MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav morfologie, fyziologie a genetiky zvířat
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
Karolína Menclová
BRNO 2009
1
MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ Agronomická fakulta Ústav morfologie, fyziologie a genetiky zvířat
Genetické markery pro zbarvení u koní Bakalářská práce
Brno 2009
Vedoucí bakalářské práce:
Vypracovala:
Doc. RNDr. Aleš Knoll, Ph.D.
Karolína Menclová 2
Abstrakt Bakalářská práce se zabývá genetikou pigmentace u starokladrubských a kinských koní. Cílem mé práce bylo vyhledat a zpracovat literární rešerši, která se zabývá geny spojenými s těmito plemeny, a zjistit, jak geny ve vzájemné interakci ovlivňují konečný fenotyp koní.
Klíčová slova: koně, genetika, barva, kůň kinský, kůň starokladrubský
Abstract The bachelor work deals with the genetics of pigmentation of Old Kladruby Horses and Kinsky Horses. My goal is to do a research on the genetics of these breeds that shows the way the genes form and affect the final phenotype.
Keywords: horses, genetics, color, horse kinsky, horse starokladrub
3
Poděkování Ráda bych poděkovala vedoucímu práce doc. RNDr. Aleši Knollovi, Ph.D. a konzultantce Ing. Pavle Chalupové za odborné vedení, poskytnuté konzultace a pomoc při získávání podkladů k bakalářské práci. Poděkování patří taktéž všem, kteří mi poskytli literární zdroje.
4
Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Genetické markery pro zbarvení u koní vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém soupisu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům.
V Brně, dne ………………
……………………..
5
OBSAH 1. ÚVOD .................................................................................................................. 8 2. CÍL PRÁCE................................................................................................................. 9 3. VÝZNAM STUDIA PIGMENTACE KONÍ V HISTORII A DNES..................... 9 4. PLEMENA ................................................................................................................ 11 4.1. Starokladrubský kůň...................................................................................... 11 4.2. Kinský kůň ..................................................................................................... 13 5. NEJVÝZNAMNĚJŠÍ ZBARVENÍ SRSTI............................................................. 14 5.1. Albín ..................................................................................................... 14 5.2. Bělouš ..................................................................................................... 14 5.3. Strakoš ..................................................................................................... 15 5.4. Ryzák ..................................................................................................... 16 5.5. Hnědák ..................................................................................................... 16 5.6. Žluťák ..................................................................................................... 16 5.7. Plavák ..................................................................................................... 17 5.8. Vraník ..................................................................................................... 18 6. DĚDIČNOST ZBARVENÍ U KONÍ ....................................................................... 19 6.1. Pigmenty .......................................................................................................... 19 7. CHARAKTERISTIKA JEDNOTLIVÝCH GENŮ DŮLEŽITÝCH PRO VYBRANÁ PLEMENA ............................................................................................... 21 7.1. Starokladrubský kůň...................................................................................... 21 7.1.1. Starokladrubský vraník............................................................................ 22 7.1.1.1. Extension (MC1R – melanocortin 1 receptor).................................. 22 7.1.1.2. Agouti (ASIP – agouti signální protein) ........................................... 23 7.1.2. Starokladrubský bělouš ............................................................................ 25 7.1.2.1. Grey .................................................................................................... 25 7.2. Kinský kůň ...................................................................................................... 27 7.2.1. Color/Cream............................................................................................... 29 7.2.1.1. Genotyp CCCR ..................................................................................... 31 7.2.1.2. Genotyp CCRCCR ................................................................................. 32 7.3. Genetická analýza........................................................................................... 34 7.3.1. Analýza lokusu Agouti ............................................................................... 35 7.3.2. Analýza lokusu Extension.......................................................................... 35 7.3.3. Analýza lokusu Grey .................................................................................. 35 7.3.4. Analýza Cream lokusu ............................................................................... 36 8. ZÁVĚR ................................................................................................................. 36 9. POUŽITÁ LITERATURA....................................................................................... 38 10. SEZNAM TABULEK............................................................................................. 43 11. SEZNAM OBRÁZKŮ ............................................................................................ 43 12. SEZNAM PŘÍLOH................................................................................................. 43
6
SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ A ZKRATEK ABCA1 – mikrosatelitní marker ASIP – agouti signaling protein (agouti signální protein) Asn – asparagin Asp – kyselina asparagová AQHA- American Quater Horse Association (americká asociace chovatelů koní plemene quarter horse) bp - páry bazí C - cytosin c.k. – císařský a královský ECA – Equus caballus (označuje koňský chromozom) FISH – fluorescenční in situ hybridizace kb – kilobáze (tisíc bp DNA či RNA) MATP – membrane associated transporter protein (membránový transportní protein) Mb – milion bazí MC1R – melanocortin 1 receptor mj. – mimo jiné MSH – melanocyt stimulující hormon NANS – mikrosatelitní marker PCR – polymerase chain reaction (polymerázová řetězová reakce) p/q – krátké/dlouhé rameno chromozomu r. - roku RFLP – restriction fragment length polymorphism (polymorfizmus délky restrikčních fragmentů) SNP – single nucleotide polymorphism (jednonukleotidový polymorfizmus) str. – strana STX17 – gen syntaxin-17 T - thymin Tsp509I - Thermus species surface proteins (restrikční enzym izolovaný z Thermus sp. – E. coli) TXN – thioredoxin tzv. – tak zvané VŠZ – vysoké školy zemědělské
7
1. ÚVOD Tématem genetiky zbarvení koní jsem se začala zabývat po osobní zkušenosti s chovateli koní. Jedním z přání bylo mít potomstvo zbarvení žluťáků po klisně barvy ryzé. Sami si však nebyli jisti, jak toho docílit. Jednalo se tehdy o plemeno koní kinských. Pomocí této práce jsem se snažila nasměrovat chovatele, jak postupovat při tvorbě připařovacích plánů, aby požadované potomstvo mělo očekávané zbarvení s co nejvyšší pravděpodobností. U starokladrubských koní mě zaujala možnost setkat se s čistokrevným původem, který je ryzého zbarvení i přesto, že oba rodiče jsou barvy vrané. Pro chovatele a majitele je důležitou funkcí zbarvení identifikace zvířete. Je to sice funkce „umělá“, ale v dnešní společnosti velice podstatná. Počátkem období, kdy lidé začali vlastnit zvířata před jejich označováním, bylo zbarvení jedním rozpoznávacím znakem pro vlastníka. I dnes je pigmentace důležitá pro identifikaci koní a je i hlavním vodítkem k určení a popisu zvířete. Zároveň určité požadované zbarvení je v očích chovatelů výhodou, a proto jednou s možností, jak uspět v konkurenčním ekonomickém boji v chovu koní.
8
2. CÍL PRÁCE Účelem této bakalářské práce bylo nashromáždit a uspořádat informace o zbarvení koní. Jelikož problematika pigmentace u koní je velice rozsáhlá, rozhodla jsem se zaměřit na dvě plemena koní, která byla během svého vývoje díky odlišnosti zbarvení srsti selektována. Těmito plemeny jsou: starokladrubský kůň a kůň kinský. Práce obsahuje shrnutí základních informací o těchto plemenech, seznámení s jejich historií, vývojem a především genetickou podstatou jejich zbarvení. Využitím poznatků z genetických analýz v šlechtitelské praxi lze ovlivnit šlechtění koní kinských a starokladrubských. Toto téma jsem si vybrala, protože se sama zajímám o tato plemena a chtěla bych pomoci chovatelům porozumět pigmentaci z genetického hlediska.
3. VÝZNAM STUDIA PIGMENTACE KONÍ V HISTORII A DNES Původní zbarvení koní je plavé. Umožňovalo splynout s prostředím a chránit se před útoky nepřátel (Dušek, 1999). Barva koně má prvořadý význam pro přizpůsobení se daným klimatickým podmínkám. Obdobně jako u jiných savců je u koní bílá barva zbarvením tzv. studené zóny, protože bílá srst vyzařuje biologické teplo méně než srst tmavá (Jakubec, 1998). V roce 1925 Lechner uvádí, že pigmentace zadržuje škodlivé nebo příliš ostré sluneční paprsky. Jakubec (1998) uvádí: Původní divocí koně vykazovali nevýraznou barvu srsti. Teprve během domestikace se objevili jedinci s výraznějším zbarvením, kteří se stali středem pozornosti a někdy i předmětem obdivu. Šlo o náhodné spontánní mutace. Během domestikace a po ní se stalo zbarvení koní jedním z hlavních znaků selekce. Zbarvení srsti je kvalitativní znak, který se nedá numericky ohodnotit jako kvantitativní znaky (Equus Kinsky, 2000). Karakoz (1964) udává, že hlavním parametrem vědomosti o dědičnosti barev jsou záznamy v plemenných knihách. Jakubec (1998) uvádí: U některých plemen je typ zbarvení koní plemenným znakem a podmínkou pro zápis do plemenné knihy. Zlom nastal při cíleném šlechtění. Šlechtitelé začali zušlechťovat zvířata kvůli různým vlastnostem. Zbarvení se ukázalo u některých druhů jako hlavním, u jiných jako vedlejším
produktem zájmu.
