Im Rahmen des „Seminars zu aktuellen Themen der Nutztierforschung“ (Modul 375) im Studiengang der Agrarwissenschaften wurde am 21. November 2012 der Vortrag „The use of sequence information to characterice dairy cattle populations“ von Dr. Guldbrandtsen vom Department of Molecular Biology and Genetics der Universität Aarhus gehalten. Das Hauptziel in der Tierzucht ist es, Individuen mit hohen Zuchtwerten für interessante Merkmale zu selektieren und als Elterntiere für die nächste Generation schnellstmöglich einzusetzen. Somit stellt das primäre Ziel der Genomanalyse bei Rindern die Klärung der Ursachen phänotypischer Variationen auf genetischer Ebene dar. Durch den Nachweis merkmalsassoziierter Genvarianten sowie unterschiedlicher Genexpressionsmuster und der daraus resultierenden Kenntnis der Merkmalsausprägung zugrunde liegenden Mechanismen ist es bspw. möglich die beobachteten Muster und (Un-)Ähnlichkeiten zwischen dänischen Milchviehrassen im Hinblick der individuellen Populationsgeschichte zu interpretieren sowie mittels Quantitative Trait Loci (QTL)- und Feinkartierung leistungs- und krankheitsassoziierten Genen und deren Varianten effektiv zu suchen, welches zugleich eine effiziente Rassenüberprüfung gewährleistet. Das Ziel dieser Arbeit ist es einen allgemeinen Überblick über den von Dr. Guldbrandtsen gehaltenen Vortrag in Hinblick auf die Betrachtung der verschiedenen Aspekte der Anwendung von molekulargenetischen Informationen in der genomischen Charakterisierung und Analyse von verschiedenen Milchviehpopulationen zu geben. Dabei wird zunächst auf die Differenzierung von Rassen auf DNA-Sequenz- und Annotations-Ebene sowie auf die Persistenz von Kopplungsungleichgewichten am Beispiel dreier dänischer Milchviehrassen unter Betrachtung von Sequenzvariationen eingegangen. Zudem wird auch die Identifizierung von QTL, welche einen Einfluss auf die Ausprägung des Merkmals Mastitis haben, bei dänischen Milchviehrassen aufgezeigt.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Molekulargenetische Informationen und ihre Anwendung in der Charakterisierung und Analyse von Milchviehpopulationen
2.1 Differenzierung von Rassen am Beispiel dreier dänischer Milchviehrassen
2.1.1 Differenzierung von Rassen auf DNA-Sequenz-Ebene
2.1.2 Differenzierung von Rassen auf Annotations-Ebene
2.1.3 Persistenz von Kopplungsungleichgewichten (LD)
2.2 Identifizierung von QTL, welche einen Einfluss auf die Ausprägung des Merkmals Mastitis haben, am Beispiel dänischer Milchviehrassen
2.2.1 Anwendung und Nutzen der QTL-Kartierung
2.2.2 QTL-Kartierung für das Merkmal Mastitis
3 Schlussbetrachtung
4 Literarturverzeichnis
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit hat zum Ziel, einen Überblick über die Anwendung molekulargenetischer Informationen zur genomischen Charakterisierung und Analyse von dänischen Milchviehpopulationen zu geben und die Identifizierung wirtschaftlich bedeutsamer QTL zu erläutern.
- Genomische Differenzierung verschiedener Rassen
- Analyse von Sequenzvariationen und Kopplungsungleichgewichten
- Einsatz molekulargenetischer Daten in der Tierzucht
- Kartierung von QTL für das Merkmal Mastitis
- Optimierung der genomischen Selektion
Auszug aus dem Buch
2.1.1 Differenzierung von Rassen auf DNA-Sequenz-Ebene
Die Ergebnisse der Analyse zeigten, dass bei den drei Rassen JER, HOL und RDC insgesamt mehr als ~23 Millionen Polymorphismen, worunter im Allgemeinen das Auftreten einer oder mehrerer Genvariationen innerhalb einer Population, wobei hier die Allefrequenz für das variante Allel >1% in der Population ist, verstanden wird, identifiziert werden konnten (GULDBRANDTSEN, 2012; GULDBRANDTSEN et al., 2012). Bei den meisten Chromosomen konnten zwischen 8.000-9.000 Polymorphismen pro Megabase (Mb) beobachtet werden. Bei den Autosomen BTA12, -23, -27 und -29 hingegen liegt mit im Durchschnitt von ~11.000 Polymorphismen pro Mb eine höhere Dichte an Markern vor. Das X-Chromosom BTX weist im Vergleich zu den vorangegangenen Chromosomen mit 4.440 Polymorphismen pro Mb eine wesentlich geringere Dichte von Marken auf. Die Verteilung der Polymorphismen in den Autosomen BTA12, -23, -27 und -29 sowie dem X-Chromosom BTX sind in Tabelle 1 dargestellt.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung erläutert den Kontext der Arbeit, die auf einem Fachvortrag basiert, und definiert die Zielsetzung zur Untersuchung molekulargenetischer Anwendungen bei Rindern.
