Genomische Selektion – Ein Beitrag zur Tiergesundheit

Gesundheit in der landwirtschaftlichen Tierhaltung, Antibiotikaeinsatz, Animal Welfare sind Schlagworte, die uns tagtäglich in den Medien begegnen.

Wäre es nicht überaus hilfreich für den Landwirt, wenn er mit Zuchttieren arbeiten könnte, die eine eingebaute Krankheitsresistenz mitbringen? Könnten so nicht die Verbraucher bedenkenloser tierische Produkte konsumieren? Welch wirtschaftliche Bedeutung hätte zudem ein verringerter Medikamenteneinsatz?

Ein weltweit agierendes Zuchtunternehmen wie PIC kann sich derartigen Forderungen nicht verschließen. Doch nicht allein die Verbraucherforderungen sind der Motor für Forschungen auf dem Gebiet der Krankheitsresistenz. Jeder Landwirt will mit seinen Produkten Geld verdienen, und dieses Ziel erreicht er nur mit vitalen, gesunden und robusten Schweinen.

Allerdings ist die Resistenz gegen verschiedene Krankheiten oft ein sehr komplexes Merkmal.

Genomische Informationen für die Tiergesundheit

Seit nunmehr über 20 Jahren werden genetische Marker in der Tierzucht genutzt und haben zu geradezu bahnbrechenden Erfolgen geführt. Seit Beginn der Marker- und Genomanalyse wertet PIC genomische Informationen im Zusammenhang mit Gesundheitsmerkmalen aus. Seitdem ist die Entwicklung immens vorangeschritten, so dass heute nicht mehr einzelne Marker, sondern das Zusammenspiel Tausender von Markern und ihre Auswirkungen betrachtet, nicht mehr das Einzeltier, sondern die gesamte Verwandtschaftsmatrix berücksichtigt, nicht mehr das einzelne Kandidatengen, sondern ein vollständiger Genomscan in die Analyse integriert werden.

PIC's Ansatz

Erst kürzlich hat die Universität in Arhus, Dänemark, ein neues Projekt gestartet, im Rahmen dessen herausgefunden werden soll, inwieweit Gen-Marker-Informationen bezüglich Coli-Resistenz erfolgreich in ein Zuchtprogramm eingebunden werden können. Vorrangig sollen dabei die möglichen Nebeneffekte untersucht werden, um bei einer Implementierung in die Zuchtwertschätzung negative Auswirkungen auf andere Merkmale weitgehend ausschließen zu können.

Für Dänemark sicherlich ein interessantes Projekt, handelt es sich bei dem Marker FUT1 (F18 E coli Resistenz) doch um ein Einzelgen, so dass mit relativ geringem Aufwand gezielt auf dieses Einzelgen und seine Wechselwirkungen untersucht werden kann.

Die Entdeckung diese Genmutation wurde schon im Jahr 2000 von Schweizer Forschern veröffentlicht. Schweine mit zwei Allelen dieser rezessiven Mutation des FUT1-Gens entwickeln keine Darmrezeptoren für das E. coli Bakterium und sind somit resistent.

Bereits 2000 untersuchte PIC die praktischen Auswirkungen und konnte zunächst nachweisen, dass genetisch resistente Schweine eine deutlich höhere Überlebensrate haben.

Tab. 1: PIC-Versuch 2000: Morbidität (Krankheitsanfälligkeit) und Mortalität (Sterblichkeit) in Abhängigkeit von E. coli F18 Resistenz

PIC hat aus einer Vielzahl von Projekten, die sich mit der genetischen Disposition von Krankheitsanfälligkeit beschäftigten, als erstes den sogenannten DR2-Marker im Zuchtprogramm implementiert. DR steht hier für Disease Resistance = Krankheitsresistenz. Der DR2-Marker bezieht sich auf die Resistenz gegen E. coli F18.

Bereits 1999 hat PIC begonnen, mit Hilfe der marker-gestützten Selektion (MAS) auf ein Einzelgen sowie gezielten Anpaarungen (PICmate) langsam – aber stetig – die Genfrequenz des Resistenz-Allels in den Reinzuchtlinien zu erhöhen. In erster Linie waren dies die Mutterlinien Landrasse L02, Large White L03 und eine Weiße Duroc Linie (L19), sowie die weltweit am meisten eingesetzte Eberlinie L65, als Endstufeneber bekannt als PIC-Eber CHRONOS 337.