Nicméně pokud
byla skupina zvířat
stejných
charakterových, atletických, temperamentních vlastností tak odlišná a zajímavá, 9
zbarvení měla jistý vliv na výběr jedinců. Preference určitých zbarvení se neustále mění a měnit budou, a to jak v čase, tak v závislosti na místě a chovu. Mutace umožnily různá zbarvení, která se díky šlechtitelům a především zájmu o tato zbarvení rozšířily (Sponenberg, 2003; Equus Kinsky, 2000). Například Otčenášková (2008) ve svém článku uvádí: Bílí koně byli a jsou považováni za odznak majestátu, moci a slávy. Kočár tažený spřežením běloušů je dodnes součástí ceremoniálních záležitostí evropských panovnických dvorů. Vlastní je britská královna i španělský král a mnoho dalších šlechtických rodů. Člověk chová zvířata pro užitek, máme na mysli produkci masa, mléka, službu strážní, obrannou, práci a reprezentaci, potěchu i zábavu. U koní hlavní využití plyne z jejich pohybového nadání a pracovních schopností (Kholová, 2000). I když zbarvení nemá přímý vliv na výkonnost koní, začíná mít široká veřejnost, která se zabývá sportovním využitím koní, zájem na tom, aby kromě žádoucí výkonnosti a exteriéru vykazovali jejich koně charakteristické zbarvení. Je však pravděpodobné, že zbarvení a dědičnost zbarvení mohou mít vliv na další vlastnosti, které jsou korelovány s odolností vůči chorobám, s dlouhověkostí a chovatelskou hygienou (Equus Kinsky, 2000). Další důvod genetického studia je pro budoucnost mnohem důležitější, a to vzhledem k zachování rozmanitosti genů i genů působících na pigment. Zároveň je důležitá cílená negativní selekce některých genotypů (WW, FrFr,…), zapříčiňujících úmrtí hříbat nebo se u těchto alel a genotypů předpokládá jejich zvýšená náchylnost k nemocem (Equine color, 2001b).
10
4. PLEMENA Zaměřila jsem se na plemena chovaná v České republice. Jedná se o starokladrubské koně s dlouholetou tradicí chovu, jejichž selekce se vztahuje na zbarvení černé a bílé. Dalším plemenem s původem sahajícím do 19. století je kinský kůň. Plemeno se vyznačuje značným výskytem žluťáků (palomino) a plaváků (buckskin).
4.1. Starokladrubský kůň Původně byli starokladrubští koně chováni v různých barevných variantách, od konce 18. století v barvě bílé a černé. Bělouši byli využíváni pro ceremoniální účely dvora, vraníci sloužili vysokým církevním hodnostářům. Starokladrubský kůň je nejstarším plemenem chovaným v Čechách s neapolskou a španělskou krví. Na počátku chovu se vyskytovali koně v různých barevných variantách. Poté se ustálily dvě barvy – černá a bílá (grey), dnes jsou pouze tyto dvě přípustné. Jsou to vraníci s dokonale lesklou srstí, žádné bílé znaky nejsou povolené (Kholová, 2000; Národní hřebčín, 2003.)
Obr. 1 Starokladrubský vraník. Následující odstavec vysvětluje nepříznivý osud plemene, díky kterému je mnohem složitější zachovat ustálenost chovu. Genetika zbarvení pomůže vyřešit hlavní problém s výskytem nežádoucích pigmentací. 11
"Kůň starokladrubský" byl novým názvem plemene, pod kterým se uváděl v příručkách hipologických a zootechnických. Poukazovalo se na jejich další existenci, a to ve dvou stádech vraníků a běloušů, ačkoliv do třicátých let 19. století existovalo také stádo starokladrubských hnědáků. V Kladrubech byla po roce 1918 s nenávistí proti všemu habsburskému obrácena nenávist i proti stádům koní z bývalého c.k. dvorního hřebčína. Bylo tedy rozhodnuto zachovat ve zmenšeném měřítku stádo běloušů, zatímco stádo vraníků, kteří byli považováni za méně ušlechtilé a též za obyčejné tahouny, bylo mlčky odsouzeno k postupné likvidaci. Rozptýlením chovu (1925-1931) starokladrubského vraníka z
jeho kolébky zrodu započal zánik
starokladrubských vraníků, kmene jediného autochtonního plemene koní, chovaného po celá staletí v Čechách. K jeho regeneraci došlo až zásluhou profesora VŠZ v Praze, PhDr. MUDr. Františka Bílka, DrSc., který s ní započal v r. 1941 (Národní hřebčín, 2003).
12
4.2. Kinský kůň Plemeno bylo šlechtěno na panství hrabat Kinských v Chlumci nad Cidlinou. Patří mezi anglické polokrevné plemeno. Již od začátku byl kladen velký důraz na pigmentaci (plaváci či palomina). Nejznámějším zástupcem byla klisna Norma, která roku 1953 zvítězila ve Velké pardubické. Selekce je zaměřena mj. na zbarvení a povahu (Kholová, 2000). Složitost šlechtění kinských koní spočívá v tom, že není možno při páření jedinců se stejným zbarvením získat potomstvo s uniformním zbarvením, jako je tomu u rodičů. Pářením dvou jedinců žluťák se žluťákem by se rodilo potomstvo s tímto procentuálním zastoupením: 25 % cremello, 50 % žluťáků a 25 % ryzáků (Equus Kinsky, 2000; 2003).
Obr. 2 Kinský kůň. Chovným cílem koní kinských, jak udává na svých stránkách Svaz chovatelů kinských koní (2009), je ušlechtilý teplokrevník, vhodný především pro terénní jízdy, korektního zevnějšku s vyváženým pohybem, dobrými skokovými schopnostmi i velmi dobrým charakterem. Zbarvením převažují žluťáci a plaváci.
13
5. NEJVÝZNAMNĚJŠÍ ZBARVENÍ SRSTI Vzhledem ke genetické analýze se systém popisu barev v České republice z hlediska celosvětového liší. V následující kapitole bude vysvětlen popis zbarvení dle české klasifikace, anglická terminologie odpovídá genetickému založení.
Pro upřesnění uvádím, že v České republice jsou uznána a pojmenována tato zbarvení srsti: albín, bělouš, strakoš, ryzák, hnědák, žluťák, plavák, vraník (Dušek, 1999).
5.1. Albín Albíni s genotypem cc se u koní prozatím neobjevili, nicméně v české terminologii se s tímto označením setkáme. Dle mého názoru autoři píší o koni s alelou W nebo píší o koních s alelami CCR, kteří se označují také jako pseudoalbíni. Pokud se jedná o albíny s červeným zbarvením očí, u koní nebyl dosud zaznamenán jedinec tohoto zbarvení. Jokl (1977) uvádí, že albín je kůň s nepigmentovanou kůží, bílou barvou srsti, nepigmentovanýma očima, které jsou červené nebo modré, a nepigmentovanou rohovinou kopyt. Albíni se rodí bílí na rozdíl od běloušů. Mnoho chovatelů chybně nazývá koně cremello, perlino a smoky cream albíny. Jde o pseudoalbinismus, modré zbarvení očí a zbarvení srsti do krémové naznačují přítomnost pigmentu (Scott, 2006). Dušek (1999) uvádí: Albín má žlutou srst na nepigmentované kůži. Žíně jsou téměř bílé. Oči bývají často nepigmentované, modré nebo červené. Pro nedostatek pigmentu v sítnici a duhovce jsou koně světloplaší.
5.2. Bělouš Má barvu bílou či částečně bílou na tmavošedě pigmentované kůži. Bělouše dělíme na vybělující (leucistické) a nevybělující (Jokl, 1977).
Bílá srst vyžaduje biologické teplo méně než srst tmavá (Dušek, 1999).
14
Vybělující bělouši (grey) Vybělující bělouši se rodí jako černí nebo tmavě hnědí a postupně vybělují. Nejdříve vybělují na hlavě v krajině kolem huby a očních oblouků, dále v slabinách, někdy i ve špičce hřívy ocasu, pak na krku a trupu, až je srst na těle zcela bílá. Někteří bělouši však nevybělují úplně a určité části těla zůstávají buď grošované, nebo prokvetlé (smíšené s jinou barvou), popřípadě tečkované. Tečky nikdy zcela nevybělí. Podle stupně vybělení a přimíšení jiné barvy srsti se dělí na různé odstíny (Jokl, 1977).
