Untersuchungen zur Optimierung von markerunterstützten Zuchtwertschätzverfahren in der Rinderzucht:
Gespeichert in:
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| Veröffentlicht: |
Kiel
Selbstverl. des Inst. für Tierzucht und Tierhaltung der Christian-Albrechts-Univ. zu Kiel
2009
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Titel: Untersuchungen zur Optimierung von markerunterstützten Zuchtwertschätzverfahren in der Rinderzucht
Autor: Neuner, Stefan Jochen
Jahr: 2009
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung.1
2 Literaturübersicht.3
2.1 Molekulargenetische Information in der Tierzucht.4
2.1.1 Genetische Marker.5
2.1.2 Markerkarten für Rinder.7
2.1.3 Entdeckung von Beziehungen zwischen Markern und QTL in
Rinderpopulationen.9
2.1.4 Nutzung von QTL-Markerbeziehungen in Zuchtprogrammen.12
2.2 MA-BLUP Methodik.14
2.2.1 QTL als fixer Effekt.15
2.2.2 QTL als zufälliger Effekt.17
2.2.3 QTL als Linearkombination von Basisallelen.19
2.2.4 Marker für MA-BLUP.19
2.3 IBD Algorithmen.20
2.3.1 Rekursive Algorithmen.20
2.3.2 Korrelationsgestützte Algorithmen.21
2.3.3 Simulationsbasierte Algorithmen.21
2.4 Zweistufenansatz.22
2.5 Simulationsstudien zur MAS.23
2.5.1 Annahmen in bisherigen Untersuchungen.23
2.5.2 Ergebnisse von Simulationsstudien.27
2.6 MAS in realen Zuchtprogrammen für Rinder.31
2.6.1 Anwendungen in der Rinderzucht.32
2.6.2 Evaluierung von MAS.34
3 Material und Methoden.37
3.1 Vorgehen bei der Simulation.37
3.1.1 Genetisches Modell.37
3.1.2 Molekulargenetische Information im genetischen Modell.39
Inhaltsverzeichnis
3.1.3 Datensimulation unter Berücksichtigung eines QTL.41
3.1.4 Genetische Marker.42
3.1.5 Modelle für die Zuchtwertschätzung.43
3.1.6 Zweistufenansatz für MA-BLUP.45
3.1.7 Genetische Parameter für Milchleistung und Zellzahl.48
3.1.8 Populationsstruktur und chronologischer Ablauf der Datensimulation.49
3.2 Szenarien der Modellierung und Auswertung.52
3.2.1 MA-BLUP für eine ganze Population.54
3.2.2 MA-BLUP in einem Zweistufenansatz.55
3.2.3 Umfang und Struktur des Pedigrees und der Genotypisierung für MA-BLUP 58
3.3 Technische Umsetzung der Simulation.62
3.4 QTL Parameterschätzung für Zellzahl.63
4 Ergebnisse.67
4.1 MA-BLUP für eine ganze Population.67
4.2 Informationsverlust durch Zweistufenansatz.69
4.2.1 Ergebnisse für Milchleistung.69
4.2.2 Ergebnisse für die Zeilzahl.78
4.3 Umfang und Struktur des Pedigrees und der Genotypisierung für MA-BLUP.79
4.3.1 Zufälliges Fehlen von Genotypen.79
4.3.2 Genotypisierungsdichte und Pedigreetiefe bei Zwei-Markersituation.82
4.4 Schätzung genetischer Parameter für QTL bei Fleckvieh.87
5 Diskussion.91
5.1 Datensimulation.92
5.2 MA-BLUP in einem Zweistufenansatz.96
5.3 Phänotypen für MA-BLUP und Informationsverlust im Zweistufenansatz.97
5.4 Anteil des QTL an der additiv-genetischen Varianz.102
5.5 Umfang des MA-BLUP Pedigree.105
5.6 Auswirkung fehlender Genotypisierungen.107
5.7 Eigenschaften des Merkmals.109
5.8 Perspektive für die Tierzuchtpraxis.109
Inhaltsverzeichnis
6 Zusammenfassung.113
7 Summary.117
8 Literaturverzeichnis.119
Tabellenverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Kennzahlen für die Merkmale Milchleistung und sornatische Zellzahl.49
Tabelle 2: Kennzahlen der Population für die Simulation.50
Tabelle 3: Modelle nach denen Varianzkomponenten und Zuchtwerte für die simulierten
Datensätze geschätzt werden.57
Tabelle 4: Charakteristika des kurzen und tiefen Pedigree und der dazugehörigen
phänotypischen Daten.61
Tabelle 5: Anteil fehlender Genotypisierungen für einzelne Tiergruppen im MA-BLUP
Pedigree.61
Tabelle 6: Verwendete externe Programme.63
Tabelle 7: Marker- und Genotypisierungsinformation im Datenbestand für Fleckvieh.65
Tabelle 8: Phänotypische Information im untersuchten Datenmaterial für Fleckvieh.65
Tabelle 9: Geschätzte und simulierte Varianzkomponenten für einzelne QTL-Anteile bei MA-
BLUP für die gesamte Population.68
Tabelle 10: Genauigkeiten der Zuchtwerte für einzelne Tiergruppen im polygenen Tiermodell
und im MA-BLUP Tiermodell bei MA-BLUP für die gesamte Population.68
Tabelle 11: Simulierte und geschätzte Varianzkomponenten im Tiermodell für den MA-BLUP
