Paren van reu x dochter… … genetische diversiteit
Janssens S, Wijnrocx K., Buys N. Livestock Genetics, KU Leuven, België
Reu x dochter … en meer
Broer x zus
Halfbroer x halfzus
Kleindochter x grootvader Inteeltgraad = 0.31 of 31% (volledige pedigree = 0.37=37%) 2
Inteeltgraad
3
Waarom inteelt toepassen ? Inteelt is een manier van fokken die mee aan de basis ligt van het ontstaan van rassen
• Ingeteelde dieren meer fokzuiver • Gewenste goede eigenschappen fixeren (enquete Frankrijk: 24% van fokkers heeft plannen om nauwe inteelt te gebruiken)
• Tegelijk: fixatie niet-gewenste genen → Fokzuiverheid ↑ , ook als ongunstige effecten → Inteeltdepressie → Toenemende kans dat bepaalde gebreken tot uiting komen 4
Over het DNA van de hond
• Ongeveer 19.000 genen (Ostrander & Wayne, 2005) (14.000 zijn ortholoog aan de mens)
• Schatting: ieder individu draagt 10 tot 30 “defecte” genen maar in fokonzuivere toestand (we zien het niet maar het is er wel)
• Bij nauwe inteelt is er veel kans dat nakomelingen fokzuiver zijn voor “defecte” genen (nu zien we het wel)
5
Nauwe inteelt
• Kan verborgen gebreken zichtbaar maken (afwijkingen, sterfte van pups,…) • Soms vermindering van algemene vitaliteit (omgekeerd bastaardeffect) • Soms geen probleem
Effecten nauwe inteelt zijn niet nauwkeurig te voorspellen voor afzonderlijke paringen, maar met toenemende inteelt verhoogt de kans op problemen 6
Inteeltgraad en worpgrootte
• In 4 van 6 rassen in Frankrijk
Leroy et al. 2013
per 10% inteelt van pups = -0.128 tot -0.342 pups geboren
• Reu x dochter: gemiddelde inteeltgraad van de pups= 25% => -0.32 tot -0.85 pups geboren/nest 7
Inteeltgraad en levensduur
1 jaar korter
Leroy et al. 2013
8
Toename van inteelt over generaties
• Inteeltgraad van een individu is probleem van het individu (en voor fokker en de eigenaar)
• Verloop van de inteelt in het ras is bepalend voor overleving van het ras
• Inteelttoename wordt sterk bepaald door de manier van fokken… hoe worden fokdieren gekozen, gecombineerd en hoeveel dragen ze bij in de volgende generaties? 9
Effectieve grootte en toename van inteelt
Toename van inteelt (∆F) per generatie is omgekeerd evenredig met effectieve populatiegrootte (Ne)
Grote eff. populatie => inteelt stijgt langzaam Kleine eff. populatie => inteelt neemt snel toe
Effectieve grootte van een ras
= het aantal dieren in een ideale populatie met eenzelfde genetische variatie Bv. invloed van ♀ / ♂ Totaal aantal dieren(N) 2020
Reu ♂
Teef♀
Ne
20
2000
79
540
40
500
148
100
50
50
100
Wat is er aan de hond in België? o
o
o
In 2008 waren 1.167.000 honden geregistreerd in België (ABIEC/BVIRH) Jaarlijks: 150.000 nieuwe honden, waarvan 20.000 stamboek honden
4 stamboeken: • • • •
Koninklijke Maatschappij Sint-Hubertus (KMSH) Vrienden Onder Eén (VOE) Kennel Club Nationaal Verbond van Belgische Kynologen (NVBK)
12
o o
Studie opdracht min. Peeters Belgische rassen (14) and populaire rassen (9)
Genealogische data
DNA merker data
• Pedigree files van KMSH
• Genotyperings data