Nevybělující bělouši (roan a white) Nevybělující bělouši (roan) zůstávají po celý život stejně zbarveni s nepatrnými odchylkami podle ročních období, popřípadě vysokého stáří. Po narození a vylínání hříběcí podsady mají svou definitivní barvu. Základní rozdíl mezi vybělujícími i nevybělujícími bělouši je ten, že vybělující vybělují od hlavy, kdežto nevybělující mají tělo silně prokvetlé (bílá barva převládá), ale hlava je tmavá (Jokl, 1977). Dle mého názoru by se definice nevybělujícího bělouše měla rozšířit i o jedince, kteří se rodí bíle zbarveni. V anglické literatuře jsou známí jako white. Česká literatura (Jokl, 1977; Dušek, 1999) se o těchto koních nezmiňuje. White kůň je epistatický ke všem ostatním genům pro zbarvení srsti, překrývá jejich působení, a je tedy nemožné z fenotypu zvířete rozeznat, jaké alely pro ostatní geny nese. Křížením těchto koní vznikají jak zbarvená, tak i bílá hříbata (Ww). Jedná se o gen s letálním efektem v homozygotním stavu (WW) (Bowling, 1996).
5.3. Strakoš Česká klasifikace strakatosti se odlišením typů tobiano, overo, sabino a splash white, které pocházejí ze Spojených států amerických, nezabývá (Misař, Jiskrová, 2001). Strakoš je kůň s nepravidelně rozloženými většími plochami srsti bílé a jiných barev (Jokl, 1977). Je to kůň s většími plochami nepigmentované kůže a srsti, které se střídají s pigmentovanými plochami s barevnou srstí. Zbarvení ohonu a hřívy je podřízeno zbarvení příslušné krajiny těla (Dušek, 1999). U koní existuje mnoho strakatých zbarvení, geneticky je lze rozlišil například na tobiano, sabino, splash white a mnoho dalších. Touto problematikou se nebudu nadále
15
zabývat, neboť genetika zbarvení je velice rozsáhlá a u vybraných plemen se pigmentace nevyskytují.
5.4. Ryzák Ryzák má po těle barvu srsti ryzou, je různých odstínů od barvy světle ryzé až po téměř černou. Podle toho rozeznáváme ryzáky světlé, tmavé a černé. Hříva, ocas a spodky končetin mohou být stejné jako tělo, nebo světlejší, někdy až téměř bílé, jindy též tmavší, nikdy však černé. Kůže je pigmentovaná (Jokl, 1977). Pojmy používané k popisu různých odstínů ryzáků se liší v závislosti na plemeni, osobě nebo geografické poloze (Equine color, 2001b). Někteří odborníci označují světlé a lehké odstíny červených koní jako sorrel (šťovík kyselý) a chestnut (kaštan) pro tmavší odstíny. Jaké termíny jsou správné, závisí také na tom, o jaké plemeno se jedná. AQHA běžně používá termín sorrel pro zářivě červené a světlejší odstíny, zatímco chovatelé arabských koní používají termín chestnut pro všechny odstíny (Equine color, 2001b).
5.5. Hnědák Je kůň s barvou srsti hnědou, světle hnědou, tmavě hnědou až černou. Hnědáci mají vždy černou hřívu a ocas a mají mít i černé spodky končetin. U některých se však vyskytuje na dolní části končetin černá srst smíšená se srstí nažloutlou, takže vychází nazelenalý nádech (zelené nohy) (Jokl, 1977). Tmavý hnědák (brown) je jedinec tmavší než hnědák (bay) a světlejší než vraník (black) (Equine color, 2001b; Sponenberg, 2003).
5.6. Žluťák Je kůň se žlutým zbarvením srsti od barvy světle žluté až po barvu sytou, hraničící s barvou zlatých ryzáků. Žíně ve hřívě a ohonu jsou buď téže barvy jako srst, popřípadě bílé u tmavých žluťáků. Kůže je vždy pigmentována, oči jsou tmavé. Na místech s bílou srstí (tzv. odznacích) je kůže depigmentována, je růžová, což ostatně platí pro všechny barvy koní. V jednotlivých případech nalezneme větší či
16
menší sytost pigmentu v kůži. Nikdy však žluťák (palomino) nemá kůži růžovou (David, 1970). Má po těle barvu srsti žlutou nebo světle žlutou, ocas a hřívu stejného zbarvení jako tělo, nebo světlejší až bílou, nikdy ne černou, což platí i o spodcích končetin. Kůže je většinou slabě pigmentována, oči jsou někdy pigmentované též. Rozeznáváme žluťáky světlé a tmavší, kteří se podobají ryzákovi se světlou nebo bílou hřívou (Jokl, 1977). Hříva musí být stříbrná, srst zlatá (Kholová, 2000). Žluťák - isabela (palomino) – jedná se o heterozygota CCCR, kdy je základní pigment ryzáka (chestnut) ředěn alelou CCR. Na stránkách Equus Kinsky (2000) je uváděno, že název isabela byl dán koním po španělské regentce Isabele Kastilské, která nade vše milovala zlato a jeho barvu. Jistý šlechtic, který jí obdivoval, se rozhodl, že po ní pojmenuje své žluté koně. Někdy se také dočteme o výrazu palomino. Tento název je odvozen od jména mladého španělského důstojníka Juana de Palomina, člena vojsk dobyvatele Mexika Cortéze. De Palomino měl nezvladatelného žluťáka, kterého předal svému poddanému. Ten vzpurného koně zkrotil a přijezdil, ale koni nadále zůstalo jméno původního majitele J. de Palomino, a to se časem vžilo pro žluťáky.
5.7. Plavák Má po těle plavou barvu různých odstínů. Rozeznáváme plaváky světlé, tmavé a šedé. Plavák musí mít černou hřívu a ocas, má mít též černé konce končetin a úhoří pruh. Jsou-li konce končetin světlé nebo chybí-li úhoří pruh, je třeba uvést to v popisu. Někteří plaváci mívají též na bércích, předrámí nebo někdy i na karpu a hleznech atavistické proužkování (černé pruhy střídavě s plavými). Šedí plaváci se vyskytují u primitivních plemen (Jokl, 1977). Typickým nositelem plavého zbarvení (dun), jak uvádí Karakoz (1964), jsou koně Przewalského. Toto zbarvení, které lze porovnávat se zbarvením agouti u hlodavců, je charakteristické nejen redukovaným výskytem červeného pigmentu v průběhu chlupu, ale i jeho koncentrací na hlavě, hřbetní linii a končetinách. Sponenberg ve své knize Equine color genetic (2003) jako typického představitele plavého zbarvení (dun) taktéž uvádí koně Przewalského. Mezi typické plaváky s úhořím pruhem označil fjordské koně.
17
Jak se v definici shodují Sponenberg v Equine color genetics (2003) a Bowling v Horse genetics (1996), je plavák (dun) ovlivněn lokusem D, kdy gen D je úplně dominantní. Hříva, ocas a distální části končetin jsou tmavě zbarveny. Dominantní alela D může být samozřejmě přítomna spolu s jakoukoli alelou jiného genu. Plavák (buckskin) je výsledkem jedné alely cream CCR na lokusu C. Hříva, ocas a distální části končetin jsou černé (Sponenberg, 2003).
O plaváku (buckskin) se budu více zmiňovat v další kapitole (kapitola 7.2.1.1.). Jestliže nadále bude zmiňován plavák, bude se jednat o jedince typu buckskin, pokud nebude psáno jinak.
5.8. Vraník Má po celém těle včetně huby a slabin srst i žíně barvy černé, barva srsti i žíní je různé sytosti, čímž se liší od černého hnědáka, který má okolí huby a slabin nahnědlé. Kůže je tmavošedá (Jokl, 1977). Vraníci mají po celém těle černou srst včetně ocasu a žíní. Stejně tak i nozdry, pysky, tlama, slabiny a kopyta jsou černá (Equus Kinsky, 2000). Abych se vyhnula možným nepřesnostem, budu nadále v textu užívat českou terminologii, a pokud tato terminologie nebude dostačovat, použiji anglickou, která lépe vystihuje genetickou podstatu zbarvení.