PICmate: EDV-basiertes Computerprogramm, das unter Berücksichtigung aller aktuell zur Verfügung stehenden Tiere, der zu erwartenden Zuchttiere, einer Inzuchtminimierung und Einsatz genetischer Marker Anpaarungsvorschläge erstellt.

PIC folgte damit konsequent ihrer Strategie, Robustheit und Vitalität der PIC-Produkte stetig zu verbessern. So konnte innerhalb von 13 Jahren der Anteil E. coli F18 resistenter Tiere aus der Kombination oben aufgeführter Linien von ursprünglich 10 % auf über 60 % gesteigert werden, siehe Tab. 2.

Tab. 2: E. coli F18 resistente Nachkommen 2012 in ausgewählten PIC-Linien und -Produkten

Verluste aufgrund von E. coli Infektionen in PIC-Kundenbetrieben sind dadurch deutlich geringer geworden als noch vor 10 bis 15 Jahren – ein beeindruckendes Beispiel für PIC's Vorreiterrolle bei der Anwendung der marker-gestützten Selektion zur Verbesserung der Leistungen in den PIC-Kundenbetrieben zusammen mit dem Vorteil der verbesserten Tiergesundheit und des Tierschutzes sowie verringertem Medikamenteneinsatz.

Genetische Differenzen zwischen Rassen / Linien

PIC hat zudem auch bedeutende Differenzen in den Genfrequenzen zwischen Linien gefunden. So war die Frequenz in der Landrasse-Population (PIC-L02) sehr niedrig, beim Roten Duroc (PIC-L15) und in der Hampshire-Population (PIC-L27) konnte das Resistenzallel überhaupt nicht nachgewiesen werden.

Überträgt man diese Erkenntnisse auf die Zuchttierpopulation anderer Zuchtunternehmen – z. B. DanZucht – und geht von vergleichbaren Frequenzen aus, so kann erwartet werden, dass reinerbig resistente Mastschweine mit Duroc-Vater extrem selten sind. So werden diese viel Zeit benötigen, um die Genotypfrequenzen für Resistenz annähernd auf PIC-Niveau zu bringen.

Krankheitsresistenz – meist durch multiple Gene beeinflusst

Die Anfälligkeit für viele Krankheiten ist jedoch oft durch multiple Gene beeinflusst. Das bedeutet, das mehrere – wenn nicht gar viele – Gene verantwortlich für die Anfälligkeit eines Tieres sind. So ist auch die E. coli Anfälligkeit insgesamt nicht allein auf das F18-Rezeptorgen beschränkt. E. coli F18 betrifft hauptsächlich Absetzferkel im Flatdeck, E. coli K88 hingegen betrifft in der Regel die Ferkel in der Säugezeit. Verschiedene Versuchsreihen bezüglich der Resistenz gegen E. coli K88 sind erfolgt, und obwohl es einen patentierten Markertest gibt, haben PIC und auch andere Forscher herausgefunden, dass dies – leider – nicht die alleinige und simple Lösung ist.

Ein weiterer Grund dafür, dass PIC's Ansatz ein mehr quantitativer ist und auf den Einsatz modernster Techniken setzt. Durch die tiefer gehenden Informationen und Verknüpfungen sowie die Einbeziehung multipler Gene können deutlichere Verbesserungen, auch in punkto Verbesserung der Gesundheit von Schweinen, erzielt werden.

PIC: Genetik + Gesundheit + Management = Erfolg

PIC untersucht laufend, welche Leistungen Schweine unterschiedlicher genetischer Ausprägung unter verschiedenen kommerziellen Produktionsbedingungen erreichen können. Dabei sind in die komplexen Zuchtziele auch Merkmale der Gesundheit eingebunden, so dass PIC laufend dazu beiträgt, dass PIC-Kunden auch in punkto Bestandsgesundheit deutliche Vorteile erlangen und ökonomische Vorteile erzielen. Zum einen durch stetige direkte Verbesserung der Produktionsleistungen, zum anderen aber auch durch die Selektion auf vitalere und gesündere Schweine. Im Paket mit den PIC-Gesundheitsmonitoring- und Biosecurity-Programmen sowie gezielter Managementberatung macht dies PIC-Kunden erfolgreich.

Für mehr Informationen:

Dr. Holger Looft

Zuchtleiter PIC Deutschland GmbH

Telefon: 0 46 21 / 5 43 0