Inteelt en genetische diversiteit van hondenrassen in België 23 februari 2012 Prof. Nadine Buys, Dr. Steven Janssens en lic. Katrien Wijnrocx Onderzoeksgroep Huisdierengenetica, K.U.Leuven
Overzicht • Achtergrond: – Ras en populatie – Inteelt en genetische diversiteit
• Eigen onderzoek: Studie van de inteeltgraad bij rassen in België
• Management van Genetische Diversiteit 2
Achtergrond Inteelt en genetische diversiteit
3
Ras en populatie RAS • Definitie: “groep van dieren, mensen of planten die sterker op elkaar lijken dan op andere groepen van dezelfde soort” • Vertrouwd begrip voor fokkers maar wetenschappelijk moeilijk te definiëren POPULATIE • Een groep van dieren die genetisch als een geheel beschouwd kan worden • Leden van een populatie kunnen zich met elkaar voortplanten 4
Ras en populatie • Twee groepen van dieren van hetzelfde ras maar waartussen geen uitwisseling mogelijk is behoren tot verschillende populaties • Populaties verschillen van elkaar – In grootte – In ontstaan (aantal stichter-dieren) – In fokkerijmethoden => Gevolgen voor de toekomst van de populatie
5
Hond: 39 paar chromosomen
6
Geslachtelijke voortplanting zorgt voor genetische variatie • Elk chromosomenpaar wordt toevallig verdeeld over
zaadcellen of eicellen => 2n combinaties
Bij bevruchting versmelten zaadcel en eicel => opnieuw 2xn chromosomen
=> elk individu is uniek
3 paren chromosomen
8 mogelijke combinaties in de gameten
Inteeltgraad van een dier • kans dat het erfelijk materiaal, afkomstig van vader en moeder, identiek is omwille van een gemeenschappelijke voorouder • door het paren van dieren die verwant zijn aan elkaar • = de kans dat de twee kopieën van één gen (allelen) identiek zijn door afstamming
9
Inteelt PAD-methode
1/2
1/2
1/2 X
Vader
Grootmoeder
Pup 1/2 1/2
Grootvader
Grootvader
1mn
1 F 2 1/2
Moeder Grootmoeder
10
“Gewilde” inteelt reëel voorbeeld KMSH Broer en zus
Halfbroer en halfzus
Kleindochter en grootvader
Berekende inteeltgraad in totale pedigree = 0,37
11
Waarom is inteelt belangrijk? Inteelt is een manier van fokken die mee aan de basis ligt van het ontstaan van rassen
+
Ingeteelde dieren zijn meer fokzuiver door inteelt wil men de gewenste goede eigenschappen fixeren
-
Tegelijk met de gewenste genen worden ook de ongunstige genen gefixeerd. Bij inteelt neemt de fokzuiverheid toe voor alle genen, ook als deze ongunstige effecten hebben: inteeltdepressie
-
Daarnaast neemt met toenemende inteelt de kans toe dat bepaalde gebreken tot uiting komen. 12
Inteeltdepressie • Inteeltdepressie speelt voor alle genen waarvoor dominantie bestaat • Inteeltdepressie is belangrijker voor eigenschappen waarbij veel genen een rol spelen: bv. vitaliteit • Voorbeeld: Stel 6 genen die een rol spelen in vitaliteit (of overleving) Voor elk gen is er dominantie Elk gen is verantwoordelijk voor 2% meer overlevingskans
13
Inteeltdepressie Gen 1 Gen 2 Gen 3 Gen 4 Gen 5 Gen 6
Ras 1 AA +2% BB +2% cc 0 dd 0 ee 0 FF +2%
Kruising Aa +2% Bb +2% Cc +2% Dd +2%
+6%
+12%
Ee +2% Ff +2%
Ras 2 aa 0 bb 0 CC +2% DD +2% EE +2% ff 0 +6%
Kruisingen hebben een hogere graad van heterozygotie 14 En dit leidt tot gemiddeld hogere vitaliteit
Inteeltdepressie bij Holstein melkvee Per 1% toename van de inteeltgraad • Kg melk -25 kg • Tussenkalftijd +0.2 dagen
10% inteelt = -250 kg melk = + 2 dagen tussenkalftijd
Symposium Rashonden 15
Genetische afwijkingen BWB • • • •
Ongeveer 4,5% voor de KI-stieren geboren in 2003 2/3 van de stieren zit nu boven de 3,125% Veel « verre » inteelt Heeft te maken met zeer beperkt aantal stieren als men 4 of 5 generaties teruggaat
16
Kromme staart syndroom
Inteeltgraad in een ras • Verschillende aspecten spelen een rol • Over welke dieren praten we? • • • •
Laatste 5 jaren of 10 jaren? Systematisch meer inteelt in vaderlijnen? Hoeveel stichter-dieren? Hoeveel generaties zijn gekend? – Hoe volledig is de pedigree? – Indien te weinig : onderschatting van de inteeltgraad
18
Evolutie van de inteeltgraad over generaties • Inteelt-toename is maat voor afname van de genetische variatie per generatie • Rassen vergelijken met elkaar obv. effectief aantal dieren.
