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Genomische Selektion beim Schwein
Bei der Genomischen Zuchtwertschätzung handelt es sich um ein Verfahren, mit dem man den Zuchtwert eines Tieres schätzen kann, selbst wenn man nichts weiter als seinen Genotyp kennt. Ein solcher Zuchtwert, der z.B. bereits für ein Ferkel geschätzt werden könnte, hätte eine deutlich höhere Sicherheit als der Pedigreezuchtwert. Damit könnten wesentlich genauer als heute Selektionsentscheidungen zwischen Kandidaten getroffen werden, ohne Eigen- oder Nachkommenleistungen abwarten zu müssen. Dieser Zeitgewinn ist besonders bei Fruchtbarkeitsmerkmalen von großem Interesse.
Der Genomische Zuchtwert eines Tieres ist kein Ersatz des bisher verwendeten BLUP-Zuchtwerts. Genau genommen handelt es sich dabei um einen genomisch optimierten BLUP-Zuchtwert, bei dessen Schätzung neben den bisherigen Leistungen der Genotyp des Kandidaten berücksichtigt wird. Daher kann die Genomische Selektion bzw. die Genomische Zuchtwertschätzung weder die Leistungsprüfung noch die traditionelle Zuchtwertschätzung ersetzen. Sie kann aber das Generationsintervall erheblich verkürzen und dem Eberzüchter Aufzuchtkosten ersparen.
In der Rinderzucht ist die Genomische Selektion bereits ein fester Bestandteil der Zuchtprogramme. Bei Fleckvieh und Braunvieh liegt die Anerkennung des Verfahrens durch ICAR vor, und die genomisch optimierten Zuchtwerte sind offiziell. Beim Schwein bestehen jedoch gegenüber dem Rind zahlreiche, u.a. in der Zuchtstruktur begründete wesentliche Unterschiede (kleine Populationen, wenige männliche Tiere mit sicher geschätzten Zuchtwerten, hohe effektive Populationsgröße, kürzeres Generationsintervall). Daher müssen beim Schwein in der Anwendung der Genomischen Selektion möglicherweise andere Ansätze gewählt werden als beim Rind.
Europaweit werden von allen Zuchtunternehmen derzeit enorme Anstrengungen unternommen, um die Fruchtbarkeit zu verbessern. Auch die EGZH Bayern hat im Jahr 2010 das Zuchtziel bei der Deutschen Landrasse sehr stark auf die Fruchtbarkeitsleistung ausgerichtet. Es ist abzusehen, dass dies beinahe zwangsläufig zu einer Verlängerung des Generationsintervalls führen wird, weil ausreichende Sicherheiten des Gesamtzuchtwerts erst relativ spät erreicht werden. Selbst bei einem konsequent durchgeführten Prüfeinsatz, der darauf abzielt, dass möglichst schnell eine genügende Anzahl an Töchtern mit Fruchtbarkeitsleistungen für die Zuchtwertschätzung zur Verfügung steht, dauert es gegenüber dem vorigen Zuchtziel, das stärker von der Mast- und Schlachtleistung bestimmt war, mindestens sechs Monate länger, bis ein Eber als geprüft gilt (Sicherheit des GZW 64%).
Das Projekt FrOGS
Gegenwärtig erscheint die Verkürzung des Generationsintervalls als die offensichtlichste Möglichkeit, die Genomische Selektion zur Steigerung der Effizienz in der Schweinezucht zu nutzen. Daher wurde kürzlich ein Projekt zur Fruchtbarkeitsoptimierung durch Genomische Selektion (FrOGS) bei der Deutschen Landrasse gestartet. Dabei handelt es sich um ein substantiell vom Bayerischen Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten gefördertes Verbundprojekt der Partner Tierzuchtforschung e.V., LKV Bayern e.V., Christian-Albrechts Universität Kiel (CAU) und Institut für Tierzucht der LfL. Auch die EGZH sowie die bayerischen Besamungsstationen tragen zur Finanzierung bei.
Um den Nachteil der geringen Anzahl an geprüften Ebern wettzumachen, soll die Kalibrierungsstichprobe in großem Umfang auch Sauen beinhalten. Dies erscheint aus wissenschaftlicher Sicht vertretbar, da bei Schweinen die Unterschiede in der Sicherheit der geschätzten Zuchtwerte bei Sauen und Ebern deutlich geringer sind als beim Rind. Hinzu kommt, dass mit der angedachten Vorgehensweise die "Kalibrierungslücke" sowohl im ersten Ansatz als auch langfristig deutlich verkürzt werden kann.