18
6. DĚDIČNOST ZBARVENÍ U KONÍ Každá tělní tkáň se skládá z buněk, v jejichž jádře se nalézá zárodečná hmota ve formě chromozómů. Každá somatická buňka koně vlastní 32 párů chromozómů. Potomku však každý z rodičů předává jen jednu sadu chromozómového páru, a to prostřednictvím pohlavních buněk (gamet). Při splynutí samčí a samičí pohlavní buňky dochází k vytvoření zygoty, obsahující v jádru buňky párové sady chromozómů, ze kterých se vyvíjejí embrya. Přenos sady chromozómů na potomstvo se uskutečňuje náhodně (Equus Kinsky, 2000). Všechny barvy jsou výsledkem minimálně 16 známých faktorů, které spolupracují na vytvoření jedinečné barvy a vzoru. Existují pouze dvě barvy, na které všechny ostatní barvy navazují (jsou na nich postaveny). Jsou to černá a červená. Každý kůň, každé plemeno bude mít černou nebo červenou základní barvu srsti bez ohledu na konečný fenotypový vzhled (Equine color, 2001b). Kholová (2000) uvádí, že domácí koně zdědili přibližně 39 genů určujících zbarvení a jejich kombinace je základem proměnlivosti moderních plemen. Hlavním klíčem při získávání informací o barvě je vyeliminování bílé. Bílá není důležitá při určování barvy koně. Všechny vzory jsou doslova bílý překryv přes barevné části koně. Princip je podobný malbě. Předpokládejme, že malujeme bílou na pigmentované části koně, bílá překrývá barvu na konkrétních místech. Nezmění se nic na genotypu pigmentovaných částí koně, jen fenotyp (Equine color, 2001b; Sponenberg, 2008).
6.1. Pigmenty Jako každá věda mění své poznatky díky novým výzkumům a metodám, tak tomu je i u genetiky zbarvení. V následujících odstavcích jsem vybrala některé poznatky z historie této oblasti. Z přehledu je patrné, jakých změn doznala genetika. Bílek (1933) uvádí, dle zastoupení normálního pigmentu a vlastního melaninu, toto dělení barvy srsti: Červená barva srsti (erytrismus) vzniká při dostatečném množství pigmentu a optimální alkalitě kůže. Žlutá barva (flavismus) se vyskytuje při menším zastoupení normálního pigmentu a při méně příznivé alkalitě kůže. Od těchto dvou barev (červené 19
a žluté) se odvozují barvy složené, které vznikají přimísením většího či menšího množství melaninu k normálnímu pigmentu. Dle této definice vzniknou 3 barvy: Plavá barva: K normálnímu pigmentu je přimícháno malé množství vlastního melaninu. Hnědá barva: K normálnímu červenému pigmentu je přimícháno větší množství melaninu. Černá barva: K normálnímu žlutému nebo červenému pigmentu je přimícháno nadměrné množství melaninu, který úplně překryje tyto základní barvy. Z genetického hlediska se tato definice nepovažuje za správnou. Dnes už se v literatuře setkáme s níže uvedenými názory.
Dle Zimy (2004) jsou u savců hlavními pigmenty, které ovlivňují zbarvení kůže a chlupů, melaniny. Jejich tvorba je součástí metabolických drah fenylalaninu a tyrozinu. Pigment se tvoří ve specializovaných buňkách – melanocytech. Ty vznikají ve zvláštních pigmentačních centrech a během ontogeneze migrují do různých částí těla. Dědičné mutace mohou ovlivnit tyto procesy utváření zbarvení na nejrůznějších úrovních. Od metabolických dějů při vzniku pigmentů, přes prostorové uspořádání pigmentových zrn v melanocytech, až po způsob či rozsah migrace pigmentových buněk. Melanin se vyskytuje ve dvou formách: eumelanin (černý nebo hnědý) a phaeomelanin (červený nebo žlutý) v podobě pigmentových granul v melanocytech, jež migrují ventrálně a distálně. U dospělých zvířat se melanocyty nacházejí ve folikulech srsti, kůže, duhovky a v některých vnitřních tkáních (Bowling, 1996; 2000).
20
7. CHARAKTERISTIKA JEDNOTLIVÝCH GENŮ DŮLEŽITÝCH PRO VYBRANÁ PLEMENA 7.1. Starokladrubský kůň V následujících kapitolách jsem se zaměřila na geny, které jsou pro obě plemena důležité, a to na geny základních barev Extension, Agouti, na ředící gen Color (Cream) a také na Grey lokus.
Obr. 3 Starokladrubský kůň.
21
7.1.1. Starokladrubský vraník 7.1.1.1. Extension (MC1R – melanocortin 1 receptor) Tab. 1 Křížení heterozygotní a homozygotní varianty vraníka Vraník EEaa Jedinci a jejich gamety
Ea
Vraník Eeaa
Ea
EEaa (vraník)
Ea
Eeaa (vraník)
Dominantní alela E (EE,Ee) umožňuje tvorbu eumelaninu, alela e zabraňuje tvorbě melaninu, genotyp ee (recesivní homozygot) je zodpovědný za červené zbarvení a umožňuje tvorbu phaeomelaninu. Hlavním znakem černého vlasového pigmentu u koní je okolnost, že může být rozšířen po celém těle anebo může být lokalizován pouze na hřívě, ocasu a distálních částech končetin. Lze říci, že genotypy EE a Ee jsou zodpovědné za černou, tmavohnědou a hnědou barvu. Dříve byla hnědá barva odvozena od přítomnosti genu B. V současné době je však dávána přednost, pro zdůvodnění hnědé barvy, lokusům E a A (Jakubec, 1998). MSH se váže na MC1R, který způsobuje tvorbu eumelaninu. Agouti protein zabraňuje MSH se navázat, vzniká nefunkční MC1R, z tohoto důvodu se nenaváže MSH a melanocyty opět produkují pouze phaeomelanin. Způsobuje ryzé zbarvení koní, žluté u myší a také žluté zbarvení psů (Sponenberg, 2003; Rat behavior, 2003 - 2004). Genetičtí odborníci, jak i vědecké důkazy prokázaly, uvádějí, že ryzák - chestnut a ryzák - sorrel jsou kontrolováni stejnými geny, tedy jde o stejnou barvu, a to bez ohledu na odstín (Equine color, 2001b). Sponenberg (2003) taktéž uvádí: Bez ohledu na termín používaný pro klasifikaci koně s červenými žíněmi a červeným tělem chestnut a sorrel jsou naprosto stejní, pokud jde o geny (ee). Z předchozích odstavců vyplývá: Extension gen má alely E a e. Alela E je dominantní a rozšiřuje eumelanin v srsti zvířete, ten překryje phaeomelanin a kůň je vraný. Genotyp ee netvoří eumelanin a kůň má díky phaeomelaninu ryzou barvu. Uvedené platí pouze tehdy, pokud se nevyskytují v genotypu modifikující či ředící geny.
22
7.1.1.2. Agouti (ASIP – agouti signální protein) A lokus je na základě recesivního (ee) lokusu E potlačen. Tvorbu eumelaninu řídí lokus E a rozšíření na částech těla má na starosti A lokus. Jestliže bude mít kůň alespoň jednu dominantní alelu E, eumelanin se vytvoří a pak záleží na lokusu A, na jakých místech se rozšíří. V případě recesivního homozigota aa bude eumelanin po celém těle (vraník - genotyp EEaa nebo Eeaa). Při přítomnosti dominantní alely A dojde k rozšíření černé barvy na ocas, hřívu a spodní část končetin (hnědák – genotyp EeAa, EEAa, EeAA nebo EEAA) ( Bowling, 2000; Equine color, 2001b; Sponenberg, 2003; Kostelnik, 2002 – 2008). Recesivní homozygot (aa) na lokusu A způsobí černé zbarvení (pokud je v genotypu alespoň jedna alela E). Černé zbarvení se objevuje u většiny plemen, je vzácnější než ryzé a hnědé. To je zapříčiněno nízkou frekvencí alely a. Černá je považována za jedinou barvu u vraníků starokladrubských. U některých plemen byla černá barva selekcí z populace odstraněna – například u suffolského koně nebo haflinga (Bowling, 2000; Sponenberg, 2003). Dle Jakubce (1998) je pravděpodobné, že na tomto lokusu se ještě vyskytují 3 až 4 další alely: A+, A, At, a. Alternativní alely Agouti (A+ a At) byly navrženy jako alely zodpovědné za rozšíření pigmentu nebo odstínu některých variant (světlých nebo tmavých hnědáků). Tato hypotéza čeká na potvrzení molekulárními studiemi (Bowling, 2000). Alela A+ je zodpovědná za divoké zbarvení většiny divokých zvířat tak, jak je tomu u koní Przewalského. Jde o světle hnědou barvu. Alela A omezuje výskyt černé barvy na hřívě, ocasu a nohou. Alela At v genotypu AtAt a Ata neomezuje tolik černou barvu jako alela A, dochází však k zesvětlení černé barvy na tmavě hnědou, která je mnohdy zaměňována za černou. Světlejší odstíny se vyskytují hlavně za lopatkou a ve slabinách. Alela a v genotypu aa způsobuje vždy černou barvu, tedy vraníka (Jakubec, 1998; Jiskrová, Misař, 2001). U koní Przewalského je alela A+ nejspíše zaměněna s alelou D, jak je dokumentováno na fotografiích. Není vyloučeno, že mají s alelou D i alelu A+. Nyní se předpokládá, že odlišné alely Agouti mají vliv pouze na eumelanin. Potom by se vliv na ryzáky neměl projevit, protože tito jedinci nemají v srsti černý pigment, ale dosud to není prokázáno (Kostelnik, 2002 - 2008).
