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 => 2 n 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 Pup 1/2 1/2 Vader Moeder 1/2 1/2 Grootvader Grootmoeder Grootvader 1/2 X 1/2 F 1 2 1 m n 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 Ras 1 Kruising Ras 2 Gen 1 AA +2% Aa +2% aa 0 Gen 2 BB +2% Bb +2% bb 0 Gen 3 cc 0 Cc +2% CC +2% Gen 4 dd 0 Dd +2% DD +2% Gen 5 ee 0 Ee +2% EE +2% Gen 6 FF +2% Ff +2% ff 0 +6% +12% +6% Kruisingen hebben een hogere graad van heterozygotie En dit leidt tot gemiddeld hogere vitaliteit 14
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 Ardense Koehond 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 Schipperke 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 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 maatregelen te nemen 36
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 Groenendaeler Laekense herder Sint-Hubertushond Klein Brabandertje Krulharig leeuwtje Vlinderhondje Nachtvlinderhondje Belgisch ras X X X X X X 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