Forschungsprojekte
InGeniS

Piétrain-Eber Metzel, Foto: Bayern Genetik

Piétrain-Eber Metzel
Foto: Bayern Genetik

Integrierte genomische Forschung und Anwendung in der bayerischen Schweinezucht (InGeniS)

In diesem Forschungsprojekt sollen gleichzeitig eine Routine für die Nutzung der genomischen Selektion beim Schwein in Bayern aufgebaut werden und wichtige Forschungsarbeiten zu Merkmalen durchgeführt werden, die sich bisher als schwierig bzw. sehr kostenaufwendig dargestellt haben. Hierzu gehören insbesondere die Bereiche Anomalien und Ebergeruch.

Ziele

Ziel des vorliegenden Vorhabens ist es, ein routinemäßig einsetzbares Zuchtwertschätzverfahren für die genomische Selektion unter Einbeziehung der Rasse Piétrain aufzubauen inklusive der dazugehörigen Logistik. Ein zweites und gleichrangiges Ziel ist die Durchführung genomweiter Assoziationsstudien auf der Basis von imputierten Sequenzinformationen für die Rassen Deutsche Landrasse und Piétrain.
Die züchterische Bekämpfung von Erbfehlern ist ohne direkte Gentests auf Dauer aussichtslos. Bisherige Forschungsarbeiten zur Aufklärung des Erbgangs von Anomalien in Schweinepopulationen blieben ohne praktisch nutzbare Erfolge. Die genomischen Möglichkeiten verpflichten uns jedoch zur weiteren Forschung, wenn wir die gesellschaftlichen Erwartungen an eine ethisch vertretbare Tierhaltung nachhaltig erfüllen wollen. Eine ähnliche Situation findet sich bei anderen züchterisch schwierigen Merkmalen, wie z.B. dem Ebergeruch.

Methoden

Erstmals sollen in der Schweinezucht systematisch die DNA-Sequenzen von den 30 wichtigsten Gründervätern der beiden Hauptrassen erstellt werden. Die Algorithmen für die Tierauswahl müssen für die Situation beim Schwein angepasst werden, sind aber grundsätzlich verwendbar. Da eine genomweite Assoziationsstudie wesentlich mehr Tiere (Phänotypen) verlangt als die 30 Gründer liefern können, werden die 60K-Genotypen von je 2.400 Tieren der Rassen Piétrain und Deutscher Landrasse auf die Sequenz hochgerechnet. Genomweite Assoziationsstudien haben sich als hocheffizientes Werkzeug zur Entschlüsselung kausaler Ursachen genomischer Variation erwiesen. Dieser Ansatz soll nunmehr auch auf das Schwein übertragen werden, hier erstmals mit hochdichten SNP-Informationen. Dabei wird die Analyse sowohl klassische Leistungsprüfungsmerkmale umfassen als auch innovative Merkmale wie Anomalien.
Insgesamt werden 2.400 Piétrain-Genotypen erstellt. Diese sollen alle aktuellen Besamungseber und die wichtigsten Besamungseber aus den Jahrgängen 2007 bis 2012 umfassen. Die Auswahl erfolgt derart, dass einerseits auf eine möglichst hohe Sicherheit der Zuchtwertschätzung geachtet wird, andererseits aber vorrangig Eber ausgewählt werden, die auch in der Reinzucht Nachkommen erzeugt haben oder zu solchen Ebern eng verwandt sind. Die Typisierung wird ausgehend von den Rückstellproben der MHS-Untersuchung im Labor der GeneControl GmbH durchgeführt. Es soll eine Genomische Zuchtwertschätzung nach der Single-Step Methode implementiert werden. Zuchtplanungsrechnungen sollen die praktische Einführung der genomischen Selektion beim Schwein in Bayern vorbereiten. Auf diesem Gebiet sind zahlreiche theoretische und praktische Fragen zu untersuchen bzw. zu regeln.