23
Tab. 2 Křížení dvou homozygotních vraníků Jedinci a jejich
Vraník EEaa
gamety
Ea
Vraník EEaa
Ea
EEaa – vraník
Alela a může být symbolizována genetickou zkratkou jako vrané zbarvení, A alela jako hnědé. Variabilní kombinací alel jsou pak genotypy Aa a AA pro hnědáky a aa pro vraníky. Vrané zbarvení je u plemen vzácnější, takže většina hnědáků má spíše genotyp AA nežli Aa (Sponenberg, 2003). Pomocí studie fluorescenční hybridizace in situ (FISH) známe umístění genu ASIP, je na ECA22 (Bowling, 2000). Tab. 3. Křížení dvou heterozygotních vraníků Vraník Eeaa Jedinci a jejich gamety
Ea
Ea
Vraník Eeaa
Ea
EEaa – vraník
Eeaa – vraník
Ea
Eeaa – vraník
eeaa – ryzák
24
7.1.2. Starokladrubský bělouš
Většina bílých koní nese dominantní mutaci, jejímž výsledkem je vybělování, tj. rychlé zesvětlení jejich srsti. Takový „šedivějící“ kůň se narodí jako úplně „obyčejný“, tedy barevný (černý, hnědý,…). Během prvního roku života se zbarvení koní začne měnit a jejich srst do šesti až osmi let zcela zbělá (Andersson, 2008). Tato mutace se vztahuje také na starokladrubské bělouše. 7.1.2.1. Grey Lokus Grey má recesivní alelu g a dominantní alelu G. Dominantní alela zapříčiňuje zbarvení, v české terminologii je známé jako vybělující bělouš. Dědičnost Grey je dominantní vlastností, byla genetiky velmi brzy definována. Mladí koně s alelou G se mohou narodit v jakémkoliv zbarvení v závislosti na genotypu ostatních genů ovlivňujících pigmentaci. Brzy po narození se hříběti s genem Grey (G) začnou objevovat bílé chlupy obzvláště na hlavě, které se s přibývajícím věkem budou rozšiřovat po celém těle. Tmavý pigment zůstává v kůži a očích i přesto, že je srst zcela bílá (Bowling, 2000). Grey je často nesprávně označován jako vzor, přesněji je grey modifikátorem. Grey odstraňuje pigment pomaleji nežli ostatní modifikátory. Homozygotním jedincům GG bude jejich potomstvo vždy vybělovat (Equine color, 2001b; Sponenberg, 2008). Locke et al. (2002) uvádí, že Grey se nachází na chromozomu 25. Grey vykazuje autozomální dominantní dědičnost, lokus byl mapován na chromozómu 25 (ECA25) v oblasti TXN genu. Za použití pořadí genů v oblasti humánního chromozomu 9q bylo nalezeno 8 nových SNP, které jsou asociované s geny na ECA25. Lokus G je silně asociován s oblastí vymezenou markery NANS a ABCA1 (Pielberg et al., 2005). Vybělující koně jsou také zajímaví z veterinárního hlediska, protože tato mutace s sebou přináší vysokou náchylnost k vývoji melanomu. Asi 75 procent vybělujících koní starších 15 let má nezhoubnou formu melanomu, která se v některých případech mění ve zhoubnou (pigmentový nádor) (Andesson, 2008).
25
Obr. 4 Starokladrubský bělouš – hříbata se rodí pigmentovaná. V souladu s výsledky komparativního mapování se lokus G nachází v regionu homologním s oblastí humánního chromozomu 9q22.3 až 9q34.3, který je shodný s myšími chromozomy 2, 4 a 13. Tedy je to potencionální kandidátní gen pro koňské grey (vybělující bělouš) zbarvení, lokus G se velmi pravděpodobně blíží k těmto lidským nebo myším chromozomovým regionům. Jestli vybělení s věkem (G) u koní lze srovnávat s šedivěním vlasů lidských, to zůstává k analýze v budoucích genetických studiích (Henner, 2002). Vybělování se podobá šedivění lidských vlasů, které u koní probíhá mimořádně rychle (Andersson, 2008).
Tab. 4 Křížení dvou koní s genotypem Gg. Gg - vybělující bělouš Jedinci a jejich gamety Gg bělouš
–
G
G
vybělující G GG (vybělující bělouš) g
Gg (vybělující bělouš)
Gg (vybělující bělouš) gg (zbarvení závisí na ostatních genech)
26
7.2. Kinský kůň
Barva kinského koně je kromě jiných vlastností důležitým znakem pro jeho vymezení vůči jiným plemenům teplokrevných koní a pro jeho uznání za autochtonní plemeno v České republice, jehož původ sahá až do poloviny 19. století (Equus Kinsky, 2000). Popis dědičnosti vloh se soustředí pouze na ty lokusy a alely, které mají bezprostřední vztah ke zbarvení u koní kinských, jedná se o tři lokusy C, E a A, na kterých jsou umístěny geny s velkým účinkem (Jakubec, Reissmann, Volenec, 2003). E a A lokusy byly zmíněny v předchozích kapitolách. Za předpokladu náhodného páření, což je teoretický předpoklad, by v populaci zůstali kromě genotypů žluťáků, ryzáků a cremello ještě plaváci, hnědáci a perlino(viz tab. 5). Byla by zde značná pravděpodobnost, že zastoupení jednotlivých barevných typů by bylo relativně konstantní v další generaci (Jakubec, Reissmann, Volenec, 2003).
Obr. 5 Žluťák – kinský kůň.
27
Obr. 6 Plavák (buckskin) – kinský kůň.
Obr. 7 Ryzák – kinský kůň.
28
Tab. 5 Početní a procentické zastoupení jednotlivých barev podle pohlaví (Jakubec, Reissmann, Volenec, 2003).
Cremello Perlino Hnědák Žluťák Plavák Ryzák Vraník Pohlaví Počet ks
%
ks %
Hřebci 24
0
2 8,33 14 58,33 2 8,33 5 20,8 1 4,18
Klisny 172 6
3,49
16 9,3 65 37,79 22 12,79 63 36,6
Valaši 15
1
6,67
5 33,3 2 13,33 4 26,67 3 20
Celkem 211 7
3,32
23 10,9 81 38,39 28 13,27 71 33,7 1 0,47
0
ks %
ks %
ks %
ks %
7.2.1. Color/Cream Tab. 6 Zastoupení jednotlivých genotypů v populaci Kinských koní podle lokusu C (Jakubec, Reissmann, Volenec, 2003).
Genotypy Celkem
211
CCRCCR CCCR
CC
7
95
109
Alely genu Color kontrolují činnost tyrozinázy (enzym pro syntézu kožních pigmentů), produkci melaninu u savců a jsou zodpovědné za zlaté zbarvení u žluťáků a plaváků, rovněž jsou zodpovědné za krémové zbarvení pseudoalbínů - cremello a perlino (Bowling, 2000). Historický popis lokusu C pro pigmentaci u koní je spojen s mikrosatelity markerů na chromozómu 21. Předběžné výsledky demonstrovaly vazbu CCR, myšlenkou bylo krémové ředění této varianty na C lokusu k oblasti HTG10. Tato práce také zlepšila (přispěla ke zlepšiní) řešení předtím známého spojení mapy pro tento chromozóm. Odborníci přišli s teorií (pomocí porovnání a sloučení dat), že lokus C nemá TYR. Microsatelitní data ze šesti rodin ustanovila informace úspěšného mapování C lokusu k ECA21 (Locke et al., 2001).
