Prezentacja została wsparta przez Erasmus Plus KAII.
Cooperation Partnerships.
Innowacja struktury i treści programów studiów w dziedzinie zarządzania genetycznymi zasobami zwierzęcymi i żywnościowymi przy użyciu digitalizacji.
Wsparcie Komisji Europejskiej dla produkcji
tej prezentacji nie stanowi poparcia dla jej treści,
które odzwierciedlają jedynie poglądy autorów, a Komisja nie może ponosić odpowiedzialności za jakiekolwiek wykorzystanie zawartych w niej informacji.
Szanowni Państwo, moje nazwisko Stanisław Socha, jestem pracownikiem Uniwersytetu Przyrodniczo-Humanistycznego w Siedlcach,
pracownikiem Instytutu Zootechniki i Rybactwa.
I mam przyjemność Państwu przedstawić wykład na temat źródła zmienności w populacji, genetyczna i środowiskowa zmienność.
Fenotyp, genotyp i środowisko.
Wartość fenotypu P jest uzależniona od wartości genotypowej osobnika i od wpływów warunków środowiskowych.
Możemy sobie to cyfrowo zaznaczyć, P równa się G plus E, gdzie P jest fenotyp zwierząt, G genotyp zwierząt i E czynniki środowiskowe.
Należy podkreślić, że cechy ważne hodowli zwierząt należą do cech związanych z użytkowością zwierząt, na przykład mleczność, reprodukcją zwierząt, stanem zdrowia.
Ogólnie cechy możemy zaklasyfikować do dwóch grup, cechy jakościowe i cechy ilościowe.
Cechy ilościowe, a cechy jakościowe.
Zasadniczym czynnikiem różnicującym te dwie grupy cech jest liczba par allelii genów wpływających na ich ukształtowanie i liczba klas zróżnicowanych fenotypów.
W przypadku cech jakościowych liczba par genów szeregów allelii wpływających na ich ukształtowanie jest ograniczona i waha się w dosyć wąskich granicach od 1 do maksymalnie 2-4.
To z kolei wpływa na ograniczoną liczbę genotypów dziedzicznych założeń osobników i w następstwie osobników o określonych fenotypach ceokształtu cech organizmu.
Przyklady cech jakościowych, umaszczenie zwierząt, kolor upierzenia u drobiów, rogatość lub bezrożność, bydła, owiec, kłóz, układy grupowe krwi.
Cech ilościowych. W przypadku cech ukreślonych jako ilościowe sytuacja jest o wiele bardziej złożona.
Po pierwsze liczba genów, poligenów wpływających na ich ukształtowanie jest bardzo liczna, niekiedy trudna do określenia.
Następnie na ich ukształtowanie oprócz założeń genetycznych znaczący wpływ mają czynniki środowiskowe.
Taki rodzaj dziedziczenia znacznie zwiększa zróżnicowanie osobników w stadzie, jak również niezwykle utrudnia identyfikację genotypów na podstawie fenotypów.
Przy mnogości czynników wpływających na cechy niemożliwe jest określenie udziału pojedynczego genu w kształtowaniu się cechy ilościowych.
Jedynie metody statystyczne pozwalają na określenie wpływu genotypu i środowiska, na zmienność cechy w stadzie populacji oraz oszacowanie na tej podstawie odziedziczalności interesujących nas cech.
Odziedziczalność cech wzoru. Możemy to wyrazić przy pomocy wzoru H kwadrat równa się sigma kwadrat G podzielone przez sigma kwadrat P,
gdzie sigma kwadrat P równa się sigma kwadrat G plus sigma kwadrat E.
Sigma kwadrat P zmienność fenotypowa, całkowita zmienność danej cechy w stadzie populacji, sigma kwadrat G zmienność genetyczna, sigma kwadrat E zmienność środowiskowa.
Zmienność, co to jest zmienność? Zmienność jest różnorodność wartości lub jakości cech obserwana wśród osobników w stadzie populacji.
Podstawą genetycznego doskonalenia zwierząt jest zmienność genetyczna, jej źródłem są rekombinacje prowadzące do powstania różnych nowych genotypów
i mutacje prowadzące do powstania nowych genów innych układów w obrębie chromosomu lub między chromosomami.
Znaczenie zmienności estetyczne umożliwia to nam zróżnicowanie fon w przyrodzie, natury materialnej, dla zaspokojenia swoich potrzeb konieczna jest różnorodność produktów i ma znaczenie przy doskonaleniu.
