et al., 2016).
Ergebnisse der Simulationsstudien zur systematischen Nutzung von Kuhgenotypen in der Lernstichprobe zeigen deutlich positive Effekte auf die Vorhersagequalität der genomischen Zuchtwerte (Edel et al. 2016a, Plieschke et al. 2015c, 2016a, 2016b, 2016c). Die Simulationsergebnisse zeigen jedoch deutlich, dass die Töchterauswahl zufällig erfolgen muss und nicht aus selektierten besseren Töchtern bestehen darf, da ansonsten Verzerrungen bei der Schätzung der genomischen Zuchtwerte auftreten.
Die Erkenntnisse aus der Simulationsstudie wurden im Rahmen einer einberufenen länderübergreifenden Arbeitsgruppe mit Zuchtverbänden, Besamungsstationen und Rassedachverbänden im Juni 2016 vorgestellt. Die Möglichkeiten einer Umsetzung im Rahmen der länderübergreifenden Genomischen Selektion werden aktuell erarbeitet.

Veröffentlichungen

  • Edel et al. (2016a): Short communication: The effect of genotyping cows to improve the reliability of genomic predictions for selection candidates. Journal of Dairy Science.
  • Edel et al. (2016b): Gene Dropping A – Avoiding classical computations of the numerator relationship matrix. 67th EAAP Annual Meeting, Belfast, Nordirland.
  • Pausch et al. (2013): Imputation of high-density genotypes in the Fleckvieh cattle population. Genetic Selection Evolution.
  • Pimentel et al. (2014): Use of high density genotypes in genomic selection. Interbull Bulletin, Jahrestagung Berlin.
  • Pimentel et al. (2015): How imputation errors bias genomic predictions. Journal of Dairy Science.
  • Pimentel et al. (2016): Über die Skalierung der H-Matrix in Single-Step Analysen. Vortragstagung der DGfZ und GfT, Hannover.
  • Plieschke et al. (2014a): Imputation von SNP-Genotypen mit den Programmen FImpute und findhap. Züchtungskunde.
  • Plieschke et al. (2014b): Influence of Foreign Genotypes on Genomic Breeding Values of National Candidates in Brown Swiss. 10th World Congress on Genetics Applied to Livestock Production, Vancouver, Kanada.
  • Plieschke et al. (2014c): Ansätze zur Berücksichtigung heterogener Basispopulationen in der genomischen Zuchtwertschätzung. Vortragstagung der DGfZ und GfT, Dummerstorf.
  • Plieschke et al. (2015a): A simple method to separate base population and segregation effects in genomic relationship matrices. Genetic Selection Evolution.
  • Plieschke et al. (2015b): Equivalence of genomic breeding values and reliabilities estimated with SNP-BLUP and GBLUP. 66th EAAP Annual Meeting, Warschau, Polen.
  • Plieschke et al. (2015c): Strategische Genotypisierung von Kuhgruppen zur Steigerung der Sicherheiten genomischer Zuchtwerte. Vortragstagung der DGfZ und GfT, Berlin.
  • Plieschke et al. (2016a): Simulationsstudie zu strategischen Genotypisierung von Töchtergruppen beim Fleckvieh. Vortragstagung der DGfZ und GfT, Hannover.
  • Plieschke et al. (2016b): Systematic genotyping of groups of cows to improve genomic estimated breeding values of selection candidates. Genetic Selection Evolu-tion.
  • Plieschke et al. (2016c): Systematic genotyping of randomly sampled cows to improve reliability of GBVs of young selection candidates. 67th EAAP Annual Meeting, Belfast, Nordirland.
  • Pohlmann et al. (2016): Untersuchungen zur Streuung von Zuchtwerten beim Fleckvieh. Züchtungskunde.
Projektinformation
Projektleitung: Dr. Reiner Emmerling
Projektbearbeiter: Laura Plieschke, Dr. Christian Edel, Dr. Reiner Emmerling, Dr. Eduardo Pimentel
Laufzeit: 01.11.2012 bis 31.10.2017
Finanzierung: Arbeitsgemeinschaft Süddeutscher Rinderzucht- und Besamungsorganisationen e.V.
Projektpartner: Landeskuratorium der Erzeugerringe für Tierische Veredelung in Bayern e.V. (LKV), als Betreiber der Genomdatenbank