Ergebnisse

Zum 01.07.2016 ergibt sich der folgende Stand des Arbeitsprogramms:
Die Sequenzierung der 60 ausgewählten Gründertiere ist abgeschlossen. Erste Versuche, die Chipdaten des Illumina PorcineSNP60K BeadChip auf die Sequenzdaten zu imputieren waren auf Grund der geringen Abdeckung des Chips mit hohen Fehlerraten verbunden. Die Qualität der imputierten Genotypen war nicht für eine genomweite Assoziationsstudie geeignet.
Deshalb wurden stattdessen genomweite Assoziationsstudien mit den 2.279 genotypisierten Piétrains und 42.082 SNPs durchgeführt. Als Phänotypen dienten Zuchtwerte aus der Routine-Zuchtwertschätzung für die Merkmale der Mast- und Schlachtleistung. Insgesamt konnten sieben genomweit signifikante QTL auf sechs Chromosomen identifiziert werden (Flossmann et al., 2015). Die durchgeführten Assoziationsstudien mit den Daten der Anomalienerfassung zeigten erste Tendenzen, die weiter verfolgt werden sollten. In einer weiteren Auswertung konnte ein Genort identifiziert werden, der bei weiblichen Tieren im homozygoten Zustand eine Entwicklungsstörung des Uterus verursacht (Flossmann et al. 2016).
Aus Zeitgründen wurde im Dezember 2015 zuerst ein Two-Step-Verfahren für die genomische Zuchtwertschätzung umgesetzt (Erbe et al., 2016). Diese Zuchtwerte hatten noch inoffiziellen Charakter und standen nur den Züchtern und Besamungsorganisationen zur Verfügung. Mitte Mai 2016 hat die One-Step-Zuchtwertschätzung die konventionelle Zuchtwertschätzung bei der Rasse Piétrain als Routine-System abgelöst und wird nun einmal wöchentlich durchgeführt. Alle veröffentlichen Zuchtwerte für Piétrain-Tiere sind seitdem genomisch optimierte Zuchtwerte. Neu genotypisierte Tiere, v.a. Kandidaten, werden einmal im Monat neu in das System eingebracht.
Zuchtplanungsrechnungen haben gezeigt, dass sich durch die Kombination von genomischer Selektion für Jungeber und Jungsauen in Kombination mit einer Erhöhung des Anteils Jungeberbesamungen 30 Prozent mehr Zuchtfortschritt erzielen lassen (Haberland et al, 2016). Den höheren Kosten des genomischen Schemas steht im Vergleich zum konventionellen Schema jedoch auch ein deutlich höherer Züchtungsertrag gegenüber. Mit der genomischen Variante und einem Anteil von 40 Prozent Jungeberbedeckungen kann der Züchtungsertrag um 23 Prozent gesteigert werden.
Detaillierte Ergebnisse wurden in zahlreichen Vorträgen und Veröffentlichungen präsentiert.

Veröffentlichungen

  • Flossmann, G., Pausch, H.; Seichter, D.; Ruß, I.; Dodenhoff, J.; Götz, K.-U.; Fries, R. (2015): Genomweite Assoziationsstudien in der bayerischen Piétrain-Population. Tagungsband DGfZ-/GfT-Vortragstagung.
  • Erbe, M., Dodenhoff, J., Götz, K.-U. (2016): Genomische Selektion beim Schwein in Bayern. Tagungsband 10. Schweine-Workshop Uelzen 2016.
  • Haberland, A., Dodenhoff, J., Götz, K.-U. (2016): Untersuchungen zur Wirtschaftlichkeit der genomischen Selektion beim bayerischen Piétrainschwein. Tagungsband 10. Schweine-Workshop Uelzen 2016.
  • Flossmann, G., Pausch, H.,Wurmser, C., Dahinten, G., Götz, K.-U., Seichter, D., Ruß, I., Fries, R. (2016): Identifizierung der für unterentwickelte Uteri verantwortlichen Mutation bei der Deutschen Landrasse. Tagungsband DGfZ-/GfT-Vortragstagung.
Projektinformation
Projektleitung: Prof. Dr. Kay-Uwe Götz
Projektbearbeiter: G. Flossmann, J. Dodenhoff, M. Erbe, A. Haberland
Laufzeit: 01.01.2014 bis 30.06.2017
Finanzierung: Tierzuchtforschung e.V., Bayerisches Staastministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten,
Erzeugergemeinschaft und Züchtervereinigung für Zucht- und Hyridschweine in Bayern w.V. (EGZH),
Besamungsverein Neustadt/Aisch e.V., Bayern-Genetik GmbH
Projektpartner: LfL-Institut für Tierzucht, Lehrstuhl für Tierzucht der TUM, Tierzuchtforschung e.V., LKV Bayern
Förderkennzeichen/Fördernummer: A/14/13