• Een effectieve grootte van 50 is een minimum, 100 is een veilige grootte • Voor een ras is de inteelttoename (ΔF) belangrijk, niet de absolute inteeltgraad (F)
19
Waarom daalt de genetische diversiteit • Ongewild het aantal dieren (populariteit !) en/of het aantal fokkers neemt af • Gewild toepassen van nauwe inteelt (lijnenteelt) iedereen wil dekken met de kampioen strenge en éénzijdige selectie (alleen de “beste” dieren voor één eigenschap worden gehouden voor de fok) 21
Onderzoeksmateriaal Studie van 11 rassen in België
22
Onderzochte hondenrassen Belgisch Griffonnetje
Brussels Griffonnetje
23
Onderzochte hondenrassen
Ardense Koehond
Vlaamse Koehond
24
Onderzochte hondenrassen Tervuerense Herder
Mechelse Herder
Onderzochte hondenrassen Schipperke
26
Onderzochte hondenrassen Labrador Retriever
Golden Retriever
27
Onderzochte hondenrassen Border Collie
Duitse Scheper
28
Aantallen (KMSH databank, 1966-2010) Ras/Geslacht
Totaal aantal
Aantal teven
Aantal reuen
Aandeel teef
Generatie Interval reu
Generatie interval teef
245
134
111
0,55
2,87
3,12
Mechelse Herder
30 564
13 320
17 244
0,44
5,10
4,07
Tervuerense Herder
12 655
6 178
6 477
0,49
5,23
4,83
Border Collie
11 789
5 825
5 964
0,49
4,48
4,10
Vlaamse Koehond
23 935
12 132
11 803
0,51
4,30
4,10
Duitse Herder
55 098
27 316
27 962
0,50
4,75
4,47
3 430
1 755
1 675
0,51
6,00
4,80
Golden Retriever
22 726
11 007
11 719
0,48
4,50
4,44
Labrador Retriever
19 405
9 580
9 825
0,49
4,66
4,18
Belgisch Griffonnetje
251
129
122
0,51
2,85
3,82
Brussels Griffonnetje
659
331
328
0,50
4,11
3,42
Ardense Koehond
Schipperke
29
Evolutie aantal geregistreerde dieren (7 rassen met relatief veel registraties)
30
Evolutie aantal geregistreerde dieren (4 rassen met beperkt aantal registraties)
31
Analyse • Per ras werd een subset volgens geboortejaar gemaakt: 2000 – 2010 • Computerprogramma’s voor:
- diepte van de pedigree - individuele inteelt en gemiddelde inteelt per geboortejaar - stichterdieren - effectieve populatiegrootte
32
Complete generatie-intervallen (CGE) en inteelt Ras/Geslacht
CGE
N totaal
N ingeteeld
Gemiddelde Inteelt Coëfficiënt*
Ardense Koehond
3,48
189
189
28,0%
Mechelse Herder
5,91
13 095
11 301
5,9%
Tervuerense Herder
4,33
3 259
2 384
6,0%
Border Collie
2,72
8 090
3 501
7,3%
Vlaamse Koehond
4,43
6 440
4 798
5,8%
Duitse Herder
3,18
19 570
10 815
4,1%
Schipperke
4,19
914
786
8,1%
Golden Retriever
2,78
10 535
5 220
4,7%
Labrador Retriever
2,56
8 727
3 712
6,9%
Belgisch Griffonnetje
1,99
102
36
12.2%
Brussels Griffonnetje
2,14
294
101
12.3% 33
Genetische diversiteit van rassen Ras/Geslacht
Ardense Koehond Mechelse Herder Tervuerense Herder Border Collie Vlaamse Koehond Duitse Herder Schipperke Golden Retriever Labrador Retriever Belgisch Griffonnetje Brussels Griffonnetje
Aantal effectieve stichters
Aantal stichters dat 50% genetische diversiteit verklaart
Hoogste aandeel van 1 stichter in de genetische diversiteit
Effectieve populatie grootte
3.8
2
41%
13,6
55
20
10%
105,7
74
20
11%
50,2
112
42
5%
116,5
121
34
3,8%
43,5
345
98
2,5%
106,4
23
7
13%
33,7
79
32
5,5%
24,9
113
38
3,9%
42,1
19
5
14%
18,5
24
7
12%
18,7
34