Beim Schwein konzentrieren sich die wissenschaftlichen Arbeitsziele auf Bereiche, die beim Rind nicht oder nur wenig relevant waren. Sie ergeben sich vor allem aus der besonderen Struktur der Schweinezucht und erfordern in den folgenden Punkten zum Teil neue Ansätze:
- Deregression bei Zuchtwerten mit niedrigen Sicherheiten
- Validierung mit unsicheren Phänotypen
- Validierung über Rassen hinweg (Übertragbarkeit auf Deutsches Edelschwein)
- Stratifizierung innerhalb einer Population: Auftreten, Berücksichtigung
- Schätzung von Dominanzeffekten
- Allelfrequenzunterschiede in für Fruchtbarkeitsmerkmale relevanten Regionen
Ausführliche Analysen des Zuchtprogramms und die Erarbeitung von Vorschlägen zur Optimierung sollen projektbegleitend durchgeführt und den Zuchtverantwortlichen kommuniziert werden, um eine erfolgreiche Praxisumsetzung sicherzustellen. Erfahrungen aus der Rinderzucht zeigen, dass sehr intensiv daran gearbeitet werden muss, die Akzeptanz des Verfahrens sicherzustellen. Bei den Plänen zur Umsetzung des Verfahrens in die Praxis ist vor allem die Form der Zusammenarbeit von Zucht und Besamung zu beachten.
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Stand der Wissenschaft und Technik
Beim Schwein wurde bereits relativ frühzeitig und intensiver als z.B. beim Rind die markergestützte Selektion (Marker Assisted Selection, MAS) eingesetzt, vorangetrieben in erster Linie von den Zuchtunternehmen. Fachleute sehen das Potential der Genomischen Selektion vor allem für niedrig erbliche Merkmale wie Fruchtbarkeit, Überlebensrate von Ferkeln oder Nutzungsdauer. Im Gegensatz zur Rinderzucht findet ein breiter Einsatz der Genomischen Selektion wegen der relativ hohen Kosten jedoch noch nicht statt. Aus den Kosten für einen Jungeber bzw. Jungbullen und den Kosten für den Prüfeinsatz ergibt sich unmittelbar, dass die Genomische Selektion beim Rind ein ungleich höheres Potential zur Kostenersparnis hat als beim Schwein. Erschwerend kommt beim Schwein hinzu, dass Zuchtpopulationen grundsätzlich viel kleiner sind als beim Rind und es entsprechend wenige Eber mit sehr hohen Sicherheiten der geschätzten Zuchtwerte gibt. Auch die überregionale Zusammenarbeit von Zuchtverbänden, die zu größeren Schätzpopulationen führen könnte, ist noch unterentwickelt. Zudem fehlt ein der von INTERBULL für Bullen durchgeführten MACE-Zuchtwertschätzung vergleichbares Verfahren, das überregional vergleichbare Zuchtwerte liefert.
Es kann als sicher gelten, dass die Genomische Selektion auch beim Schwein zur Anwendung kommen wird. So wird z.B. der Einsatz von ‚low density‘ Chips als Möglichkeit genannt, Kosten zu sparen. Andererseits zeigt die Entwicklung beim Rind, dass mittelfristig mit deutlich sinkenden Preisen für Chips zu rechnen ist. Allerdings ist zu beachten, dass die Kosten für Chips nur einen Teil der Gesamtkosten einer Genomischen Selektion ausmachen.
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Ausblick
Die konsequente Anwendung der Genomischen Selektion bietet die Chance, den Zuchtfortschritt in allen Merkmalen zu beschleunigen. Dazu müssen genomisch optimierte Zuchtwerte in zukünftigen Zuchtprogrammen die entscheidende Rolle spielen. Allerdings müssen die Züchter bzw. Züchtervereinigungen bereit sein, ein erhebliches Kostenrisiko zu tragen. Es werden sich kaum Einsparpotentiale ergeben, denn eine Leistungsprüfung wird auch weiterhin benötigt; zudem muss die Kalibrierungsstichprobe in regelmäßigen Abständen aktualisiert werden. Daher ist die Einführung der Genomischen Selektion nicht das Ende, sondern der Anfang der Investitionen.
Weiterführende Informationen sind unter folgenden Links zu finden:
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November 2011
Dr. Jörg Dodenhoff
Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft
Institut für Tierzucht
Tel.: 089/99141-100 • Fax: 089/99141-199
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