(Koninklijke Maatschappij SintHubertus)
ouderschapscontrole KMSH honden • 19 microsatellieten ISAG Canine Panel • 7570 records • 23 rassen
• Registraties van 1950 - 2012 • 186 448 records • 23 rassen
13
Studie genetische diversiteit – pedigree KMSH Onderzochte rassen
14
Inteelt(F) en gemiddelde verwantschap (MK)
• F > MK
30,0 7,0
o 6,0 25,0
o
5,0
Mean Kinship (MK)
Leab Kinship (MK)
20,0
4,0
15,0 3,0
• Er is ruimte voor
10,0 2,0
inteeltbeperking via gerichte paring van dieren
5,0 1,0
0,0 0,0 0,0 0,0
Inteelt werd niet vermeden Pedigree’s niet heel diep => mogelijke onderschatting F en MK
1,0 5,0
2,0 10,0
3,0 15,0
4,0 20,0
5,025,0
Coefficient Inbreeding Coefficient ofof inbreeding (F) (F)
6,0 30,0 7,0 15
Studie in België – stamboek KMSH 160,0
140,0
Effective population size (1/2ΔF)
120,0
Veilige zone 100,0
80,0
Intermediare zone 60,0
40,0
Kritische zone 20,0
0,0 0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
(log) total number of individuals in population
16
5,00
6,00
Fokdoelen bijstellen
Strategieën: o
Veilige zone: • Selectie tegen aandoeningen is mogelijk
o
Intermediare zone: • Meer gebalanceerd gebruik van fokdieren beperk verlies aan genetische diversiteit • Geen fokuitsluiting afzwakken selectiecriteria
o
Kritieke zone: • Geen selectie ! • Fokdoel = ras behouden
17
Heterozygositeit op DNA niveau 0,750
0,700
Heterozygosity
0,650
0,600
0,550
0,500
0,450
0,400
18
Conclusies merkeronderzoek
• Vastgestelde heterozygositeit (DNA-testen) is meestal lager dan theoretisch verwacht (expected) →
→
Dit duidt op inteelt (tekort aan fokonzuivere dieren) in vergelijking met random mating Ontstaan van sub-populaties?
• Bepaalde kleine rassen geven vreemde resultaten →
hoge inteelt + te weinig stalen (meer heterozygoten dan verwacht) 19
Besluit Voor de onderzochte rassen is er veel verschil qua genetische diversiteit en ook verschil tussen informatie vanuit stamboom- en vanuit DNA-onderzoek • Specifieke populatie structuur • Beperkte pedigree informatie • Vorming subpopulaties, bottlenecks
Strategie uitwerken per ras waarbij balans gezocht wordt tussen: Selectie tegen ziekte (fokwaardeschatting) Behoud van diversiteit (optimale genetische bijdrage) Reu Advies Programma onderzoeksbeurs gesteund door IWT Vlaanderen 20
Dankbetuiging •
• KMSH voor aanleveren data
• IWT voor funding
21
Reu x dochter … en meer
Nauwe inteelt = hoge inteeltgraad (31% voor dier 741633) Deze reu is voor ongeveer 1/3 van zijn erfelijk materiaal fokzuiver …en fokkers willen dat rashonden fokzuiver zijn
22
Inteeltgraad = kans dat een nakomeling dezelfde “versie” van een gen ontvangt van zowel vader als moeder en deze versie is afkomstig van de gemeenschappelijke voorouder = per generatie is de kans op doorgeven 0.5 Nauw verwante reu en teef = gemeenschappelijke voorouder kortbij = hogere inteeltgraad 23
IV. CONCLUSION In practice: o If good pedigree information • Actual management of breeds possible • Eg. optimal contribution selection (1,2) o
Molecular markers • Different approach • Further investigation!