29
Sponenberg (2003) uvádí: CCRCCR
cremello a perlino
CCCR
žluťáci (palomino) a plaváci (buckskin)
CC
ryzáci, hnědáci a vraníci Vzhledem k tomu, že některé geny ředění nemají vliv na mnohé barevné
pigmenty, někdy se můžeme pozorovat, jako by se gen objevil znenadání. Vědecký výzkum a šlechtění ukázaly, že tyto geny jsou stále spolu v dominantní formě, i když se může zdát, že ani jeden rodič nepřispěl tímto genem (Equine color, 2001b, Sponenberg, 2003). Někteří koně, jako ryzák, hnědák a vraník, nemají Cream alelu. Tato zbarvení nazýváme základními zbarveními. Koně jako žluťáci, plaváci a smoky black mají jeden Cream gen. Mohou být jednou ředěné, v anglické literatuře se setkáme s označením single dilutes (Bockman, 2008). Všechna zmíněná zbarvení mají zastoupení u kinských koní. Problematika základních zbarvení (vrané, ryzé, hnědé) je rozvedena v kapitole výše. Proto se k ní nadále nebudu vracet. Genotyp CC – ryzáci → Genotyp CCCR - žluťáci → Genotyp CCRCCR - cremello Kůň s červeným faktorem (ryzák), jenž zdědí smetanový gen (CCR), se změní v žluťáka. Zdědí-li dvě alely a zředí-li se jeho červený základ dvakrát, bude z něj cremello (Overton, 2001). Genotyp CC – hnědáci → Genotyp CCCR - plaváci (buckskin) → Genotyp CCRCCR perlino Takže buckskin je v podstatě hnědák, který byl zesvětlen jen jednou, a perlino je kůň, který byl zesvětlen dvakrát. Čili od každého rodiče dostane smetanový gen (Overton, 2001). Genotyp CC – vraníci → Genotyp CCCR - smoky black (fenotyp nezměněn) → Genotyp CCRCCR - smoky cream
30
Jestliže vraník v sobě nemá hnědé geny a zdědí smetanový gen od jednoho z rodičů, bude výsledkem smoky black. Pokud vraný kůň dostane po jednom genu od každého z rodičů (bude mít dva smetanové geny), zesvětlí se černý základ dvakrát a dostaneme smoky cream (Overton, 2001). 7.2.1.1.Genotyp CCCR Jedna alela CCR ředí skupinu skládající se ze žluťáků, plaváků a smoky black. Žluťák genotyp: ee, Aa (AA, aa), CCCR Zbarvení srsti na těle žluťáků je žlutozlaté a žíně i ohon jsou žlutobílé až bílé. Obecně platí, že žluťáci mají srst barvy žluté v různých odstínech, jejich žíně ve hřívě a ohonu, jakož i spodek končetin jsou buď téže barvy jako srst na trupu, nebo světlejší, případně bílé a oči jsou tmavě zbarvené (Jakubec, Reissmann, Volenec, 2003). Odstíny z řady žluťáků jsou od velmi světlých až po velmi tmavé. Nejtmavší odstíny mohou být zaměněny za ryzáky. Žluťáci mají oči obvykle hnědé barvy, ale někteří je mohou mít světle jantarové (Equine color, 2001b). Plavák genotyp: Ee (Ee), Aa (AA),CCCR Anglickým synonymem pro plavou barvu je buckskin (jelení hněď). Termín jelení hněď pochází od barvy tříslem vyčiněné jelenice. Plavé zbarvení (buckskin - bez úhořího pruhu) je způsobeno lokusem C, kdy jedinci tohoto typu mají genotypovou konstituci typu CCcr. Koně se zbarvením buckskin mají černou hřívu, ocas a končetiny. V tomto případě se jedná o zesvětlené hnědáky (Jakubec, Reissmann, Volenec, 2003). Plavák - buckskin je velmi často zaměňován s barvou dun (plavák s primitivními odznaky). Geneticky a fyzicky jde o dvě různé barvy (Equine color, 2001b). Pro vysvětlení, jaký je rozdíl mezi plaváky buckskin a dun, uvádím i stručnou charakteristiku lokusu D, ale plavé zbarvení dun se u koní kinských nevyskytuje. Lokus D (Dilution) má zesvětlující účinek na všechny tři základní barvy (vraníci, hnědáci, ryzáci) v tom směru, že genotypy DD a Dd zesvětlují černou i rezavou barvu. Hříva, ocas a končetiny jsou vždy černé. Všechny barevné typy a odstíny, které vzniknou zesvětlením základních barev pomocí genu D, vykazují typický úhoří pruh po hřbetě. Kromě toho může být gen D nositelem dalších znaků divokých koní, jako je tmavý, nezřetelně ohraničený širší pruh sbíhající po plecích (oslí 31
kříž) a kroužkované okolí kloubu zápěstního a hleznového (Jakubec, 1998; Misař, Jiskrová, 2001; Sponenberg, 2008). Smoky black genotyp: EE (Ee), aa, CCCR Cream neovlivní černý pigment, pokud je přítomna pouze jedna alela. To vysvětluje, proč plavák má černé nohy, hřívu a ocas. Cream gen zesvětlí pouze základní barvu, nikdy ji úplně neodstraní (Equine color, 2001b). Bowling (1996) i Sponenberg (2003) se vyjadřují totožně. Nesprávná identifikace koně je obvykle prozrazena žlutým potomstvem. Pokud kůň je smoky black, alela CCR se neprojeví, ale svému potomstvu gen může předat. Tab. 7 Křížení dvou jedinců s genotypem CCCR Žluťák eeAACCCR
Rodiče Plavák EeAaCCCR EAC
eAC
eACCR
EeAACC (hnědák)
EeAACCCR (plavák)
EACCR EeAACCCR (plavák) EeAACCRCCR (perlino) EaC
EeAaCC (hnědák)
EeAaCCCR (plavák)
EaCCR
EeAaCCCR (plavák)
EeAaCCRCCR (perlino)
eAC
eeAACC (ryzák)
eeAACCCR (žluťák)
eACCR
eeAACCCR (žluťák)
eeAACCRCCR (cremello)
eaC
eeAaCC (ryzák)
eeAaCCCR (žluťák)
eaCCR
eeAaCCCR (žluťák)
eeAaCCRCCR (cremello)
7.2.1.2.Genotyp CCRCCR Dr. Phillip Sponenberg (2003), popisuje zbarvení perlino, cremello a smoky cream jako "modrooké smetanové koně". Vysvětluje, že smoky cream koně jsou rovněž smetanoví, ale mají na chlupech více pigmentu než perlino a mohou mít i výrazněji zbarvený trup. Cremello mají modré oči, smetanové zbarvení po celém těle, a to i uši, nohy, hřívu a ocas – na rozdíl od perlinů. Perlino a cremello jsou neúplně dominantní. Perlino, cremello a smoky cream jsou důsledkem takzvaných dvojitě zředěných genů. Znamená to, že koně těchto zbarvení mají dvě kopie genů zředěné barvy, 32
jimž se říká smetanové geny. Tyto geny ředí, neboli zesvětlují černou a červenou, dva základní pigmenty barev koní (Overton, 2001). Modroocí smetanoví koně jsou velmi cennými chovnými zvířaty, protože mohou požadovanou barvu dávat se stoprocentní jistotou, jak vysvětluje Sponenberg (2008). Pokud jde tedy o koně barvy dvojitě ředěné, můžeme si být jisti, že jejich potomstvo zdědí alelu CCR. O těchto koních je mezi chovateli rozšířeno, že jsou náchylnější k zdravotním potížím a péče o ně je náročnější. Perlino genotyp: Ee (EE), Aa (AA), CCRCCR Otázku zbarvení perlino snáze pochopíme, když budeme toto zbarvení brát jako konečný výsledek trvalého zesvětlování hnědého koně. Pokud kůň zdědí od jednoho ze svých rodičů smetanový gen, bude z něj plavák (buckskin). Pokud zdědí dva geny po jednom od každého z rodičů - bude z něj perlino (Overton, 2001). Kůže perlina je růžová, oči jsou modré a chlupy jsou zabarvené, takže perlino je pigmentovaný. Někteří koně, podobně jako plaváci, mají temně zlatý úhoří pruh. I když jedinci typu perlino mají poněkud tmavší hřívu a ohon než jedinci typu cremello, je často obtížné oba dva genotypy od sebe odlišit (Equus Kinsky, 2000). Cremello genotyp: ee, Aa (AA, aa), CCRCCR Cremello má celý bílý trup s odstíněním na kolenech a nártech a modré oči. Je výsledkem zesvětlení dvojnásobné alely CCR na červeném pigmentu (Sponenberg, 2008). Smoky cream genotyp: Ee (EE), aa, CCRCCR Smoky cream je pouze upravená verze vraníka, má dvojnásobný Cream gen na černém pigmentu. Je jediným příkladem, kdy se gen fyzicky projeví. Cream gen je neúplně dominantní, nemůže ovlivnit černý pigment, pokud je v homozygotním stavu (Equine color, 2001a). Perlino, cremello a smoky cream nejsou albíni. Smetanové zbarvení je velmi připomíná a je výsledkem stejného genetického mechanismu, ale postrádá ono extrémně světlé zabarvení srsti a očí, jež je charakteristické pro albíny u jiných živočišných druhů (Sponenberg, 2003).