2 Molekulargenetische Informationen und ihre Anwendung in der Charakterisierung und Analyse von Milchviehpopulationen: Dieses Kapitel behandelt die Grundlagen der Rindergenomanalyse, die Differenzierung von Milchviehrassen auf verschiedenen Ebenen und die Bedeutung von Kopplungsungleichgewichten.
2.1 Differenzierung von Rassen am Beispiel dreier dänischer Milchviehrassen: Hier wird der methodische Ansatz zur genetischen Unterscheidung der Rassen JER, HOL und RDC mittels Sequenzanalysen und LD-Betrachtungen beschrieben.
2.1.1 Differenzierung von Rassen auf DNA-Sequenz-Ebene: Dieser Abschnitt analysiert die Marker-Dichte und die Verteilung von Polymorphismen über verschiedene Chromosomen der untersuchten Rassen.
2.1.2 Differenzierung von Rassen auf Annotations-Ebene: Fokus auf die Nutzung des Variant Effect Predictor (VEP) zur computergestützten Vorhersage funktioneller Auswirkungen von DNA-Sequenzvariationen.
2.1.3 Persistenz von Kopplungsungleichgewichten (LD): Erläuterung der genetischen Assoziationen zwischen Loci und deren Bedeutung für die Vererbung sowie die Persistenz in verschiedenen Populationen.
2.2 Identifizierung von QTL, welche einen Einfluss auf die Ausprägung des Merkmals Mastitis haben, am Beispiel dänischer Milchviehrassen: Beschreibung des wissenschaftlichen Vorgehens zur Identifikation krankheitsassoziierter Genabschnitte bei der Mastitis-Problematik.
2.2.1 Anwendung und Nutzen der QTL-Kartierung: Theoretische Einführung in die Markergestützte Selektion und die verschiedenen Ansätze der QTL-Suche mittels GWAS.
2.2.2 QTL-Kartierung für das Merkmal Mastitis: Konkrete Darstellung der statistischen Modellierung (MME) und der Ergebnisse der genomweiten Assoziationsstudien hinsichtlich Mastitis-Resistenz.
3 Schlussbetrachtung: Zusammenfassung der Ergebnisse und Fazit zum Nutzen molekulargenetischer Informationen für den Zuchtfortschritt in der Milchviehhaltung.
4 Literarturverzeichnis: Auflistung aller im Text zitierten Quellen.
Schlüsselwörter
Genomanalyse, Rinder, Milchvieh, Polymorphismen, DNA-Sequenz, Markergestützte Selektion, QTL, Mastitis, Kopplungsungleichgewicht, Genomik, Tierzucht, Selektion, Sequenzvariation, Zuchtfortschritt, GWAS.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der genomischen Charakterisierung und Analyse von dänischen Milchviehpopulationen unter Verwendung moderner molekulargenetischer Informationen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der Differenzierung von Rinderrassen, der Analyse von Kopplungsungleichgewichten und der Identifizierung von QTL für das Merkmal Mastitis.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, einen Überblick über die Möglichkeiten der Genomanalyse bei Rindern zu geben und aufzuzeigen, wie diese Methoden zur Effizienzsteigerung in der Tierzucht beitragen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es werden genomweite Assoziationsstudien (GWAS), die Analyse von DNA-Polymorphismen sowie statistische Modelle (MME) zur Zuchtwertschätzung und QTL-Kartierung herangezogen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil analysiert Sequenzvariationen bei den Rassen JER, HOL und RDC, die Annotations-Ebenen der Polymorphismen sowie die Suche nach Genen, die die Mastitisanfälligkeit beeinflussen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Genomanalyse, QTL-Kartierung, Markergestützte Selektion (MAS), Kopplungsungleichgewicht (LD) und Mastitis-Resistenz.
Warum ist die Analyse von Kopplungsungleichgewichten für die Zucht wichtig?
Die Persistenz von LD-Phasen ist entscheidend, um genetische Marker zu finden, die über Generationen hinweg stabil mit bestimmten Leistungsmerkmalen vererbt werden.
Welchen praktischen Nutzen hat die Kartierung von QTL für das Merkmal Mastitis?
Durch die Identifizierung der verursachenden Genvarianten (QTN) können Zuchtprogramme gezielter auf eine erhöhte Mastitis-Resistenz der Tiere optimiert werden.
- Arbeit zitieren
- Nele Klein (Autor:in), 2012, The use of sequence information to characterize dairy cattle populations, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/210021