(1) Meuwissen, T.H.E. (1997). Maximizing the response of selection with predefined rate of inbreeding. J. Anim. Sci., 75: 934–940 (2) Grundy, B. Villanueva B, Woolliams, JA. (1990). Dynamic selection procedures for constrained inbreeding and their consequences for pedigree development. Genet. Res., 72 :159–168
24
III. RESULTS & DISCUSSION Heterozygote deficit (FIS) per population FIS significantly NEGATIVE
• Ho > He = excess of
FIS significantly POSITIVE
• Ho < He = deficit of
heterozygotes •
heterozygotes
Australian Shepherd, Laekenois Shepherd, Petit Brabançon, Bichon Frisé & Continental Toy Spaniel
• Limited population size ? • Bottlenecks
•
Malinois Shepherd, Tervueren Shepherd, Border Collie, Bouvier des Flandres, German Shepherd, Boxer, Labrador Retriever, Cavalier King Charles spaniel
• Inbreeding ? • Presence of subpopulation structure (Wahlund effect)
Sampling effect? 25
III. RESULTS & DISCUSSION
26
II. MATERIALS AND METHODS Numbers of dogs Pedigree analysis Microsatellite analysis – Registered dogs - Total number Bouvier des Ardennes Australian Shepherd Groenendael Shepherd Laekenois Shepherd Malinois Shepherd Tervueren shepherd Border Collie Bouvier des Flandres German shepherd Schipperke Boxer Rottweiler Bloodhound Irish setter Golden retriever Labrador retriever Small Brabant griffon Cavalier King Charles spaniel Belgian griffon Brussels griffon Bichon Frisé Continental toy spaniel (var. Papillon) Continental toy spaniel (var. Phalène)
27
279 1953 2756 642 32245 13487 14642 25572 63408 3734 6352 7563 844 2606 25146 22417 471 4913 391 971 256 1326 207
16 122 82 22 698 226 728 281 579 81 211 266 24 89 529 435 33 291 15 20 11 100 6
CGE Bouvier des Ardennes Australian shepherd Groenendaeler Laekenois shepherd Malinois shepherd Tervueren shepherd Border Collie Bouvier des Flandres German shepherd Schipperke Boxer Rottweiler Sint-hubertus dog Irish setter Golden retriever Labrador retriever Small Brabant Griffon Cavalier King Charles spaniel Belgian Griffon Brussels Griffon Belgian+Brussels Griffon Bichon frise Continental toy spaniel (var. Papillon) Continental toy spaniel (var. Phalène) Papillon + Phalène
N total
3.61 3.45 3.57 2.90 7.05 5.97 4.72 6.52 6.13 6.10 3.82 4.31 3.64 3.74 4.87 4.90 3.27 3.47 2.98 4.16 4.55 2.10 3.72 3.13 3.72
28
N inbred
F (inbred animals)
F (all animals)
M. Kinship (MK)
230 1850 2332 503 17108 5008 11599 8967 28520 1439 5537 6660 654 2095 13613 12181 397 4295 251 636 807 149
212 191 1185 191 14503 3591 4685 7127 20660 1035 3515 4090 168 701 7986 7075 147 839 49 235 355 12
29.7 1.2 3.7 9.2 5.2 5.8 4.2 5.2 2.6 8.9 3.4 2.6 4.4 2.0 2.5 2.9 8.1 3.9 4.2 8.7 7.0 10.1
27.4 0.1 1.9 3.5 4.4 4.2 1.7 4.1 1.9 6.4 2.2 1.6 1.1 0.7 1.5 1.7 3.0 0.8 0.8 3.2 3.1 0.8
1140 148 1280
223 21 248
7.6 8.2 7.7
1.6 1.1 1.5
27.2 0.8 1.3 5.1 2.3 3.5 0.8 1.6 6.2 1.8 1.3 2.1 1.6 1.4 0.9 4.2 0.5 2.7 3.4 3.8 1.3 2.6