33
Tab. 8 Křížení dvou jedinců s genotypem CCRCCR Cremello eeAACCRCCR
Rodiče
eACCR Perlino EeAaCCRCCR EACCR EeAACCRCCR (perlino) EaCCR
EeAaCCRCCR (perlino)
eACCR
eeAACCRCCR (cremello)
eaCCR
eeAaCCRCCR (cremello)
7.3. Genetická analýza Bowling a Ruvinsky (2000) uvádějí: Koně nemají významný podíl na pokroku v genetické vědě. Nejsou vhodní jako experimentální organismus pro jejich základní biologické vlastnosti – uniparní, dlouhý generační interval, velká náročnost na prostor a zkušený personál. Získání dat pro genetickou analýzu odpovídá Mendlovým principům. Výzkumníci z Veterinární genetické laboratoře a z dalších institucí pracují na identifikaci konkrétních genů a mutací zodpovědných za základní znaky pigmentace u koní. I v budoucnu mohou být k dispozici diagnostické testy pro všechny hlavní zbarvení srsti genů. V současnosti jsou genetické testy k dispozici na lokusy: Extension, Agouti, Cream, Dilution a Lethal white overo (Brooks et al., 2008). Server Equus kinsky uvádí, že v roce 2003 byly odebrány žíně u koní v chovu koní
kinských
pro
molekulárně-genetickou
analýzu
a
ve
spolupráci
s Dr. Reissmannovou z Institutu für Naturwissenschaften z Humboldtovy univerzity v Berlíně byla provedena analýza s ohledem na lokusy A, E a alely CCR. Podle očekávání jsou jedinci typu ryzák, žluťák a cremello na lokusu E recesivními homozygoty typu ee a na lokusu A dominantními homozygoty AA a heterozygoty Aa. Na lokusu C vykazují ryzáci genotyp CC, jedinci typu žluťáků genotyp CCCR a cremello genotyp CCRCCR. Vraník vykazuje podle očekávání na lokusu A jednoznačně genotyp aa (recesivní homozygoti) (Jakubec, Reissmann, Volenec, 2003). Genetická kontrola hnědáků, ryzáků a vraníků spočívá na dvou lokusech: Agouti a extension. Vzájemné působení těchto lokusů je poněkud komplikované. Když
34
porozumíme interakci mezi těmito dvěma lokusy, můžeme pochopit, jak mohou vzniknout ostatní zbarvení (Sponenberg, 2003).
7.3.1. Analýza lokusu Agouti V současné době je k dispozici test prokazující alelu a. Tento test prozradí, zda má kůň jednu, dvě nebo žádnou alelu a. Avšak pokud se skutečně vyskytují více než dvě Agouti alely, test je rozlišit nedokáže (Kostelnik, 2002 – 2008). Pro testování koní jsou schválené dvě varianty tohoto genu (a, A), které jsou zodpovědné za rozdíly mezi hnědákem (černá pouze hříva, ocas a nohy) a vraníkem (Prochazka, 2008). Gen ASIP se nachází na ECA22q15 – q16. Jedná se o deleci 11bp lokalizovanou v exonu 2(ADEx2) na ASIP genu, který byl kompletně asociován s černým zbarvením u koní. Posunovou mutaci zahájil ADEx2 předpokládalo se, že se chová jako ztráta funkčnosti ASIP mutace (Rieder, 2001).
7.3.2. Analýza lokusu Extension Animal genetics (1995 – 2005b) uvádí na svých stránkách: Genetika nabízí DNA testování pro červený faktor gen. Proč testovat Extension lokus? Chovatelé vraných koní chtějí vědět, zdali je kůň pro černou pigmentaci homozygot (EE). Homozygotní vraní koně mají vždy potomstvo s černým pigmentem. MC1R gen se nachází na ECA 3p12 kde je nahrazen C nukleotid za T (Marklund,1996). U starokladrubských koní je požadována barva vraná, ryzí jedinci jsou z chovu vyloučeni. Tento test může dopomoci k zabránění šíření alely e u tohoto plemene. Jedinec s alelou a by v případě křížení s dalším heterozygotním (Aa) jedincem mohl vyprodukovat ryzé potomstvo. Při nízkém početním stavu tohoto plemene by bylo lepší vyvarovat se takovémuto křížení.
EE: kůň je homozygot a fenotyp odpovídá vranému zbarvení
Ee : kůň je heterozygot a má vraný fenotyp
ee : kůň je fenotypově ryzák 7.3.3. Analýza lokusu Grey Animal genetics (1995 – 2005a) uvádí: Testování DNA a detekce genové mutace
odpovědné za vybělování běloušů (grey) slouží k určení alely tohoto lokusu. 35
Výzkumníci u Uppsala univerzity ve Švédsku objevili to, že mutace Grey je způsobená 4.6 kb duplikací v intronu 6 genu STX17 (Pielberg, 2008).
Výsledky:
GG: Kůň nese dvě kopie genu způsobujícího vybělování, je homozygotní pro
lokus Grey. Kůň bude mít vždy potomstvo, které vybělí.
Gg: Oba druhy alel byly odhaleny. Testovaný kůň je heterozygot pro Grey lokus
a má 50% šanci produkovat potomstvo, které vybělí.
gg: Testovaný kůň nemá gen způsobující vybělování.
7.3.4. Analýz Cream lokusu U koní základních barev, jako je hnědák nebo ryzák, může být barva zředěna CCR alelou. Zodpovídá za to jediná genová mutace v MATP genu. Mutace je lokalizována v exonu 2 na MATP genu a určuje změnu Asp (asparagové kyseliny) na Asn (asparagin) v kódovaném proteinu. Cílem je vyvinout snadnou metodu k identifikaci této mutace a poté testovat Cream lokus v koňských populacích. PCR produkty byly štěpeny restrikční endonukleázou Tsp509 I a fragmenty separovány elektroforézou v agarózovém gelu. Použitím PCR-RFLP techniky se založila snadná a účinná metoda, která může být použita pro zjištění genotypu na lokusu Cream. Metoda byla poprvé použita v Rumunsku jako metoda, která může sloužit k určení normálních nebo recesivních genotypů pro lokus Cream (Georgescu et al., 2007).
8. ZÁVĚR V této práci jsem se zaměřila na pigmentaci koní starokladrubských a kinských. Z hlediska genetiky pigmentace je samozřejmé, že u obou plemen se klade důraz na fenotyp. Ten je výsledkem interakce mnoha genů s významným vlivem genotypu a nepatrným vlivem prostředí na zbarvení. Zájem o genetickou analýzu zbarvení u koní se zvyšuje a díky novým metodám lze snadno a účinně určit genotyp koní. Díky molekulární analýze a poznatkům genetiky můžeme pomoci šlechtitelům v jejich snaze docílit požadované zbarvení. To v praxi umožní zaměřit se na požadovanou barvu a pomocí genotypu sestavovat připařovací plány. Cíleným šlechtěním lze dosáhnut vyššího zastoupení jedinců požadovaného zbarvení. 36
Mýty o tom, že pokud má ryzák předky s fenotypem žluťáků (palomino), je šance u tohoto ryzáka křížením s dalším ryzím jedincem získat potomstvo žluté, jsou díky genetickým analýzám vyvratitelné. Pomocí analýz lze vysvětlit výskyt jedinců s jiným než požadovaným zbarvením a znalostí vzájemného působení různých alel lze tento výskyt minimalizovat. Jak už bylo psáno dříve, základna starokladrubského plemene je díky své historii značně omezená, pomocí těchto analýz lze předejít narození jedinců, kteří by mohli být z chovu vyřazeni jen kvůli jejich ryzému zbarvení. Tato situace může nastat při křížení jedinců s genotypem Ee a Ee. Rozšíření alely e, v horším případě pomocí hřebců, by mohlo být v budoucím šlechtění těchto zvířat překážkou.
37
9. POUŽITÁ LITERATURA ANDERSSON, L. Genetics Of White Horses Unraveled: One Mutation Makes Ordinary Horses Turn Grey, Then White, Very Young. Upssala University © 2008 July 23 [cit. 2008-10-13]. ScienceDaily. Dostupné z:
.
Animal genetics incorporated: Gray [online]. Copyright © 1995-2005a Animal Genetics, Inc. [cit. 2008-8-5]. Dostupné z: .
Animal genetics incorporated: Red factor [online]. Copyright © 1995-2005b Animal Genetics, Inc. [cit. 2008-8-5]. Dostupné z: < http://www.animalgenetics.us/RFactor.htm>.