Besluiten • Vergelijking met data najaar 2011: – # ingeteelde dieren stijgt – Gemiddelde inteeltgraad per ras stijgt
• Analyse over verschillende fokorganisaties is nuttig • Koppeling databanken andere stamboeken: waarschijnlijk lagere genetische diversiteit • Bijkomende info kan gehaald worden uit moleculaire merkerinformatie: stalen ouderschapscontrole
Samenvatting onderzoek • Gemiddelde inteeltgraad voor dieren geboren laatste 10 jaar varieert van 4% tot 28% • Effectieve grootte varieert 14 tot 117 (3 rassen OK, 3 matig goed, 5 te laag) • MAAR aantal volledig gekende generaties (CGE) laag in vergelijking met andere landbouwhuisdieren => waarschijnlijk onderschatting van inteeltgraad en overschatting genetische variatie • Dit soort “monitoring” zou regelmatig moeten gebeuren om de evolutie binnen rassen op te volgen en gepaste 36 maatregelen te nemen
Management van genetische diversiteit
37
Uitgangspunten 1. De genetische diversiteit verschilt sterk tussen rassen 2. Fokkers zijn autonoom in de keuze van fokdieren 3. Erfelijke aandoeningen verschillen per ras en beschikbaarheid van testen verschilt een systeem, specifiek per ras is aangewezen (bv. niets doen – fokwaardeschatting – inkruisen ander ras) er zijn informatica-tools die zeer goede ondersteuning kunnen bieden het systeem moet gedragen worden door de fokkers 38
Let op!!! • Strenge selectie leidt per definitie tot een afname van de genetische diversiteit Het radicaal uitsluiten van alle dragers uit de fokkerij kan perverse effecten hebben op de genetische diversiteit !! • “Gewogen” fokwaardeschattingen kunnen hier oplossingen bieden dus onderzoek en discussie kan zeer nuttig zijn
39
Besluiten: Genetische variatie • Mechelse Herder, Duitse Herder en Border Collie Effectieve populatiegrootte >100 zonder problemen selecteren op eventuele afwijkingen (zowel polygene zoals heupdysplasie, als monogene zoals oogaandoeningen)
Besluiten: Vlaamse Koehond, Labrador Retriever en Tervuerense Herder Effectieve populatiegrootte tussen 40 en 50 Het niet evenwichtig gebruik van fokdieren zou moeten verminderd worden zodat verlies aan genetische variatie beperkt wordt Selectiecriteria moeten versoepelen Strenge selectiecriteria om aandoeningen terug te dringen kunnen de diversiteit snel doen verslechteren
Besluiten: Ardense Koehond, Belgisch en Brussels Grifonnetje kunnen beschouwd worden als bedreigd in hun voortbestaan (Schippertje in mindere mate) • Minste vorm van menselijke selectie is af te raden
Golden Retriever: ongelijk gebruik van fokreuen leidt tot lage genetische variatie (ondanks vrij groot aantal dieren)
Vervolgonderzoek • Van 1/01/2012 tot 30/06/2012
• verbeteren pedigreebestanden van de 11 onderzochte rassen (over stamboeken, buitenland, hulp rassenclubs…) • Uitbreiding van de rassen (11 => 23) • Verificatie van de resultaten mbv. moleculaire informatie
43
Uitbreiding bestudeerde rassen Naam ras
Belgisch ras
Groenendaeler
X
Laekense herder
X
Sint-Hubertushond
X
Klein Brabandertje
X
Krulharig leeuwtje
X
Vlinderhondje
X
Nachtvlinderhondje
X
Australische herder
Boxer Cav. King Charles Spaniel Ierse setter Rottweiler
Dank aan KMSH voor ter beschikking stellen van gegevens
Medewerking van de rassenclubs is gewenst
45