16 122 82 22 698 226 728 281 579 81 211 266 24 89 529 435 33
0.709 0.673 0.555 0.613 0.700 0.529 0.649 0.604 0.575 0.561 0.475 0.536 0.461 0.565 0.563 0.583 0.560
0.038 0.032 0.037 0.031 0.019 0.038 0.031 0.027 0.024 0.037 0.034 0.036 0.040 0.043 0.045 0.030 0.037
0.696 0.657 0.557 0.574 0.720 0.554 0.667 0.636 0.585 0.567 0.489 0.530 0.481 0.559 0.563 0.603 0.545
0.029 0.033 0.036 0.030 0.025 0.040 0.035 0.031 0.028 0.039 0.036 0.039 0.039 0.043 0.045 0.030 0.035
-0.019 -0.025 0.004 -0.070 0.028 0.046 0.028 0.051 0.018 0.010 0.029 -0.011 0.041 -0.012 0.002 0.035 -0.028
0.039 0.018 0.026 0.030 0.018 0.021 0.018 0.021 0.017 0.021 0.020 0.021 0.050 0.017 0.015 0.028 0.025
3.796 3.746 3.020 2.930 4.044 2.975 3.840 3.539 3.061 3.133 2.601 2.925 2.564 3.109 3.122 3.335 2.896
#allel SE sampl 0.199 4.579 0.309 0.214 6.579 0.515 0.175 5.158 0.353 0.144 3.789 0.260 0.187 7.211 0.505 0.185 5.368 0.434 0.196 6.895 0.512 0.183 6.000 0.390 0.154 5.895 0.425 0.185 4.789 0.371 0.168 4.105 0.397 0.174 4.579 0.428 0.161 3.211 0.211 0.193 4.632 0.368 0.189 5.474 0.393 0.176 5.842 0.428 0.138 3.737 0.252
291 15 20 35 68 11 100 6 106
0.502 0.570 0.540 0.553 0.541 0.617 0.675 0.725 0.678
0.035 0.042 0.041 0.037 0.039 0.037 0.031 0.041 0.031
0.514 0.572 0.540 0.557 0.545 0.581 0.664 29 0.636 0.669
0.039 0.036 0.040 0.036 0.040 0.035 0.030 0.030 0.030
0.022 0.005 0.001 0.009 0.007 -0.067 -0.017 -0.155 -0.014
0.017 0.050 0.040 0.033 0.023 0.042 0.022 0.051 0.022
2.760 2.962 2.894 2.940 2.983 3.094 3.639 3.348 3.671
0.153 0.200 0.194 0.190 0.158 0.210 0.169 0.192 0.170
n Bouvier des Ardennes Australian shepherd Groenendael shepherd Laekenois shepherd Malinois shepherd Tervueren shepherd Border Collie Bouvier des Flandres German shepherd Schipperke Boxer Rottweiler Bloodhound Irish setter Golden retriever Labrador retriever Small Brabant Griffon Cavalier King Charles spaniel Belgian Griffon Brussels Griffon Belgian+Brussels Griffon Belg.+Bruss.+ Brab. Griffon Bichon frisé Cont.Toy Spaniel (Papillon) Cont.Toy Spaniel (Phalène) Papillon + Phalène
Ho
SE
He
SE
Fis
SE
Ar
SE
3.947 3.579 3.789 3.895 4.263 3.632 5.263 3.474 5.316
0.291 0.279 0.260 0.275 0.240 0.298 0.357 0.208 0.367
III. RESULTS & DISCUSSION 180,0 160,0
Safe zone
Effective population size (1/2ΔF)
140,0 120,0 100,0 80,0
Intermediate zone
60,0 40,0
Critical zone
20,0 0,0 0,00
1,00 Belgian + Brussels Griffon Small Brabant Griffon Groenendael Shepherd Laekenois Shepherd Continental Toy Spaniel Schipperke Border Collie Boxer Rottweiler
2,00
3,00
Brussels Griffon Ardennes Cattle Dog Tervueren Shepherd Bloodhound Continental Toy Spaniel var. Papillon Labrador Retriever German Shepherd Cavalier King Charles Spaniel
30
4,00
5,00
6,00
(log) total number of individuals in population Belgian Griffon Flanders Cattle Dog Malinois Shepherd Bichon Frisé Continental Toy Spaniel var. Phalène Golden Retriever Australian Shepherd Irish Setter
