Genetische variatie en inteelt : basisconcepten

Genetische variatie en inteelt :
basisconcepten
Steven Janssens
Nadine Buys
Inteelt
• Inteelt treedt op voor dieren waarvan de ouderdieren met
elkaar verwant zijn
(dit betekent dat in de afstamming van vader en moeder 1 of
meerdere gemeenschappelijke voorouders voorkomen)
• Het paren van ouders die zelf ingeteeld zijn, maar onderling
niet verwant zijn, resulteert in inteelt=0 bij de nakomelingen !!!
• De inteeltgraad wordt voorgesteld door “F” en varieert van
0 tot 1 (of van 0% tot 100%)
Onderliggend mechanisme
• Genetisch materiaal komt steeds
voor in tweevoud
1/2
1/2
1/2
1/2
• Allel=variant van gen
1 van beide allelen wordt
doorgegeven
• Inteelt is kans dat een identiek allel
terechtkomt bij nakomeling,
afkomstig van de
gemeenschappelijke voorouder
(identity by descent)
Dier X
Kans op identiek rood = 1/2*1/2*1/2*1/2 = 0.0625
Kans op identiek blauw = 1/2*1/2*1/2*1/2 = 0.0625
Fx=0.125
Fokzuiver vs. fokonzuiver
Fokonzuivere dieren=>
2 varianten van een gen
Fokzuiver => dezelfde variant
Indien « rood » een
niet-functionele variant is die
recessief is
 Fokonzuiver = drager =
normale functie
 Fokzuiver voor « rood » =
afwijking / sterfte
Inteeltberekening via pad-methode
1
F   
2
Grootvader
X
Vader
Grootmoeder
Nakomeling
Grootvader
Moeder
Grootmoeder
Fnakomeling=(1/2)5=0.03125 of 3.125%
n  m 1
1  Fx 
Berekening via pad-methode
• N= het aantal dieren in de lus via de vader tot de
gemeenschappelijke voorouder
• M= het aantal dieren in de lus via de moeder tot de
gemeenschappelijke voorouder
• Hou rekening met de inteeltgraad van de
gemeenschappelijke voorouder
• Tel alle paden op
• Partiële inteelt geeft aan welk deel van de inteelt toe te
wijzen is aan elk van de gemeenschappelijke voorouders
3 paden….
FTom=0.31=(0.5)2+(0.5)5+(0.5)5
Vainquer=0.25
Hardi
=0.06
Gevolgen van inteelt
• Ingeteeld dier heeft meer kans op identieke
genen in vergelijking met een toevallige paring
in de populatie
• Hoge fokzuiverheid wordt nagestreefd in de
fokkerij voor bepaalde kenmerken (om de
raskenmerken te fixeren)
maar :
• fokzuiverheid treedt ook op voor ongewenste
eigenschappen die tot dan toe niet zichtbaar
waren
(verminderde fitness of lethale genen worden
zichtbaar)
Inteeltdepressie
• Inteelt heeft een negatief effect op vrijwel alle kenmerken
=> regels voor de fokkerij
inteeltgraad van nakomeling beperken (max. 3%, 5%, …)
=> korte termijn strategie
In een gesloten populatie is inteelt op lange termijn
onvermijdelijk en gaat het om controle van de
inteelttoename in de populatie (ΔF)
Inteelt toename (ΔF) berekenen
ΔF
Ft Ft 1
1 Ft 1
• Inteeltgraad berekenen
voor alle dieren van het
ras per geboortejaar
(jaar t tov. jaar (t-1) )
• Generatie-interval in
rekening brengen
indien inteelt per
generatie gewenst is
Inteelttoename hangt af van populatiegrootte
1
F 
2N
• Toename van inteelt per generatie is omgekeerd
evenredig met populatiegrootte
(in ideale populatie)
• Vuistregel: N ≥ 100 of ΔF=0,005 per generatie
N < 50 wordt aanzien als gevaarlijk
ΔF=0,01 per generatie
Voor veerassen……effectieve grootte (Ne)
Veerassen zijn “niet ideale” populaties
Want :
Geen random mating
Selectie door mens
De effectieve populatiegrootte (Ne)
van een ras komt overeen met het
aantal individuen in een ideale
populatie met dezelfde
inteelttoename en dezelfde variatie in
allelfequenties
ΔF
1
2Ne
Pedigree analyse (I)
• Generatie-interval
=gemiddelde leeftijd ouders bij geboorte van nakomelingen
Vader-zoon
Vader-dochter
Moeder-zoon
Moeder-dochter
• Diepte van de pedigree +volledigheid
Complete Generatie equivalenten
korte en/of onvolledige pedigree’s geven onderschatting van
de inteeltgraad
• Pedigree volledig over 4
generaties
=> CGE=4
• Het aantal voorouders per
generatie is
2 1 , 22 , 23 , 24 , …
• Onvolledige pedigree
CGE = 3.5625
• Dieren met lage CGE hebben
minder kans dat ze
voorouders
gemeenschappelijk hebben
deze dieren lijken minder
verwant en waarschijnlijk is
de werkelijke inteelt hoger
dat de berekende
Pedigree analyse (II)
• Founders (=stichterdieren)
dieren die zich helemaal bovenaan bevinden in de pedigree
(=geen verdere afstamming gekend)
• Effectieve founders (f e)
het aantal founders dat aanleiding geeft tot dezelfde
genetische variatie waarbij elke founder evenveel bijdraagt
• Als bepaalde founders zeer veel bijdragen en andere weinig
zal de genetische variatie kleiner zijn
en
het effectief aantal founders zal veel lager zijn dan het aantal
werkelijke founders
Pedigree analyse (III)
• Effectief aantal voorouders (“effective ancestors” of fa)
= minimum aantal belangrijke voorouders (die gelijk
bijdragen) waarmee de genetische variatie kan verklaard
worden
• Dieren die veelvuldig voorkomen (in zeer veel pedigree’s)
zullen het aantal effectieve ancestors verminderen
• Een bijkomende maat is het aantal voorouders dat 50% van
de huidige variatie kan verklaren
Lage cijfers duiden op “genetische flessenhalsen”
Samenvatting (I)
• Effectieve grootte kan ook benaderd worden via
formules die de populatie-structuur in rekening brengen
• Effectieve grootte kan ook berekend worden uit de
inteelttoename
• De resterende genetische variatie wordt verder getypeerd
met het aantal founders, effectieve founders, eff. ancestors.
• De volledigheid en diepte van de pedigree heeft impact op
de cijfers
Samenvatting (II)
• Naast beperking van inteelt op individueel niveau is het
belangrijk van de inteelttoename voor het ras te beperken. Dit is
een verantwoordelijkheid van alle fokkers samen (=stamboek)
Streven naar een Ne van 100 of een inteelttoename van 0.005
• Voor elk ras dient gezocht te worden naar een aangepast
foksysteem waarover consensus bestaat bij de fokkers
(bv. rotatiesysteem, beperking op aantal dekkingen, beperking
op aantal nakomelingen die zich mogen voortplanten, …)
• Populatie zonder goede registratie (onvolledig of weinig
generaties of niet reeël)=> DNA merkers