BÍLEK, F. Učebnice speciální zootechniky, I a II. díl. Publikace Ministerstva zemědělství, Novina, Brno, 1933. 843 s.
BOCKMAN, W., Cremello & Perlino Educational Association: Color Chart [online]. © 2008 October 15. [cit. 2008-12-26]. Dostupné z: .
BOWLING, A. Horse Genetics. Cambridge: CABI Publishing, 1996. 224p. ISBN 0851991017.
BOWLING, A. Genetics of Colour Variation. IN BOWLING, A., RUVINSKY, A. The Genetics of the Horse. Cambridge: CABI Publishing, 2000, ISBN 0 85199 429 6.
BOWLING, A., RUVINSKY, A. Genetic Aspects of Domestication, IN BOWLING, A., RUVINSKY Breeds and their Origins In The Genetics of the Horse. Cambridge: CABI Publishing, 2000, ISBN 0 85199 429 6.
38
BROOKS, SA; LEAR, TL.; ADELSON, DL.; BAILEY, E. Coat Color Genetics: Positive Horse Identification [online]. Copyright California University © 2008 [cit. 2009-1-23]. Dostupné z: .
Equine Color Charts [online]. © 2001a, last revision 2003 [cit. 2008-8-26]. Dostupné z: .
Equine Color Genetics Information [online]. © 2001b, last revision 2002-2004 [cit. 2008-8-26]. Dostupné z: .
DAVID, J. Tečka za izabelami. Jezdectví roč. 1970, č. 2, s. 68.
DUŠEK, J., MISAŘ, D., MÜLLER, Z., NAVRÁTIL, J., RAJMAN, J., TLUČHOŘ, V., ŽLUMOV, P. Chov koní. 1. vyd. Praha: Brázda, 1999. 360s. ISBN 80-209-0282.
Equus Kinsky [online]. © 2003 [cit. 2008-8-5]. Dostupné z: .
Equus Kinsky [online]. © 2000, Posledni revize prosinec 2008 [cit. 2008-8-5]. Dostupné z: .
GEORGESCU, SE., TOANA, A., DINISCHIOTU, A., COSTACHE, M. A new PCRRFLP method for analyzing the Cream locus involved in the coat colour of horses. University of Bucharest, Molecular Biology Center, ROMANIA © 26. 9. 2007 [cit. 2009-1-5].
HENNER, J., PONCET, P.A., AEBO, L., HAGGER, C., STRANZINGER, G., RIEDER, S. Horse breeding: genetic tests for the coat colors chestnut, bay and black. Results from a preliminary study in the Swiss Freiberger horse breed. Schweiz Arch Tierheilkd, 2002. Vol., 144(8), p. 405-412.
JAKUBEC, V. Nové poznatky o dědičnosti barev koní. Náš chov, 1998, roč. 58, č. 10.
39
JAKUBEC, V., REISSMANN, M.., VOLENEC, J. Zbarvení a dědičnost barvy u kinského koně [online]. © 2003 [cit. 2008-8-5]. Dostupné z: .
JOKL, Z. a kolektiv. Jezdectví a dostihový sport. 1.vyd. Praha: Státní zemědělské nakladatelství, 1977, s.338. ISBN 07-100-77.
KHOLOVÁ, H., HOŠEK, J. Koně. 3. vyd. Praha: Adventium, 2000, s. 222. ISBN 807151-137-4.
KOSTELNIK, B. The Horse Colors Site [online]. © 2003–2008 [cit. 2008-3-10]. Dostupné z: .
KARAKOZ, A. a kolektiv. Genetika hospodárských zvierat. Bratislava, 1964.
LECHNER, A. Nauka o koni. 3. vyd. Praha, 1925, s. 326.
LOCKE, M., RUTH, LS., MILLION, L. V., PENEDO, MCT., MURRAY, JD., BOWLING, A. The cream dilution gene, responsible for the palomino and buckskin coat colours, maps to horse chromosome 21. Animal Genetics, 2001. Vol. 32, p. 340– 343.
LOCKE, M.M., PENEDO, M.C.T., BRICKER, S.J., MILLION, L.V., MURRAY, J.D. Linkage of the grey coat colour locus to microsatellites on horse chromosome 25. Animal Genetics, 2002. Vol. 33, p. 329–337.
MARKLUND, L., MOLLER, M. J., SANDBERG, K., ANDERSSON, L. A missense mutation in the gene for melanocyte-stimulating hormone receptor (MC1R) is associated with the chestnut coat color in horses, Mammalian Genome, 1996. Vol. 7, p. 895-899.
MISAŘ, D., JISKROVÁ, I. Chov a šlechtění koní. 1. vyd. Brno: MZLU v Brně, 2001. 170 s. ISBN 80-7157-510-0.
40
Národní hřebčín Kladruby nad Labem [online]. © 2003, [cit. 2008-8-8]. Dostupné z: < http://www.nhkladruby.cz >.
OTČENÁŠKOVÁ, M. Geny bílého koně [online]. poslední revize 22. 7. 2008 [cit. 2008-12-22]. Dostupné z: .
OVERTON, R. PHJ [online]. © 2001 [cit. 2008-10-21]. Dostupné z: .
PIELBERG, G., MIKKO, S., SANDBERG, K., ANDERSSON, L., Comparativa linkage mapping of the Grey coat colour gene in horses. Animal Genetics, 2005, Vol. 36, p. 390–395.
PIELBERG, G., GOLOVKO, A., SUNDSTROM, E. et al. A cis-acting regulatory mutation causes premature hair graying and susceptibility to melanoma in the horse. Nature Genetics, 2008, Vol. 40, p. 1004-1009.
PROCHAZKA, M. Pet DNA services of AZ [online]. © 2008 [cit. 2009-2-6]. Dostupné z: .
RIEDER, S., TAOURIT, S., MARIAT, D., LANGLOIS, B., GUERIN, G. Mutations in the agouti (ASIP), the extension (MC1R), and the brown (TYRP1) loci and their association to coat colour phenotypes in horses (Equus caballus). Mammalian Genome, 2001. Vol. 12, p. 450–455.
SCOTT, G. The Horse Genetics Web Site. [online]. 2006 [cit. 2008-12-25]. Dostupné z: .
SPONENBERG, DP. Equine Color Genetics. 2nd ed. Iowa State University Press, Blackwell Publishing, 2003. 215 p. ISBN 0-8138-0759-X.
SPONENBERG, DP. Color genetic [online]. © 2008 [cit. 2008-3-2]. Dostupné z: .
41
Svaz chovatelů Kinských koní: Chovný cíl. Poslední revize únor 2009. Dostupné z: .
Switching between light and dark on a single hair: black and the agouti gene [online]. © 2003, 2004 [cit. 2009-2-6]. Dostupné z: .
ZIMA, J. A KOL. Genetické metody v zoologii. 1. vyd. Praha: Nakladatelství Karolinum, 2004. 239s. ISBN 80-246-0795-6. Dědičnost zbarvení, s. 10-12.
42
10.SEZNAM TABULEK V textu Tab. 1 Křížení heterozygotní a homozygotní varianty vraníka Tab. 2 Křížení dvou homozygotních vraníků Tab. 3 Křížení dvou heterozygotních vraníků Tab. 4 Křížení dvou koní s genotypem Gg Tab. 5 Početní a procentické zastoupení jednotlivých barev podle pohlaví (Jakubec, Reissmann, Volenec, 2003). Tab. 6 Zastoupení jednotlových genotipů v populaci Kinských koní podle lokusu C (Jakubec, Reissmann, Volenec, 2003). Tab. 7 Křížení dvou jedinců s genotypem CCCR Tab. 8 Křížení dvou jedinců s genotypem CCRCCR V příloze Tab. 1 Geny pro kontrolu pigmentace u koní a jejich lokusy – přepracováno dle A. T. Bowling and A. Ruvinsky(2000)
11.SEZNAM OBRÁZKŮ V textu Obr. 1 Starokladrubský vraník........................................................................................ 11 Obr. 2 Kinský kůň............................................................................................................ 13 Obr. 3 Starokladrubský kůň. ........................................................................................... 21 Obr. 4 Starokladrubský bělouš – hříbata se rodí pigmentovaná. ................................... 26 Obr. 5 Žluťák – kinský kůň.............................................................................................. 27 Obr. 6 Plavák (buckskin) – kinský kůň............................................................................ 28 Obr. 7 Ryzák – kinský kůň............................................................................................... 28
12.SEZNAM PŘÍLOH Tab. 9 Geny pro kontrolu pigmentace u koní a jejich lokusy – přepracováno dle A. T. Bowling and A. Ruvinsky (2000)
7
8