Dzięki zmienności hodowca może wybrać do dalszej hodowli zwierzęta najlepsze pod względem danej cechy.
Przydatność znajomości genetyki jeśli chodzi o hodowlę zwierząt umożliwia nam doskonalenie zwierząt, planowanie produkcji na potrzeby rynku np. barwa okrywy, umaszczenie, barwa tłuszczu podskornego, barwa skorupy jaj.
Ma znaczenie w rozmarzaniu zwierząt, przewidywanie ich żywotności, temperamentu i budowy ciała, możliwości unikania wad i stan chorobowych o podłożu genetycznym, tworzenie linii zwierząt laboratoryjnych na potrzeby medycyny ludzkiej.
Zmienność cech ilościowych i różnica selekcyjna. Na tym schemacie widzimy krzywą, krzywą gałusa, która charakteryzuje nam zmienność osobników populacji.
Najwięcej jest osobników posiadających wartości zbliżone do średniej, zarówno na prawo jak i na lewo, tych osobników jest zdecydowanie mniej.
Tutaj mamy też różnica selekcyjna. Różnica selekcyjna jest to różnica pomiędzy średnią stada selekcyjnego, a średnią całej populacji. To jest na strzał.
Zależności pomiędzy fenotypem osobnika Px, jego genotypem, a genotypem fenotypów jego krewnych krewnych, a więc przodkowie, krewni boczni, potomstwo.
Tutaj na tym schemacie widzimy jaka jest zależność pomiędzy poszczególnymi grupami osobników Gx, to jest nasz probant, jego wartość genetyczna Px, jego wartość fenotypowa.
Następnie mamy genotyp matki, genotyp ojca, fenotyp matki, genotyp ojca, pełne rodzeństwo, półrodzeństwo, to są tak zwani krewni boczni i potomstwo.
Potomstwo, które też posiada oczywiście genetyczne założenia, jak również ma wpływ na powstanie fenotypów, czyli użytkowości zwierząt.
Pochodzenie zwierząt w stadzie w populacji. Na tym schemacie możemy sobie wyobrazić jak kształtuje się w stadzie zróżnicowanie zwierząt.
A więc w pierwszej grupie mamy zwierzęta, które są pełnym rodzeństwem, to pełnym rodzeństwem lub półrodzeństwem, gdzie jest jeden ojciec, a kilka matek.
Na drugim mamy osobniki, które są półrodzeństwem i na trzecim schemacie mamy osobniki, które nie są w ogóle ze sobą spokrewnione.
Takie przedstawienie umożliwia nam określenie zmienności, to znaczy zmienność pomiędzy osobnikami będącymi pełnym rodzeństwem jest bardzo mała,
a zmienność będący osobnikami, które są półrodzeństwem będzie większa i osobniki niespokrewnione mają bardzo zróżnicowaną zmienność.
I szacowanie oryginalności odbywa się w znaczącej części wykorzystując analizę wariancji. Tak szacujemy średnio oraz wariancję dla całości populacji,
dla wszystkich grup półrodzeństwa i dla wszystkich grup rodzeństwa. Opieramy się o analizę Grup półrodzeństwa to jest: bydło owce, grup pełnego rodzeństwa: drób trzoda.
Analiza zmienności grup pełnego rodzeństwa, grup półrodzeństwa oraz ogólna zmienność zwierząt niespokrewnionych. Badając te zmienności poszczególnych grup umożliwiamy oszacowanie wartości wskaźnika o dziedziczalności.
Zmienność w stacie populacji. Tutaj na tym schemacie widzimy, że zmienność w postaci krzyby Gausa, ta największa zmienność to jest w całej populacji. Nieznacznie mniejsza to jest zmienność osobników, które są półrodzeństwem
i najmniejsza zmienność to są osobniki, które są pełnym rodzeństwem. A więc one się mieszczą w grupie półrodzeństwa.
Odziedziczalność cech. Odziedziczalność jest zróżnicowana w zależności od rodzaju cech, wielkości wskaźników. Wskaźnik waha się od 0 do 1 lub od 0 do 100%.
Wyróżniamy cechy. O niskim wskaźniku ich wartość waha się od 0 do około 20. Są to cechy związane z rozrodem, plenność, płodność, nieśność.