Datensatz bei einen Anteil der QTL Varianz an der gesamten additiv-genetischen Varianz
von 30%.70
Tabelle 12: Simulierte und geschätzte Varianzkomponenten im MA-BLUP Modell für einen
Anteil der QTL Varianz an der gesamten additiv-genetischen Varianz von 30%.71
Tabelle 13: Simulierte und geschätzte Varianzkomponenten im MA-BLUP Modell für einen
Anteil der QTL Varianz an der gesamten additiv-genetischen Varianz von 30% bei einer
Gewichtung der DYD nur mit den EDC oder den EDC und dem zusätzlichen Gewicht y. . 72
Tabelle 14: Genauigkeiten der geschätzten Zuchtwerte für die Tiergruppen geprüfte Bullen,
Kühe und Jungbullen bei einem Anteil des QTL an der gesamten additiv-genetischen
Varianz von 10%.73
Tabelle 15: Genauigkeiten der geschätzten Zuchtwerte für die Tiergruppen geprüfte Bullen,
Kühe und Jungbullen bei einem Anteil des QTL an der gesamten additiv-genetischen
Varianz von 30%.74
Tabellenverzeichnis
Tabelle 16: Genauigkeiten der geschätzten Zuchtwerten für geprüfte Bullen, Kühe und
Jungbullen für einen QTL-Anteil von 30% an der additive genetischen Varianz wenn DYD nur
mit den EDC oder den EDC und y gewichtet werden.76
Tabelle 17: Varianzen der geschätzten Zuchtwerte für geprüfte Bullen, Kühe und
Selektionskandidaten für den Prüfeinsatz (Jungbullen) bei einem Anteil des QTL an der
gesamten additiv-genetischen Varianz von 30%.77
Tabelle 18: Simulierte und geschätzte Varianzkomponenten für Anteile der QTL Varianz an
der additiv-genetischen Varianz von 5,10,20, 30 und 50% für das Merkmal Zellzahl.78
Tabelle 19: Genauigkeiten von geschätzten MA-BLUP Zuchtwerten im klassischen
Tiermodell (AM) und dem MA-BLUP Modell.79
Tabelle 20: Simulierte und geschätzte Varianzkomponenten bei vollständiger und
unvollständiger Genotypisierung für einen QTL-Anteil von 30%.80
Tabelle 21: Streuung der geschätzten Varianzkomponenten bei vollständiger und
unvollständiger Genotypisierung.81
Tabelle 22: Genauigkeiten der MA-BLUP Zuchtwerte bei vollständiger und unvollständiger
Genotypisierung.81
Tabelle 23: Simulierte und geschätzte Parameter der Varianzkomponentenschätzung für die
untersuchten Einflussgrößen Phänotypen im MA-BLUP Modell, Umfang des Pedigrees und
Anteil fehlender Genotypen.Fehler! Textmarke nicht definiert.
Tabelle 24: Genauigkeiten der auf Basis von DYD und YD geschätzten MA-BLUP
Zuchtwerte für Bullen, Kühe und Jungbullen bei unterschiedlich umfangreichen Pedigrees
(kurz und tief) und verschiedenen Genotypisierungsstrukturen (keine fehlenden Genotypen,
mäßige Lücken und eine starke Lücken).86
Tabelle 25: Ergebnisse der Kartierung von QTL für das jeweilige Modell mit einem QTL auf
Chromosom 5 oder auf Chromosom 9.88
Tabelle 26: Schätzwerte für die eine Varianzkomponntenschätzung bei der die kartierten
QTL simultan im Modell enthalten waren.89
VI
Abbildunosverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Das Daughter Design.10
Abbildung 2: Das Granddaughter Design.11
Abbildung 3: Genotypen und Genotypenwerte an einem biallelischen Locus.40
Abbildung 4: Populationsstruktur und Zuchtprogramm.51
Abbildung 5: Chronologische Abfolge der Datensimulation.52
Abbildung 6: Genauigkeiten für geprüfte Bullen, Kühe und Selektionskandidaten für den
Prüfeinsatz die für das klassische Tiermodell, das Tiermodell für den MA-BLUP Datensatz
und das MA-BLUP Modell in einem Zweistufenansatz für QTL-Anteile von 0, 5, 10, 20, 30,
40, 50 und 90% erzielt wurden.75
Abbildung 7: Geschätzte additiv-genetische Varianz und QTL Varianz im Vergleich zu den
simulierten Parametern für das kurze MA-BLUP Pedigree.85
Abbildung 8: Geschätzte additiv-genetische Varianz und QTL Varianz im Vergleich zu den
simulierten Parametern für Varianzkomponentenschätzungen nach dem MA-BLUP Modell
mit phänotypischer Information für Bullen und Kühe zusammen in einem Modell.85
Abbildung 9: Verlauf der Llkelihood-Ratio-Teststatistik für das Merkmal Zellzahl bei
Fleckvieh auf Chromosom 5.87
Abbildung 10: Verlauf der Likelihood-Ratio-Teststatistik für das Merkmal Zellzahl bei
Fleckvieh auf Chromosom 9.87
Abbildung 11: Verlauf der Allelfrequenzen für Bullen und Kühe unter Selektion.94
Abbildung 12: Verlauf der Allelfrequenzen für Bullen und Kühe ohne Selektion.94
VII |
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