O średniej wartości wskaźnika, około 0,25 do 0,4, wydajność mleczna, przyrost dobowy, masa ciała po urodzeniu i o podwyższonym wskaźniku liczalności
To jest powyżej 0,4. Są to między innymi takie cechy jak zawartość białka i tłuszczu w mleku, grubość sloniny, długość duszy u trzody chlewnej, powierzchnia oka polędwicy, barwa skorupki jaj u drobiu, grubość wełny u owiec.
Postęp hodowlany, zmienność, a odziedzialność cech. Postęp hodowlany możemy zdefiniować jako różnicę pomiędzy średnią wartością cech i populacji potomnej w porównaniu z średnią populacją rodzicielskiej.
Wzrost wartości cech osiągniętej na drodze poprawy warunków środowiskowych nazywanym postępem niegenetycznym. Za postęp hodowlany uważa się taką różnicę, która została osiągnięta na drodze pracy hodowlanej.
I teraz przechodząc do z kolei skuteczności. Miarą postępu hodowlanego jest skuteczność selekcji. Miarą skuteczności selekcji jest osiągnięty postęp hodowlany.
Wartość postępu hodowlanego delta G, a tym samym skuteczności selekcji zależy od dokładności oceny wartości hodowlanej, intensywności selekcji i zmienności genetycznej.
Postęp hodowlany i matematyczne ujęcie, bardzo takie w sumie proste ujęcie, to jest różnica selekcyjna RS razy h kwadat, gdzie RS to jest różnica selekcyjna wyrażona w jednostkach takich jak jest mierzona cecha i h kwadat to jest odziedzialność cechy.
Jest to jeden z najkroszszych wzorów. Oczywiście ten postęp hodowlany ma wzory niekiedy o wiele bardziej skomplikowane. Odziedzialność a postęp hodowlany.
Znaszący wpływ na wielkość postępu hodowlanego ma istniejąca w stadzie populacji zmienność genetyczna, a w szczególności wartość odziedzialności oznaczone jako h kwadat danej cechy w tym stadzie.
Przy wartości h kwadat równej jednej całość różnicy selekcyjnej zostaje przeniesiona na potomstwo w postaci wzrostu wartości cech.
Postęp hodowlany będzie równy w wielkości różnicy selekcyjnej. Oczywiście przykład jest hipotetyczny i dla bardzo nielicznych cech jest tak wysoko liczany.
Przy udziedzialności równej 0,5 pokolenie potomne w stosunku do rodzicielskiego będzie przemyśleć o 50% wartości różnicy selekcyjnej.
Z kolei jeżeli 0dziedzialność cechy jest równy 0, postęp hodowlany będzie niemożliwy, a zróżnicowanie, które występuje w populacji jest wynikiem działania czynników środowiskowych.
Jeżeli którykolwiek ze składników i oczynów będzie równy 0, to postęp hodowlany nie będzie.
Hodowca może w nieznaczny sposób wpływać na wielkość zmienności genetycznej stosując odpowiedni system kojarzy lub wprowadzając do swego stada zwierzęta z zewnątrz.
Może natomiast w znaczący sposób wpłynąć na dokładność selekcji jako korelacja pomiędzy wartością hodowlaną a fenotypową.
Zagadnienie to jest przedstawione przy innych problemach.
Granice selekcji.
Przyczyny powstania braku postępu hodowlanego, inaczej granica selekcji, jest uzależniona od granicy fizjologicznej możliwości zwierząt.
Np. trudno sobie wyobrazić, żeby liczba młodych przekraczała 30 sztuk.
Następnie braku zmienności genetycznej.
Próby utrzymania zmienności genetycznej.
W stadach o wysokiej wydajności prowadzonej selekcji przez dłuższy okres czasu dochodzi do takiej sytuacji, że wszystkie zwierzęta mają bardzo zbliżoną wartość genetyczną.
Wtedy trudno wybrać te osobniki najlepsze, dlatego że one wszystkie są bardzo dobre.
Co możemy wtedy zrobić?
Poprzez umiejętne krzyżowanie staramy się uzyskać, utrzymać w stadzie zmienność, a ewentualnie jeżeli nie da się to w inny sposób, musimy posilić się sprowadzając materiał hodowlany z zewnątrz i dzięki temu wzrośnie nam zmienność w naszym stadzie.
Podsumowując to, prowadząc pracę hodowlaną, rozpoczynając też pracę hodowlaną, w pierwszej kolejności musimy poznać wielkość parametrów genetycznych,
w stadzie, w populacji, w tym odziedzialnościach i korelacji pomiędzy cechami. Dziękuję za uwagę.